یک مبدل حرارتی پوسته و لوله PTFE در حال کار است و مشکوک به نشت لوله داخلی کوچک است. روش سنتی خاموش کردن فرآیند، تخلیه واحد و انجام آزمایش فشار است. اما یک دوربین تصویربرداری حرارتی حساس و دستی، که به سمت بیرون پوسته فلزی هدف قرار می گیرد، اغلب می تواند شبح حرارتی نامرئی یک نشتی را در حالی که مبدل هنوز در حال کار است، ببیند. مایع سردی که از سوراخ سوزنی داخل لوله خارج می‌شود، یک لکه سرد موضعی و غیرطبیعی روی دیواره پوسته خارجی ایجاد می‌کند، یک نقطه خنک گویا در دریایی با گرمای یکنواخت.

چگونه تصویربرداری حرارتی نشت لوله پنهان را نشان می دهد

اصل پشتمبدل PTFE تشخیص نشت تصویربرداری حرارتیتشخیص ساده است در یک مبدل حرارتی معمولی پوسته و لوله، دو سیال توسط دیواره های لوله از هم جدا می شوند. سمت لوله یک سیال (اغلب جریان فرآیند گرمتر یا سردتر) را حمل می کند و سمت پوسته سیال دیگر را حمل می کند. سطح پوسته خارجی معمولاً دارای مشخصات دمایی صاف و نسبتاً یکنواخت است، با تغییرات جزئی ناشی از موقعیت‌های بافل، نازل‌های ورودی/خروجی و همرفت طبیعی.

هنگامی که یک لوله PTFE یک نشتی سوراخ یا ترک ایجاد می کند، مایع داخل آن لوله به سمت پوسته فرار می کند. اگر سیال سمت لوله در فشار بالاتری باشد (که برای جلوگیری از آلودگی سمت پوسته معمول است)، سیال نشتی از سوراخ خارج می‌شود و به لوله‌های مجاور یا مستقیماً به دیواره داخلی پوسته برخورد می‌کند. این جریان مایع موضعی دارای دمایی متفاوت با سیال توده پوسته است. تفاوت دما بسته به فرآیند می تواند به اندازه 2-5 درجه یا 20-30 درجه باشد.

دیواره پوسته فلزی گرما را بسیار موثر هدایت می کند. ناحیه ای که سیال نشتی با سطح پوسته داخلی تماس می گیرد به سرعت دمایی نزدیک به سیال نشتی می گیرد. از بیرون، یک دوربین تصویربرداری حرارتی حساس (که دوربین مادون قرمز یا IR نیز نامیده می شود) این را به عنوان یکنقطه سرد موضعی و مداوم(یا نقطه داغ، اگر مایع نشتی داغتر از مایع سمت پوسته باشد). این نقطه معمولاً کوچک است-فقط چند سانتی‌متر قطر- و مکان دقیق آن مطابق با نقطه‌ای است که جت به داخل پوسته برخورد می‌کند.

انجام اسکن حرارتی: یک روش میدانی گام به گام

تصویربرداری حرارتی یک تکنیک غیرتهاجمی و سریع است که می‌تواند در حالی که مبدل در حالت کامل کار می‌کند، بدون تخلیه مایع یا کاهش فشار سیستم انجام شود. روش زیر توصیه می شود:

1. سطح مبدل را آماده کنید

سطح خارجی پوسته باید تمیز، خشک و عاری از عایق باشد (حداقل در ناحیه ای که باید اسکن شود). عایق را می توان به طور موقت از یک نوار یا یک پنجره کوچک برداشت. هر گونه کثیفی، روغن یا آب روی سطح پوسته می تواند انعکاس حرارتی کاذب ایجاد کند یا دمای واقعی را مبهم کند. پاک کردن سریع با یک پارچه خشک کافی است.

2. دوربین حرارتی مناسب را انتخاب کنید

یک دوربین حرارتی با وضوح بالا با حساسیت حرارتی (NETD) کمتر یا مساوی 0.05 درجه (50 mK) توصیه می شود. دوربین‌های کم‌هزینه (مثلاً حساسیت 0.10 درجه) ممکن است نشت‌های بزرگ‌تر را تشخیص دهند، اما تفاوت‌های ظریف دما را از دست خواهند داد. دوربین باید میدان دید مناسب با اندازه مبدل داشته باشد. یک لنز استاندارد 24 درجه برای اکثر قطرهای پوسته (300-1000 میلی متر) کافی است. انتشار باید روی 0.95 برای فولاد کربنی رنگ شده یا کمی زنگ زده یا 0.85 برای فولاد ضد زنگ براق تنظیم شود.

3. کل قسمت بیرونی پوسته را اسکن کنید

اپراتور در فاصله ایمن می ایستد و به آرامی دوربین را در طول پوسته حرکت می دهد و در صورت امکان دور کامل را می پوشاند. گذرهای متعددی با تمرکز بر روی نواحی نزدیک بریدگی بافل و صفحات لوله انجام می شود، زیرا جت های نشتی اغلب به آن مکان ها برخورد می کنند. اسکن برای یک مبدل معمولی با طول 3 متر باید 5 تا 10 دقیقه طول بکشد.

4. ناهنجاری های حرارتی موضعی را شناسایی کنید

در یک مبدل معمولی و سالم، دمای پوسته خارجی به صورت یک گرادیان تدریجی-خنک کننده در نزدیکی ورودی سیال خنک کننده، گرمتر در نزدیکی خروجی ظاهر می شود. نشت لوله ایجاد یکنقطه سرد تیز، موضعی، دایره ای یا بیضی شکلکه از شیب طبیعی پیروی نمی کند. این نقطه به طور معمول دارای:

دمایی که 1 تا 5 درجه (یا بیشتر) با دمای پوسته اطراف در همان موقعیت محوری متفاوت است.

یک مرز کاملاً مشخص، اغلب با یک "هاله" متحدالمرکز دمای متوسط.

یک موقعیت ثابت که با تغییر جریان فرآیند حرکت نمی کند (برخلاف اثرات آشفتگی موقت).

دوربین حرارتی نشانه سرد و شبح‌آلود نشتی پنهان را می‌بیند که به صورت کبودی تیره و خنک روی پوست گرم پوسته فولادی نقاشی شده است.

5. مستندسازی و مقایسه

تصویر حرارتی ذخیره می شود. اگر نقطه سرد مشکوکی پیدا شود، محل آن با یک تکه گچ یا یک نشانگر دائمی روی پوسته مشخص می شود. همان مکان 15 تا 30 دقیقه بعد دوباره اسکن می شود. اگر نقطه سرد باقی بماند و در همان محل باقی بماند، تشخیص تقویت می شود. ناهنجاری های حرارتی گذرا (مثلاً از عبور حباب بخار یا کشش موضعی) به سرعت ناپدید می شوند.

6. با تست فشار هدفمند تایید کنید

تصویربرداری حرارتی یکغربالگریابزار جایگزین تست فشار نمی شود. با این حال، مکان دقیقی را برای نشت مشکوک فراهم می کند. در طول یک خاموشی برنامه‌ریزی‌شده، پوسته تخلیه می‌شود، ناحیه مشکوک مشخص می‌شود، و لوله(های) مربوطه را می‌توان به صورت جداگانه تحت فشار قرار داد (مثلاً با بستن یک طرف و فشار دادن هوا در حین غوطه‌ور شدن در آب یا استفاده از محلول صابون). تصویر حرارتی تکنسین را مستقیماً به لوله نشتی یا حداقل به گروه کوچکی از لوله‌ها هدایت می‌کند و باعث صرفه‌جویی در ساعت‌های آزمایش کور می‌شود.

چه زمانی تصویربرداری حرارتی بهترین عملکرد را دارد؟

این تکنیک به طور جهانی قابل اجرا نیست. در شرایط زیر بهترین عملکرد را دارد:

تفاوت دمای قابل توجه بین سیال سمت لوله و سیال سمت پوسته. A difference of at least 5°C (preferably >10 درجه) کنتراست حرارتی واضحی ایجاد می کند. اگر هر دو سیال تقریباً در یک دما باشند، علامت حرارتی نشتی نامرئی است.

مایع سمت لوله در فشار بالاتر.این تضمین می کند که سیال نشتی با سرعت کافی برای رسیدن به دیواره پوسته بیرون می زند. اگر طرف پوسته در فشار بالاتری باشد، نشتی به سمت داخل خواهد بود (سیال پوسته به داخل لوله)، و امضای حرارتی ممکن است در ورق لوله به جای بیرونی پوسته باشد.

سطح پوسته تمیز و بدون عایق.عایق به عنوان یک پوشش حرارتی عمل می کند و تفاوت های دمایی موضعی را صاف می کند. عایق باید از یک نوار برداشته شود. با این حال، برخی از مواد عایق نازک و با چگالی کم (مثلاً پشم معدنی) هنوز هم به اندازه کافی رسانایی حرارتی به سطح برای تشخیص نشت‌های بزرگ اجازه می‌دهند.

عملیات حالت پایدارمبدل باید حداقل 30 دقیقه قبل از اسکن در شرایط کاری عادی باشد. گذراهای راه اندازی ناهنجاری های حرارتی زیادی ایجاد می کنند که می توانند با نشت اشتباه گرفته شوند.

مثال های عملی و محدودیت ها

مثال 1: خنک کردن آب نمک داغ با آب خنک کننده

یک مبدل PTFE آب نمک داغ (85 درجه) را در سمت لوله با آب خنک کننده (25 درجه) در سمت پوسته خنک می کند. یک لوله نشتی ایجاد می کند. آب خنک کننده 25 درجه به داخل آب نمک 85 درجه نشت می کند، اما جهت نشت به داخل (پوسته به لوله) است. پوسته بیرونی در دمای بالا باقی می ماند زیرا آب خنک کننده به دیواره پوسته برخورد نمی کند. تصویربرداری حرارتی از پوسته خارجی خواهد بودنهاین نشتی را تشخیص دهید زیرا مایع نشتی پوسته را لمس نمی کند. در عوض، اپراتور باید صفحه ورق لوله یا لوله های متصل به سمت لوله را اسکن کند. این امر اهمیت درک جهت جریان و اختلاف فشار را برجسته می کند.

مثال 2: کندانسور با سمت لوله سرد

یک مبدل PTFE بخار داغ (120 درجه) را در سمت پوسته، با آب خنک کننده سرد (30 درجه) در سمت لوله با فشار بالاتر متراکم می کند. یک لوله نشت می کند و آب سرد از سوراخ سوزن خارج می شود و به داخل پوسته برخورد می کند. سطح خارجی پوسته یک نقطه سرد مشخص و پایدار را نشان می دهد که 5 درجه کمتر از دمای پوسته اطراف است. این یک برنامه عالی برای تصویربرداری حرارتی است.

مثال 3: نشت کوچک، مبدل بزرگ

یک نشتی بسیار کوچک (مثلاً یک سوراخ پین‌هول کمتر از 0.5 میلی‌متر) ممکن است فقط سرعت جریان کمی ایجاد کند. جت ممکن است به دیوار پوسته نرسد. در عوض، ممکن است در جریان سمت پوسته قرار گیرد و قبل از برخورد تبخیر یا مخلوط شود. در چنین مواردی، هیچ ناهنجاری حرارتی قابل تشخیص روی پوسته ظاهر نمی شود. این تکنیک دارای محدودیت حساسیت است. نشتی های بسیار کوچک ممکن است همچنان به یک آزمایش فشار معمولی برای تشخیص نیاز داشته باشند.

مزایا نسبت به روش های سنتی

برای کارخانه‌هایی که قبلاً یک دوربین تصویربرداری حرارتی دارند (برای بازرسی‌های الکتریکی، بررسی‌های نسوز یا سایر تعمیرات پیش‌بینی‌کننده استفاده می‌شود)، هزینه افزایشی استفاده از آن برای تشخیص نشت صفر است. صرفه جویی در زمان با اجتناب از خاموش شدن غیرضروری-یا کاهش شدید مدت زمان خاموشی برای تعمیر هدفمند{2}}سریع سرمایه گذاری را توجیه می کند.

بهترین شیوه ها و دام های رایج

به یک اسکن تکیه نکنید.بادهای محیطی، بارگذاری خورشیدی، و سطوح داغ مجاور می توانند نقاط خنک کاذب ایجاد کنند. در ساعات مختلف روز یا از زوایای مختلف اسکن کنید.

فوراً محل مشکوک را علامت بزنید.از یک نشانگر غیر دائمی روی پوسته استفاده کنید. یک عکس با نور مرئی در کنار تصویر حرارتی برای همبستگی بگیرید.

هندسه بافل را در نظر بگیرید.جت های نشتی اغلب به پوسته مستقیماً در مقابل بریدگی بافل برخورد می کنند، زیرا مسیر جریان در اطراف لبه بافل قرار می گیرد. به این مناطق توجه ویژه ای داشته باشید.

از آنالیز دمای تفاضلی استفاده کنید.بسیاری از دوربین‌های حرارتی می‌توانند تفاوت دما بین نقطه مرجع و نقطه مشکوک را نمایش دهند. دیفرانسیل 2 درجه یا بیشتر که در طول زمان پایدار است یک شاخص قوی است.

با داده های فرآیند ارتباط برقرار کنید.افزایش آهسته رسانایی سمت پوسته، کاهش فشار سمت لوله، یا تغییر دمای خروجی می‌تواند از یافته‌های تصویربرداری حرارتی پشتیبانی کند.

نتیجه: دیدن گرمای نامرئی

تصویربرداری حرارتی یک ابزار تشخیصی قدرتمند، غیر تهاجمی و پیش‌بینی‌کننده است که می‌تواند نشت داخلی مبدل PTFE را از بیرون تشخیص دهد، در حالی که فرآیند هنوز در حال اجرا است. با شناسایی نقطه سرد مشخصه ناشی از برخورد یک جت مایع نشتی به دیواره پوسته، یک اپراتور ماهر می تواند منطقه لوله یا لوله تقریبی را که نیاز به توجه دارد پیدا کند. این اطلاعات به جای یک جستجوی کور و وقت گیر، یک تعمیر هدفمند و کم کار را در طول یک خاموشی برنامه ریزی شده راهنمایی می کند. قوی ترین چشم های تشخیصی آنهایی هستند که می توانند گرمای نامرئی را ببینند. برای تیم های تعمیر و نگهداری که مسئول مبدل های حرارتی PTFE در خدمات شیمیایی یا زمین گرمایی تهاجمی هستند، افزودن تصویربرداری حرارتی به جعبه ابزار عیب یابی، افت عملکرد مرموز و تدریجی را به یک نقشه حرارتی قابل مشاهده و عملی از خرابی پنهان تبدیل می کند.