چگونه بر اساس چرخه های حرارتی تجمعی ثبت شده، یک برنامه پیش بینی تعمیر و نگهداری برای بخاری های PFA ایجاد کنیم؟

بخاری‌های PFA عمدتاً به دلیل مکانیسم‌های خستگی--تنش چرخه‌ای حرارتی، خزش، ترک‌خوردگی استرس محیطی - سایش یکنواخت نیستند. بهترین پیش‌بینی‌کننده عمر بخاری تعداد کل چرخه‌های حرارتی است (تغییر دمای $\\ge 30^\\circ$C از روشن به خاموش یا از دسته‌ای به دسته دیگر) و این بهتر از زمان تقویم یا کل ساعت‌های کار است. چرخه های متوسط ​​تا شکست برای یک بخاری معمولی PFA سرویس صنعتی (دیواره 2 میلی متر، 4 وات بر سانتی متر مربع، مایع 80 درجه) 8000-12000 سیکل است. یک اقدام بازرسی یا جایگزینی می‌تواند در آستانه‌های چرخه از پیش تعریف‌شده با استفاده از ضریب مصرف عمر مبتنی بر چرخه برای ایجاد یک برنامه تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده و چرخه‌های تجمعی ثبت شود. این روش علاوه بر کاهش جایگزینی های زودرس، خرابی های برنامه ریزی نشده را نیز در مقایسه با برنامه های مبتنی بر تقویم 60 تا 80 درصد کاهش می دهد.

رویکرد شمارش چرخه
چرخه حرارتی به عنوان تغییر دمای 30 درجه یا بیشتر در سطح بخاری در گرمترین نقطه (اغلب 10 تا 20 سانتی متر بالاتر از انتهای سرد) تعریف می شود. در مورد بخاری‌هایی که فاقد{4}}سنسور دمای محل هستند، می‌توان از کنترل‌کننده فرآیند برای استنباط چرخه استفاده کرد: هر بار که بخاری پس از خاموش شدن بیش از 30 دقیقه (غلاف تا نزدیک به{{6}) محیط خنک شده است، یک چرخه حساب کنید. برای رویه‌های دسته‌ای که در آن مخزن در بین دوره‌های دسته‌ای کاملاً خنک می‌شود، هر دسته یک چرخه است. شمارش چرخه در هر رویداد تمیز کردن برای فرآیندهای مداوم با دمای ثابت اما تمیز کردن روزانه (CIP) که مخزن را خنک می کند. برای فرآیندهای با گرمایش متناوب (مثلاً نقطه تنظیم با پسماند) فقط زمانی که دما بیش از 15 درجه کمتر از نقطه تنظیم کاهش می یابد، چرخه ها را شمارش می کند، به طوری که تغییرات متوسط ​​(5-10 درجه) به عنوان کل چرخه در نظر گرفته نمی شود.

چرخه های ضبط را می توان با سیم کشی یک شمارنده الکترومکانیکی پایه (رله جمع کننده) به کنتاکتور بخاری انجام داد. اگر کنتاکتور بیش از 30 دقیقه باز باشد، با بسته شدن شمارنده افزایش می یابد. روش‌های پیچیده‌تر از یک PLC یا سیستم ثبت داده برای ثبت دما و الکتریسیته استفاده می‌کنند. شمارش چرخه باید در حافظه غیر فرار ذخیره شود و تنها زمانی که بخاری تعویض شود بازنشانی شود. در تاسیساتی که بیش از یک بخاری دارند، هر بخاری باید سیکل شمار مخصوص به خود را داشته باشد (یا یک شناسه منحصر به فرد در سیستم کنترل).

عوامل چرخه مصرف زندگی
But not all cycles are created equal. The Coffin-Manson fatigue relationship for PFA (damage ∝ ΔT^2.5–3.0) suggests that a cycle with ΔT=100°C (e.g. 20°C to 120°C) causes 8–10× greater fatigue damage than a cycle with ΔT=30°C (e.g. 50°C to 80°C). Low watt density heating cycles are less damaging than high watt density (>چرخه گرمایش 4 W/cm^2). اگر بخاری برای بخشی از چرخه خشک باشد (در معرض هوا) باشد، این باعث آسیب جدی می شود. بنابراین یک شمارش چرخه ساده باید با یک فاکتور شدت وزن شود. چرخه‌های خسارت معادل (EDC)=چرخه‌های واقعی * (ΔTactual / ΔTref) n * (qactual / qref) m ΔTref=50 درجه n=2.5 qref=3 W/cm2 m=1.5 برای بخاری در ΔT{11} ({0^5) درجه ({0^4) ≈ 4.0) و q=4 W/cm2 (ضریب (4/3)^1.5=1.33^1.5 ≈ 1.5)، EDC=چرخه واقعی x 6.0 برای همان گرمکن ΔT=30 درجه، q=2 W/cm2 x6.5 x. (0.67)1.5=چرخه های واقعی x 0.22 x 0.55=چرخه های واقعی x 0.12.

برای تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده مؤثر، اکثر تأسیسات از طبقه‌بندی شدت ساده‌شده استفاده می‌کنند:

کلاس شدت ΔT در هر چرخه چگالی وات (W/cm2) ضریب آسیب شدت محیطی (نسبت به خفیف) مثال معمولی فرآیند
ملایم 30 – 40 درجه 2.5 مایع تمیز، بدون شوک حرارتی 1.0× گرمایش مداوم آب، دمای ثابت
متوسط ​​40-60 درجه 2.5-3.5 مایع تمیز، چرخه آهسته 2.5-3.5 برابر آبکاری دسته ای، چرخه های روزانه
60-80 درجه شدید 3.5-5.0 رسوب متوسط، مقداری شوک حرارتی 6-10× حمام ترشی، تغییرات دسته ای متعدد
Extreme >80 °C or dry exposure >5.0 مواد شیمیایی تهاجمی، استرس حرارتی، چرخه خشک 20-50 x اسید درجه حرارت بالا با خاموش کردن
چرخه های تجمعی برنامه نگهداری پیش بینی کننده
چرخه‌های کلاس شدت تا بازرسی اول (بصری، مقاومت عایق) چرخه‌های جایگزینی پیشگیرانه (80٪ عمر پیش‌بینی‌شده) چرخه‌های متوسط ​​تا شکست پیش‌بینی‌شده معادل زمان تقویمی (1 چرخه در روز)
خفیف 5،000 10،000 15،000 تا 20،000 27 تا 55 سال (اغلب بیشتر از بخاری عمر می کند)
متوسط ​​2،000 4،000 5،000–8،000 5–8 سال
شدید 800 1،500 2،000-3،500 2-5 سال
شدید 200-400 500-1،000 0.5-1.5 سال
اجرای برنامه پیش بینی
Step 1: Fit cycle counters to all important heaters. For new installations provide heaters with a cycle counter built-in or supply a cycle counting relay in the control panel. It has to be power-loss resistant (either mechanical or battery-backed electrical). Step 2: Monitor both cycles and actual heater operation for the first 6 months. Insulation resistance testing should be carried out at 100 cycle intervals to establish a baseline link between cycles and degradation (a decline in insulation resistance from >1000 MΩ تا 100-500 MΩ نشان دهنده شروع تخریب جدی است. مرحله 3: آستانه جایگزینی آن فرآیند را بر اساس خط پایه کالیبره کنید. برای مثال اگر مقاومت عایق در 800 سیکل به 200 MΩ کاهش یابد، جایگزینی پیشگیرانه را روی 600 سیکل تنظیم کنید (75٪ از شروع تخریب). مرحله 4. تعداد چرخه را در هر تغییر بخاری ثبت کنید. میانگین چندین گرم کننده را در نظر بگیرید تا طبقه بندی های کلاس شدت بهتری را برای این روش بدست آورید.

تسهیلات بدون شمارنده چرخه ممکن است به طور منطقی تعداد چرخه ها را با ضرب روزهای عملیاتی در فرکانس چرخه مورد انتظار تخمین بزنند. با فرض یک کارخانه آبکاری دسته ای با یک دسته در روز، این 300 سیکل در هر سال خواهد بود. 50 چرخه در سال را برای صف مداوم با تمیز کردن هفتگی فرض کنید. برای خطی با چندین چرخه روشن/خاموش در روز (مثلاً عملیات متناوب) چرخه های واقعی را برای یک هفته شمارش کنید و برون یابی کنید. خطای ناشی از تقریب معمولاً +/- 30-50٪ است. این بهتر از زمان‌بندی‌های مبتنی بر تقویم است (خطا +/- 200% یا بیشتر) اما بدتر از شمارش چرخه واقعی است.

Estimate cycles from process logs for heaters in operation without cycle history. The log indicates the number of batches, cleaning cycles or power interruptions. Count 1 cycle every heating cycle (power on after >30 دقیقه تعطیلی). ضرب در ضریب شدت در جدول بالا: برای بخاری که به مدت 3 سال با 1 سیکل در روز (1095 سیکل) با شدت متوسط ​​(ضریب 3×) کار کرده است، EDC=3،285. بخاری در حالت متوسط ​​قرار دارد و باید به زودی بررسی شود. اگر چرخه های آسیب معادل بیشتر از سطح جایگزینی پیشگیرانه باشد، طبق برنامه ظرف 3 ماه تعویض کنید.

نتیجه‌گیری: تمدید عمر و اجتناب از شکست از طریق چرخه-برنامه‌ریزی مبتنی بر
یک برنامه تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده مبتنی بر تقویم بر اساس چرخه‌های حرارتی تجمعی، خرابی‌های بخاری PFA برنامه‌ریزی نشده را تا ۶۰-80٪ و تعویض‌های زودهنگام را 30-50٪ کاهش می‌دهد. رله‌های جمع‌کننده اولیه (سیکل شمارنده) را روی هر بخاری قرار دهید، شدت فرآیند (خفیف، متوسط، شدید، شدید) را تعیین کنید و محدودیت‌های چرخه را برای بازرسی (در 50-70٪ عمر مورد انتظار) و جایگزینی پیشگیرانه (در 80٪ عمر مورد انتظار) اعمال کنید. اگر بخاری های متعددی برای یک فرآیند دارید، چرخه ها را جداگانه دنبال کنید. بخاری در امتداد دیواره مخزن ممکن است چرخه های متفاوتی نسبت به بخاری واقع در مرکز مخزن به دلیل اختلاف دمای موضعی داشته باشد. تنظیم برنامه پس از اولین شکست گرمایش را با مقایسه چرخه های واقعی با شکست تا آستانه مورد انتظار تنظیم کنید. در سایت هایی که خرابی بخاری PFA غیرقابل پیش بینی بوده است، معرفی چرخه شمارش معمولاً زمان خرابی مربوط به خرابی را 70 تا 90 درصد در سال اول کاهش می دهد. هزینه یک سیکل شمار (50 تا 150 پرهیتر) پس از جلوگیری از خرابی برنامه ریزی نشده (50 تا 150 پرهیتر) پس از جلوگیری از خرابی بدون برنامه ریزی (500-5000 در زمان خرابی و جایگزینی) بازیابی می شود. از شمارنده‌های چرخه PLC در فرآیندهای ضروری استفاده کنید و هنگامی که به 80٪ آستانه جایگزینی رسیدند، آنها را به طور خودکار هشدار دهید. چرخه های حرارتی حافظه اپراتور بی سر و صدا ساخته نمی شوند و زمان تقویم جایگزین ضعیفی است. چرخه ها را بشمار چرخه ها زمان تعویض را به شما اطلاع می دهند.