چگونه با استفاده از دوربین تصویربرداری حرارتی در حین کار یک لوله نشتی را تشخیص دهیم؟

یک مبدل حرارتی لوله PTFE{0}}در حال کار است و مشکوک به نشت لوله داخلی کوچکی وجود دارد. راه معمولی خاموش کردن فرآیند، تخلیه واحد و آزمایش فشار آن است. اما یک دوربین تصویربرداری حرارتی حساس و دستی که به قسمت بیرونی پوسته فلزی اشاره می‌کند ممکن است مکرراً شبح حرارتی نامرئی یک نشتی را در زمانی که مبدل هنوز کار می‌کند مشاهده کند. مایع سردی که از سوراخ سوزنی در داخل یک لوله تراوش می‌کند، یک نقطه سرد موضعی و غیرعادی روی دیواره پوسته خارجی ایجاد می‌کند - یک نقطه خنک گویا در دریایی با گرمای یکنواخت.

چگونه با استفاده از تصویربرداری حرارتی نشتی لوله پنهان را پیدا کنیم
اصل تشخیص نشت تصویربرداری حرارتی تشخیص مبدل PTFE ساده است. در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله استاندارد، دیواره‌های لوله‌ها دو سیال را تقسیم می‌کنند. یک سیال (معمولاً جریان فرآیند گرمتر یا خنک تر) از لوله ها عبور می کند در حالی که سیال دیگر از سمت پوسته عبور می کند. سطح پوسته خارجی به طور کلی دارای مشخصات دمایی صاف و نسبتاً یکنواخت با تغییرات جزئی به دلیل قرارگیری بافل، نازل های ورودی/خروجی و همرفت طبیعی است.

اگر یک لوله PTFE منفرد دارای نشتی یا ترک باشد، سیال داخل لوله به سمت پوسته جریان می یابد. اگر سیال سمت لوله در فشار بالاتری باشد (همانطور که اغلب برای جلوگیری از آلودگی پوسته{1}}روی آن وجود دارد)، سیال نشتی از سوراخ خارج می‌شود و به لوله‌های مجاور یا مستقیماً به دیواره داخلی پوسته برخورد می‌کند. این جریان سیال موضعی در دمای متفاوتی از سیال جانبی{3} توده است. اختلاف دما بسته به فرآیند ممکن است به اندازه 2-5 درجه و حداکثر 20-30 درجه باشد.

دیواره پوسته فلزی رسانای بسیار خوبی برای گرما است. ناحیه تماس سیال نشتی با سطح داخلی پوسته به سرعت به دمای سیال نشتی می رسد. این از بیرون از طریق یک دوربین تصویربرداری حرارتی حساس (که گاهی دوربین مادون قرمز یا IR نامیده می شود) به عنوان یک نقطه سرد موضعی و پایدار (یا نقطه داغ، اگر مایع نشتی داغتر از سیال سمت پوسته باشد) مشاهده می شود. این نقطه معمولاً بسیار کوچک است (قطر چند سانتی‌متر) و محل دقیق آن نقطه‌ای است که جت به داخل پوسته برخورد می‌کند.

روش اسکن حرارتی: روش میدانی مرحله به مرحله--گام به گام
تصویربرداری حرارتی یک روش سریع و غیر تهاجمی است که ممکن است در زمانی که مبدل با ظرفیت کامل کار می‌کند و بدون نیاز به تخلیه سیال یا فشارزدایی سیستم انجام شود. ما از روش زیر حمایت می کنیم.

1. سطح مبدل را تمیز کنید
سطح خارجی پوسته باید تمیز، خشک و عاری از عایق باشد (حداقل در ناحیه مورد اسکن). عایق را می توان به طور موقت در یک نوار یا پنجره کوچک برداشت. انعکاس حرارتی کاذب می تواند در اثر زباله، روغن یا آب روی سطح پوسته ایجاد شود یا دمای واقعی پنهان شود. تنها چیزی که لازم است یک پاک کردن ساده با یک حوله خشک است.

2. دوربین حرارتی مناسب را انتخاب کنید
توصیه شده: دوربین حرارتی با وضوح بالا{0} با حساسیت حرارتی (NETD) کمتر یا مساوی ۰٫۰۵ درجه (۵۰ mK). دوربین‌های ارزان‌تر-(مثلاً حساسیت. 0.10 درجه) همچنان ممکن است نشت‌های بزرگ‌تر را تشخیص دهند، اما تغییرات دمایی کوچک‌تر را از دست خواهند داد. میدان دید دوربین باید متناسب با اندازه مبدل باشد. یک لنز معمولی 24 درجه برای اکثر سایزهای پوسته (300-1000 میلی متر) کافی است. تابش را روی 0.95 برای فولاد کربنی رنگ شده یا خورده خفیف یا 0.85 برای فولاد ضد زنگ براق تنظیم کنید.

3. کل سطح پوسته را اسکن کنید
اپراتور از خطر دور است و به آرامی دوربین را در طول پوسته، ترجیحاً در اطراف دایره کامل حرکت می دهد. جت‌های نشتی معمولاً در نزدیکی بریدگی‌های بافل و صفحات لوله برخورد می‌کنند و باعث می‌شوند چندین گذر بر این نقاط تأکید کنند. یک مبدل معمولی با طول 3 متر باید 5-10 دقیقه اسکن شود.

4. تشخیص ناهنجاری های حرارتی موضعی
در یک مبدل معمولی سالم، دمای پوسته بیرونی یک گرادیان ثابت - خنک‌تر در ورودی سیال خنک‌کننده و گرم‌تر در خروجی نشان می‌دهد.  نشت لوله باعث ایجاد یک ناحیه سرد تیز، موضعی، دایره ای یا بیضی شکل می شود که با گرادیان طبیعی مطابقت ندارد. این نقطه معمولاً دارای ویژگی های زیر است:

دمای 1-5 درجه سانتیگراد (یا بیشتر) متفاوت از دمای پوسته اطراف در همان محل محوری.

یک مرز خوب-که اغلب با یک "هاله" متحدالمرکز دمای متوسط ​​تعریف شده است.

حالت پایدار که با تغییر جریان فرآیند حرکت نمی کند (برخلاف اثرات تلاطم گذرا).

دوربین حرارتی علامت شبح‌آلود و یخی نشت پنهان را می‌بیند که به صورت کبودی تیره و سرد روی پوست گرم پوسته فولادی نقاشی شده است.

5. سند و کنتراست
تصویر حرارتی ذخیره می شود. اگر یک نقطه سرد مشکوک تشخیص داده شد، آن ناحیه با یک تکه گچ یا یک نشانگر دائمی روی پوسته علامت گذاری می شود تا 30 دقیقه بعد، سایت مشابه دوباره اسکن می شود. این واقعیت که نقطه سرد هنوز وجود دارد و در همان مکان است، تشخیص را تأیید می کند. ناهنجاری های گذرا دما (مثلاً از عبور حباب بخار، یا کشش محلی) به سرعت از بین می روند.

6. تست فشار را با فوکوس انجام دهید
تصویربرداری حرارتی یک ابزار غربالگری است." این جایگزین تست فشار نمی‌شود. اما مکان دقیقی را برای نشت احتمالی نشان می‌دهد. در طول یک خاموشی برنامه‌ریزی شده پوسته تخلیه می‌شود، ناحیه مشکوک شناسایی می‌شود و لوله(های) مربوطه می‌توانند به صورت جداگانه فشار را آزمایش کنند (مثلاً با مسدود کردن یک طرف و تحت فشار قرار دادن هوا در حالی که در آب غوطه‌ور هستند یا با یک تصویر مستقیم از صابون‌های فن‌آوری گرفته می‌شود). حداقل برای گروه کوچکی از لوله ها، صرفه جویی در ساعات آزمایش کور.

چه زمانی تصویربرداری حرارتی دقیق تر است؟
این روش برای همه موارد کاربرد ندارد. در شرایط زیر بهترین رشد را دارد:

Large temperature difference between the tube-side and shell-side fluids. A minimum difference of 5 °C (ideally >10 درجه) کنتراست حرارتی مشخصی را ارائه می دهد. اگر دو سیال تقریباً در یک دما باشند، نشت علامت حرارتی را نشان نمی دهد.

سیال در سمت لوله با فشار بالاتر. این تضمین می کند که سیال نشتی با سرعت کافی برای رسیدن به دیواره پوسته دفع می شود. اگر طرف پوسته تحت فشار بیشتر باشد، نشتی به سمت داخل خواهد بود (سیال پوسته به داخل لوله) و علامت حرارتی ممکن است به جای پوسته بیرونی روی ورق لوله باشد.

سطح پوسته تمیز و بدون عایق عایق یک پوشش حرارتی است که نوسانات دمایی موضعی را صاف می کند. عایق را از یک قطعه جدا کنید. اما برخی از مواد عایق نازک{3}}چگالی کم (مثلاً پشم معدنی) با این وجود، هدایت حرارتی کافی را به سطح برای تشخیص نشت‌های عمده می‌دهند.

عملکرد{0}حالت ثابت. مبدل باید حداقل 30 دقیقه قبل از اسکن در شرایط کاری عادی باشد. گذراهای راه اندازی می توانند چندین ناهنجاری حرارتی ایجاد کنند که ممکن است با نشت اشتباه گرفته شود.

مثال‌ها و محدودیت‌های دنیای واقعی-
مثال 1 خنک کننده آب نمک داغ با آب خنک کننده
آب نمک داغ (85 درجه) با آب خنک کننده (25 درجه) در یک مبدل PTFE در سمت لوله خنک می شود. نشتی در یک لوله ایجاد می شود. آب خنک کننده 25 درجه به داخل آب نمک 85 درجه نشت می کند. اما جهت نشتی به سمت داخل (لوله به پوسته) است. این آب خنک کننده به دیواره پوسته برخورد نمی کند، بنابراین پوسته بیرونی در دمای بالا باقی می ماند. تصویربرداری حرارتی از بیرون پوسته این نشتی را تشخیص نمی دهد، زیرا سیال جاری با پوسته تماس نمی گیرد. درعوض، اپراتور باید صفحه ورق لوله یا لوله های متصل به سمت لوله را اسکن کند. این امر نیاز به دانستن جهت جریان و اختلاف فشار را نشان می دهد.

مثال 2: کندانسور در سمت لوله سرد
یک مبدل PTFE بخار گرم شده (120 درجه) را در سمت پوسته متراکم می کند، در حالی که آب خنک کننده سرد (30 درجه) در سمت لوله با فشار بالاتر جریان می یابد. یک لوله نشت می کند و آب سرد از سوراخ سوزن به داخل پوسته می پاشد. پوسته بیرونی دارای یک منطقه سرد قابل توجه است که به طور مداوم 5 درجه خنک تر از پوسته اطراف است. این فقط استفاده مناسب برای تصویربرداری حرارتی است.

مثال 3: مبدل بزرگ، نشتی کوچک
یک نشتی بسیار کوچک، به عنوان مثال یک سوراخ سوزنی<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.

مزایا در مقایسه با روش های سنتی جنبه آزمایش فشار مرسوم تصویربرداری مادون قرمز
اختلال در فرآیند خاموش شدن، تخلیه مورد نیاز هیچکدام (وب)
زمان تشخیص از دقیقه تا ساعت تا روز
دقت در تشخیص نشت کم (اغلب فقط در کدام ردیف ورق لوله) زیاد (ممکن است منطقه برخورد را مشخص کند)
هزینه تجهیزات کم (فشار سنج، پمپ) دوربین حرارتی: 5-5k-30k متوسط
سطح مهارت کم متوسط ​​(خواندن تصاویر حرارتی)
ایمنی حمل و نقل مایعات تحت فشار مورد نیاز بدون تماس، بدون خطر
برای کارخانه‌ای که قبلاً یک دوربین تصویربرداری حرارتی در حال استفاده دارد (برای بازرسی‌های الکتریکی، بررسی‌های نسوز یا سایر تعمیرات پیش‌بینی‌کننده)، هزینه افزایشی استقرار آن برای تشخیص نشت صفر است. زمان صرفه جویی شده برای خاموش نشدن غیرضروری یا خاموشی بسیار کوتاه برای یک تعمیر خاص، سرمایه گذاری را خیلی سریع پس می دهد.

بهترین شیوه ها و اشتباهات معمولی
هرگز به یک اسکن اعتماد نکنید. مناطق سرد کاذب می تواند ناشی از نسیم محیط، بارهای خورشید و سطوح گرم مجاور باشد. در زمان های مختلف روز یا از دیدگاه های مختلف اسکن کنید.

"نقطه مشکوک را فوراً علامت‌گذاری کنید؛ برای علامت‌گذاری پوسته از یک نشانگر غیردائمی- استفاده کنید. یک عکس نور مرئی با تصویر حرارتی بگیرید تا ارتباط برقرار کند.

هندسه بافل در نظر گرفته شده است. جت های نشتی معمولاً دقیقاً در مقابل بریدگی بافل به پوسته برخورد می کنند زیرا جهت جریان در اطراف لبه بافل قرار می گیرد. روی این مناطق تمرکز کنید.

تجزیه و تحلیل دمای تفاضلی را انجام دهید. بسیاری از دوربین های حرارتی می توانند تفاوت دما را بین یک نقطه مرجع و یک مکان مشکوک نشان دهند. اختلاف 2 درجه یا بیشتر که پایدار است یک شاخص قابل توجه است.

همبستگی با پارامتر فرآیند افزایش اندک در رسانایی پوسته-، کاهش فشار جانبی لوله-، یا تغییر دمای خروجی ممکن است از یافته های تصویربرداری حرارتی پشتیبانی کند.

نتیجه گیری: مشاهده گرمای نامرئی
تصویربرداری حرارتی یک ابزار تشخیصی قدرتمند، غیر تهاجمی و پیش‌بینی‌کننده است که امکان تشخیص نشت داخلی در مبدل PTFE از خارج را در حالی که فرآیند ادامه دارد، می‌سازد. یک اپراتور آموزش دیده می تواند با توجه به نقطه سرد مشخصه تولید شده توسط جت مایع نشتی که به دیواره پوسته برخورد می کند، ناحیه لوله یا لوله را که نیاز به درمان دارد مشخص کند. این امکان را برای یک تعمیر متمرکز و حداقل{3}}در زمان قطعی زمان‌بندی شده، نه یک جستجوی کور- زمان‌بر فراهم می‌کند. قوی ترین چشم های تشخیصی آنهایی هستند که می توانند گرمای نامرئی را ببینند. افزودن تصویربرداری حرارتی به جعبه ابزار تشخیصی برای تیم های تعمیر و نگهداری مبدل های حرارتی PTFE در عملیات شیمیایی یا زمین گرمایی متخاصم، از دست دادن اسرارآمیز و آهسته عملکرد را به یک نقشه حرارتی قابل مشاهده و عملی از خرابی پنهان تبدیل می کند.