كيفية اكتشاف تسرب الأنبوب باستخدام كاميرا التصوير الحراري أثناء التشغيل؟

يتم تشغيل المبادل الحراري لأنبوب الغلاف-PTFE وهناك اشتباه في وجود تسرب صغير في الأنبوب الداخلي. الطريقة التقليدية هي إيقاف العملية، واستنزاف الوحدة واختبار الضغط عليها. لكن كاميرا التصوير الحراري الحساسة المحمولة والموجهة إلى الجزء الخارجي من الغلاف المعدني قد تلاحظ في كثير من الأحيان الشبح الحراري غير المرئي للتسرب بينما لا يزال المبادل يعمل. ويولد السائل البارد الذي يتسرب من ثقب صغير داخل الأنبوب بقعة موضعية باردة بشكل غير عادي على جدار القشرة الخارجي - وهي بقعة باردة منبهة في بحر من الدفء الموحد.

كيفية العثور على تسرب أنبوبي مخفي باستخدام التصوير الحراري
مبدأ تشخيص تسرب PTFE بالتصوير الحراري بسيط. في المبادل الحراري ذو الغلاف والأنبوب القياسي، تقسم جدران الأنابيب سائلين. يتم تمرير أحد السوائل (عادةً تيار العملية الأكثر سخونة أو برودة) عبر الأنابيب بينما يتم تمرير السائل الآخر فوق جانب الغلاف. يتمتع سطح الغلاف الخارجي بشكل عام بمظهر سلس وموحد بدرجة حرارة معقولة مع تغييرات طفيفة بسبب مواضع الحواجز وفوهات الدخول/المخرج والحمل الحراري الطبيعي.

إذا كان أنبوب PTFE واحد به تسرب أو صدع في الثقب، فسوف يتدفق السائل الموجود في الأنبوب إلى جانب الغلاف. إذا كان السائل الموجود على جانب الأنبوب عند ضغط أعلى (كما هو شائع لمنع تلوث جانب الصدفة-)، فإن السائل المتسرب يتدفق خارج الحفرة ويصطدم بالأنابيب المجاورة أو مباشرة على الجدار الداخلي للغلاف. يكون تيار السائل الموضعي هذا عند درجة حرارة مختلفة عن السائل الجانبي للقشرة السائبة-. قد يكون فرق درجة الحرارة منخفضًا حتى 2-5 درجة ويصل إلى 20-30 درجة اعتمادًا على العملية.

الجدار المعدني هو موصل جيد للغاية للحرارة. تصل منطقة تلامس السائل المتسرب مع السطح الداخلي للقشرة بسرعة إلى درجة حرارة السائل المتسرب. يتم ملاحظة ذلك من الخارج عبر كاميرا تصوير حراري حساسة (تسمى أحيانًا كاميرا الأشعة تحت الحمراء أو كاميرا الأشعة تحت الحمراء) باعتبارها نقطة باردة موضعية ومستمرة (أو نقطة ساخنة، إذا كان السائل المتسرب أكثر سخونة من السائل الموجود على جانب الصدفة). عادة ما تكون البقعة صغيرة جدًا (يبلغ قطرها بضعة سنتيمترات) وموقعها الدقيق هو النقطة التي تصطدم فيها الطائرة بالجزء الداخلي من القشرة.

إجراء المسح الحراري: خطوة الإجراء الميداني-بواسطة-الخطوة
يعد التصوير الحراري طريقة سريعة وغير تدخلية-يمكن إجراؤها أثناء تشغيل المبادل بكامل طاقته، ودون الحاجة إلى تصريف أي سائل أو-إزالة ضغط النظام. نحن نؤيد الإجراء التالي.

1. قم بتنظيف سطح المبادل
يجب أن يكون سطح الغلاف الخارجي نظيفًا وجافًا وخاليًا من العزل (على الأقل في المنطقة التي يتم مسحها). يمكن إزالة العزل مؤقتًا في شريط أو نافذة صغيرة. يمكن أن تنتج الانعكاسات الحرارية الكاذبة عن الحطام أو الزيت أو الماء الموجود على سطح القشرة أو يمكن إخفاء درجة الحرارة الحقيقية. كل ما يتطلبه الأمر هو مسح بسيط بمنشفة جافة.

2. اختر الكاميرا الحرارية المناسبة
موصى به: كاميرا حرارية-عالية الدقة مع حساسية حرارية (NETD) أقل من أو تساوي 0.05 درجة (50 مللي كلفن). قد تستمر الكاميرات ذات التكلفة المنخفضة - (على سبيل المثال حساسية درجة . 0.10) في اكتشاف التسريبات الأكبر حجمًا، ولكنها ستفقد التغيرات الأصغر في درجات الحرارة. يجب أن يكون مجال رؤية الكاميرا مناسبًا لحجم المبادل؛ تعتبر العدسة الشائعة ذات 24 درجة كافية لمعظم أحجام القشرة (300-1000 ملم). تعيين الابتعاثية إلى 0.95 للفولاذ الكربوني المطلي أو المتآكل بشكل معتدل، أو 0.85 للفولاذ المقاوم للصدأ اللامع.

3. قم بمسح سطح الصدفة بالكامل
يكون المشغل بعيدًا عن الخطر ويقوم بتحريك الكاميرا ببطء على طول الغلاف، ويفضل أن يكون ذلك حول الدائرة الكاملة. عادةً ما تصطدم نفاثات التسرب بالقرب من قطع الحاجز وألواح الأنابيب، مما يتسبب في تمريرات متعددة للتأكيد على هذه البقع. يجب أن يستغرق مسح المبادل النموذجي الذي يبلغ طوله 3 أمتار من 5 إلى 10 دقائق.

4. الكشف عن الشذوذات الحرارية المحلية
في المبادل الصحي العادي، ستظهر درجة حرارة الغلاف الخارجي تدرجًا ثابتًا - أكثر برودة عند مدخل مائع التبريد وأكثر دفئًا عند التدفق الخارجي.  يسبب تسرب الأنبوب منطقة باردة حادة موضعية دائرية أو بيضاوية لا تتناسب مع التدرج الطبيعي. تتميز البقعة عادة بما يلي:

- درجة حرارة 1-5 مئوية (أو أكثر) تختلف عن درجة حرارة القشرة المحيطة بها في نفس الموقع المحوري.

حدود محددة جيدًا-في كثير من الأحيان مع "هالة" متحدة المركز من درجة الحرارة المتوسطة.

حالة ثابتة لا تتحرك عندما يتغير تدفق العملية (على عكس تأثيرات الاضطراب العابر).

ترى الكاميرا الحرارية التوقيع الجليدي الشبحي للتسرب المخفي، والذي تم رسمه على شكل كدمة داكنة وباردة على الجلد الدافئ للقشرة الفولاذية.

5. الوثيقة والتباين
يتم تخزين الصورة الحرارية. إذا تم اكتشاف نقطة باردة مشتبه بها، فسيتم وضع علامة على المنطقة على الصدفة باستخدام قطعة من الطباشير أو علامة دائمة . 15 وبعد 30 دقيقة، تتم إعادة فحص الموقع المطابق. وحقيقة أن البقعة الباردة لا تزال موجودة وفي نفس المكان تدعم التشخيص. سيتم تبديد شذوذات درجة الحرارة العابرة (على سبيل المثال من فقاعة بخار عابرة، أو تيار هوائي محلي) بسرعة.

6. إجراء اختبار الضغط مع التركيز
التصوير الحراري هو أداة فحص." هذا لا يحل محل اختبار الضغط. ولكنه يكشف عن موقع دقيق للتسرب المحتمل. أثناء الإغلاق المخطط له، يتم تصريف القذيفة، ويتم تحديد المنطقة المشتبه بها ويمكن اختبار ضغط الأنبوب (الأنابيب) المرتبط بها بشكل فردي (على سبيل المثال عن طريق سد أحد الأطراف والضغط بالهواء أثناء غمره في الماء أو بمحلول صابون). تأخذ صورة الأشعة تحت الحمراء الفني مباشرة إلى الأنبوب المتسرب أو على الأقل إلى مجموعة صغيرة من الأنابيب، مما يوفر ساعات من الاختبار الأعمى.

متى يكون التصوير الحراري أكثر دقة؟
ولا تنطبق هذه الطريقة على جميع الحالات. ينمو بشكل أفضل في الظروف التالية:

Large temperature difference between the tube-side and shell-side fluids. A minimum difference of 5 °C (ideally >10 درجة) يوفر تباينًا حراريًا مميزًا. إذا كان السائلان بنفس درجة الحرارة تقريبًا، فإن التسرب لا يُظهر توقيعًا حراريًا.

السائل على جانب الأنبوب عند ضغط أعلى. وهذا يضمن طرد السائل المتسرب بسرعة كافية للوصول إلى جدار الصدفة. إذا كان جانب الغلاف تحت ضغط أعلى، فسيكون التسرب إلى الداخل (سائل الغلاف داخل الأنبوب) وقد يكون التوقيع الحراري على وجه صفيحة الأنبوب بدلاً من الغلاف الخارجي.

سطح القشرة نظيف وغير معزول. العزل عبارة عن بطانية حرارية تخفف من تقلبات درجات الحرارة المحلية. إزالة العزل من قطعة. لكن بعض المواد العازلة الرفيعة-المنخفضة الكثافة (على سبيل المثال، الصوف المعدني) توفر مع ذلك توصيلًا حراريًا كافيًا إلى السطح لاكتشاف التسربات الرئيسية.

أداء ثابت للحالة-. يجب أن يكون المبادل في ظروف العمل العادية لمدة 30 دقيقة على الأقل قبل إجراء المسح. يمكن أن يؤدي العابرون عند بدء التشغيل إلى حدوث العديد من الحالات الشاذة الحرارية التي قد يتم الخلط بينها وبين التسريبات.

-أمثلة وقيود من العالم الحقيقي
مثال 1: تبريد المحلول الملحي الساخن بماء التبريد
يتم تبريد المحلول الملحي الساخن (85 درجة) بواسطة ماء التبريد (25 درجة) في مبادل PTFE على جانب الأنبوب. يتطور تسرب في الأنبوب. يتسرب ماء التبريد بدرجة 25 إلى المحلول الملحي بدرجة 85. لكن اتجاه التسرب يكون للداخل (من الأنبوب إلى الغلاف). لا يصطدم ماء التبريد هذا بجدار القشرة، وبالتالي يظل الجزء الخارجي من القشرة عند درجة حرارة مرتفعة. لن يتمكن التصوير الحراري للجزء الخارجي من الغلاف من اكتشاف هذا التسرب، لأن السائل المتدفق لا يتلامس مع الغلاف. وبدلا من ذلك، يتعين على المشغل أن يقوم بمسح وجه لوح الأنبوب أو الأنابيب المرتبطة بجانب الأنبوب. وهذا يؤكد الحاجة إلى معرفة اتجاه التدفق وفرق الضغط.

مثال 2: مكثف على جانب الأنبوب البارد
يقوم مبادل PTFE بتكثيف بخار ساخن (120 درجة) على جانب الغلاف، بينما يتدفق ماء التبريد البارد (30 درجة) على جانب الأنبوب عند ضغط أعلى. يتسرب أنبوب، ويرش الماء البارد من الثقب إلى داخل الصدفة. يحتوي الغلاف الخارجي على منطقة باردة ملحوظة تكون دائمًا أكثر برودة بمقدار 5 درجات من الغلاف المحيط. وهذا هو الاستخدام الصحيح للتصوير الحراري.

مثال 3: مبادل كبير، تسرب صغير
تسرب صغير جدًا، على سبيل المثال ثقب صغير<0.5 mm, may only produce a very little flow rate. The jet may not impinge on the shell wall, but instead become entrained in the shell-side flow and evaporate or mix prior to impingement. In these circumstances the shell does not show detectable thermal anomaly. The method has a sensitivity limit and extremely small leaks may still need a traditional pressure test for identification.

الفوائد مقارنة بالطرق التقليدية: اختبار الضغط التقليدي، التصوير بالأشعة تحت الحمراء
تعطيل العملية إيقاف التشغيل، الاستنزاف مطلوب لا شيء (الويب)
وقت التشخيص من دقائق إلى ساعات إلى أيام
الدقة في اكتشاف التسربمنخفض (غالبًا ما يكون صف صفائح الأنبوب فقط)مرتفع (قد يحدد منطقة الاصطدام)
تكلفة المعدات منخفضة (مقياس الضغط، المضخة) الكاميرا الحرارية: 5-5k-30k معتدلة
مستوى المهارة منخفض متوسط ​​(قراءة الصور الحرارية)
لا حاجة للتعامل الآمن مع السوائل المضغوطة، لا يوجد اتصال، ولا يوجد خطر
بالنسبة للمصنع الذي لديه بالفعل كاميرا تصوير حراري قيد الاستخدام (للفحص الكهربائي، أو المسوحات الحرارية، أو غيرها من أعمال الصيانة التنبؤية)، فإن التكلفة الإضافية لنشرها لاكتشاف التسرب هي صفر. إن الوقت الذي يتم توفيره لعدم إجراء إيقاف تشغيل غير ضروري أو إجراء إيقاف تشغيل قصير جدًا لإصلاح معين يؤدي إلى سداد الاستثمار بسرعة كبيرة.

أفضل الممارسات والأخطاء النموذجية
لا تثق أبدًا في عملية فحص واحدة. يمكن أن يكون سبب المناطق الباردة الكاذبة النسيم المحيط وأحمال الشمس والأسطح الساخنة المجاورة. قم بالمسح في أوقات مختلفة من اليوم، أو من وجهات نظر مختلفة.

"ضع علامة على النقطة المشتبه بها على الفور؛ استخدم علامة غير دائمة- لوضع علامة على الغلاف. التقط صورة ضوئية مرئية مع الصورة الحرارية لربطها.

تعتبر الهندسة يربك. عادةً ما تصطدم نفاثات التسرب بالصدفة تمامًا في الجهة المقابلة للحاجز لأن اتجاه التدفق يتم فرضه حول حافة الحاجز. التركيز على هذه المجالات.

إجراء تحليل درجات الحرارة التفاضلية. يمكن للعديد من الكاميرات الحرارية إظهار الفرق في درجة الحرارة بين النقطة المرجعية والمكان المشتبه فيه. يعتبر الفرق المستقر بمقدار درجتين أو أكثر مؤشرًا مهمًا.

ترتبط بمعلمة العملية. قد يؤدي الارتفاع المتواضع في الموصلية الجانبية للقشرة-، أو الانخفاض في الضغط الجانبي للأنبوب-، أو التحول في درجات حرارة المخرج إلى دعم نتائج التصوير الحراري.

الخلاصة: مشاهدة الحرارة غير المرئية
يعد التصوير الحراري أداة تشخيصية قوية وغير جراحية وتنبؤية- تمكن من اكتشاف تسرب داخلي في مبادل PTFE من الخارج أثناء استمرار العملية. يمكن للمشغل المدرب تحديد الأنبوب أو منطقة الأنبوب التي تحتاج إلى علاج من خلال ملاحظة البقعة الباردة المميزة الناتجة عن تدفق السائل المتسرب الذي يضرب جدار الصدفة. ويتيح ذلك الحد الأدنى من إصلاح وقت التوقف عن العمل- أثناء انقطاع مجدول، وليس عملية بحث عمياء تستغرق وقتًا-. أقوى العيون التشخيصية هي تلك التي تستطيع رؤية الحرارة غير المرئية. تؤدي إضافة التصوير الحراري إلى مجموعة الأدوات التشخيصية لفرق صيانة المبادلات الحرارية PTFE في العمليات الكيميائية أو الطاقة الحرارية الأرضية المعادية إلى تحويل فقدان الأداء الغامض والبطيء إلى خريطة حرارية مرئية وقابلة للتنفيذ للعطل الخفي.