작동 중 열화상 카메라를 사용하여 누출되는 튜브를 어떻게 감지합니까?

PTFE 쉘-튜브 열 교환기가 작동 중이며 작은 내부 튜브 누출이 의심됩니다. 일반적인 방법은 공정을 중단하고 장치를 배출한 후 압력 테스트를 수행하는 것입니다. 그러나 금속 껍질 외부를 겨냥한 민감한 휴대용 열화상 카메라는 교환기가 여전히 작동하는 동안 눈에 보이지 않는 누출의 열 유령을 자주 관찰할 수 있습니다. 튜브 내부의 핀홀에서 스며드는 차가운 액체는 외부 껍질 벽에 국지적이고 비정상적으로 차가운 지점을 생성합니다. 이는 균일한 따뜻함을 지닌 바다에서 숨길 수 없는 시원한 지점입니다.

열화상을 사용하여 숨겨진 튜브 누출을 찾는 방법
열화상 누출 감지 원리 PTFE 교환기 진단은 간단합니다. 표준 쉘 앤 튜브 열 교환기에서는 튜브 벽이 두 개의 유체를 나눕니다. 한 유체(일반적으로 더 뜨겁거나 더 차가운 공정 흐름)는 튜브를 통과하고 다른 유체는 쉘 쪽을 통과합니다. 외부 쉘 표면은 일반적으로 배플 배치, 입구/출구 노즐 및 자연 대류로 인해 작은 변화가 있는 부드럽고 합리적으로 균일한 온도 프로파일을 갖습니다.

단일 PTFE 튜브에 핀홀 누출이나 균열이 있는 경우 튜브의 유체가 쉘 쪽으로 흘러 들어갑니다. 튜브 측 유체의 압력이 더 높은 경우(쉘{1}}측 오염을 방지하기 위해 흔히 발생하는 경우), 누출 유체가 구멍 밖으로 분출되어 인접한 튜브에 충돌하거나 쉘 내부 벽에 직접 충돌합니다. 이 국부적인 유체 흐름은 벌크 쉘-측 유체와 온도가 다릅니다. 공정에 따라 온도 차이는 2~5도 정도일 수도 있고 20~30도 정도일 수도 있습니다.

금속 껍질 벽은 매우 우수한 열 전도체입니다. 누출 유체가 쉘 내부 표면과 접촉하는 영역은 누출 유체의 온도에 빠르게 도달합니다. 이는 외부에서 민감한 열화상 카메라(적외선 또는 IR 카메라라고도 함)를 통해 국소적이고 지속적인 콜드스팟(또는 누출 유체가 쉘 측 유체보다 더 뜨거운 경우 핫스팟)으로 관찰됩니다. 지점은 일반적으로 매우 작으며(직경 몇 센티미터) 정확한 위치는 제트가 쉘 내부에 부딪히는 지점입니다.

열 스캔 절차: 현장 절차 단계별-별-
열화상은 교환기가 최대 용량으로 작동하는 동안 유체를 배출하거나 시스템의 압력을 감압할 필요 없이 수행할 수 있는 빠르고 비침습적인 방법입니다.- 우리는 다음 절차를 옹호합니다.

1. 교환기 표면을 청소합니다.
외부 쉘 표면은 깨끗하고 건조하며 단열재가 없어야 합니다(적어도 스캔되는 영역에서는). 스트립이나 작은 창에서 단열재를 일시적으로 제거할 수 있습니다. 잘못된 열 반사는 껍질 표면의 잔해, 기름 또는 물로 인해 발생하거나 실제 온도가 숨겨질 수 있습니다. 마른 수건으로 간단히 닦아주기만 하면 됩니다.

2. 적절한 열화상 카메라 선택
권장 사항: 열 감도(NETD)가 0.05도(50mK) 이하인 고해상도 열화상 카메라(NETD). 저렴한-비용의 카메라(예: . 0.10도 감도)는 여전히 더 큰 누출을 감지할 수 있지만 작은 온도 변화는 놓칠 수 있습니다. 카메라 시야는 교환기 크기에 적합해야 합니다. 대부분의 쉘 크기(300~1000mm)에는 일반적인 24도 렌즈로 충분합니다. 도장되거나 약간 부식된 탄소강의 경우 방사율을 0.95로 설정하고 광택 있는 스테인리스강의 경우 방사율을 0.85로 설정합니다.

3. 껍질 전체 표면을 스캔합니다.
작업자는 위험에서 벗어나 포탄의 길이를 따라, 바람직하게는 전체 원을 따라 카메라를 천천히 이동합니다. 누출 제트는 일반적으로 배플 절단부 및 튜브 시트 근처에 충돌하여 이러한 지점을 강조하기 위해 여러 번 통과하게 됩니다. 일반적인 3미터 길이의 교환기는 스캔하는 데 5~10분이 소요됩니다.

4. 국부적인 열이상 감지
일반적인 정상 교환기에서 외부 쉘의 온도는 냉각 유체 입구에서 일정한 기울기 - 더 시원하고 유출 시 더 따뜻해집니다.  튜브 누출로 인해 자연 경사도에 맞지 않는 날카롭고 국지적인 원형 또는 타원형의 차가운 영역이 발생합니다. 그 자리는 일반적으로 다음을 특징으로 합니다.

동일한 축 위치에서 주변 쉘의 온도와 1-5C(또는 그 이상) 다른 온도.

중간 온도의 동심원 '후광'이 있는 잘 정의된 경계입니다.-

프로세스 흐름이 변경될 때 움직이지 않는 정상 상태입니다(일시적인 난류 효과와 반대).

열화상 카메라는 강철 껍질의 따뜻한 피부에 어둡고 시원한 타박상으로 칠해진 숨겨진 누출의 유령 같은 얼음 흔적을 봅니다.

5. 문서 및 대비
열화상이 저장됩니다. 의심되는 콜드 스팟이 감지되면 해당 영역을 분필이나 영구 마커로 껍질에 표시하고. 15 30분 후에 동일한 부위를 다시 스캔합니다. 냉점이 여전히 존재하고 같은 위치에 있다는 사실이 진단을 뒷받침합니다. 일시적인 온도 이상 현상(예: 지나가는 증기 기포 또는 국지적인 통풍으로 인한)은 신속하게 소멸됩니다.

6. 초점을 맞춘 압력 테스트 수행
열화상은 스크리닝 도구입니다. 이것은 압력 테스트를 대체하지는 않습니다. 그러나 누출 가능성이 있는 정확한 위치를 드러냅니다. 계획된 가동 중단 중에 껍질을 비우고 의심되는 부분을 식별하며 관련 튜브를 개별적으로 압력 테스트할 수 있습니다(예: 한쪽 끝을 막고 물에 담근 동안 공기로 가압하거나 비누 용액을 사용하여 가압). 적외선 이미지를 통해 기술자는 누출되는 튜브나 적어도 작은 그룹의 튜브로 바로 이동하여 블라인드 테스트 시간을 절약할 수 있습니다.

열화상은 언제 가장 정확합니까?
이 방법이 모든 경우에 적용되는 것은 아닙니다. 다음 조건에서 가장 잘 자랍니다.

Large temperature difference between the tube-side and shell-side fluids. A minimum difference of 5 °C (ideally >10도) 뚜렷한 열 대비를 제공합니다. 두 유체의 온도가 거의 동일한 경우 누출에는 열적 특성이 나타나지 않습니다.

더 높은 압력에서 튜브 측의 유체. 이는 누출된 유체가 쉘 벽에 도달할 수 있을 만큼 충분한 속도로 배출되도록 보장합니다. 쉘 측이 더 높은 압력을 받고 있는 경우 누출은 내부(쉘 유체가 튜브로 유입됨)로 발생하고 열 신호는 쉘 외부가 아닌 튜브 시트 표면에 나타날 수 있습니다.

쉘 표면은 깨끗하고 절연되지 않았습니다. 단열재는 국부적인 온도 변동을 완화하는 열 담요입니다. 단열재를 벗겨냅니다. 그러나 일부 얇은 저밀도{3}}단열재(예: 미네랄울)는 표면에 충분한 열 전도를 제공하여 주요 누출을 감지할 수 있습니다.

안정적인-상태가 작동합니다. 교환기는 스캐닝 전 최소 30분 동안 정상적인 작동 조건을 유지해야 합니다. 시동 과도 현상으로 인해 누출로 오해될 수 있는 여러 가지 열 이상 현상이 발생할 수 있습니다.

실제-예 및 제한 사항
실시예 1 냉각수를 이용한 뜨거운 염수 냉각
뜨거운 염수(85도)는 튜브 측의 PTFE 교환기에서 냉각수(25도)로 냉각됩니다. 튜브에 누출이 발생합니다. 25도의 냉각수가 85도의 염수로 누출됩니다. 그러나 누출 방향은 안쪽(튜브에서 쉘)입니다. 이 냉각수는 쉘 벽에 닿지 않으므로 쉘 외부는 높은 온도로 유지됩니다. 흐르는 유체가 쉘과 접촉하지 않기 때문에 쉘 외부의 열화상은 이러한 누출을 감지하지 못합니다. 대신 작업자는 튜브 시트의 표면이나 튜브 측면에 연결된 배관을 스캔해야 합니다. 이는 흐름 방향과 압력 차이를 알아야 할 필요성을 강조합니다.

예 2: 저온관측 콘덴서
PTFE 교환기는 가열된 증기(120도)를 쉘 측에 응축시키는 반면, 차가운 냉각수(30도)는 더 높은 압력에서 튜브 측으로 흐릅니다. 튜브가 새고, 핀홀에서 차가운 물이 껍질 내부로 분사됩니다. 외부 껍질에는 주변 껍질보다 지속적으로 5도 더 시원한 눈에 띄는 차가운 영역이 있습니다. 이것이 바로 열화상에 적합한 용도입니다.

예 3: 대형 교환기, 소량 누출
아주 작은 누출(예: 핀홀)<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.

기존 방법과 비교한 이점기존 압력 테스트적외선 이미징
프로세스 중단 종료, 배수 필요없음(웹)
진단 시간 몇 분에서 몇 시간, 며칠
누출 감지 정확도낮음(종종 튜브 시트 행)높음(충돌 영역을 식별할 수 있음)
장비 비용 낮음(압력계, 펌프)열화상 카메라: 5-5k-30k 보통
기술 수준 낮음 보통(열화상 판독)
가압 유체의 안전 취급 필요접촉 없음, 위험 없음
이미 열화상 카메라를 사용하고 있는 공장(전기 검사, 내화물 검사 또는 기타 예측 유지 관리)의 경우 누출 감지를 위해 카메라를 배치하는 데 드는 추가 비용은 전혀 없습니다. 불필요한 가동 중단을 방지하거나 특정 수리를 위해 매우 짧은 가동 중단을 통해 절약된 시간은 투자 비용을 매우 빠르게 회수합니다.

모범 사례 및 일반적인 실수
단일 스캔을 신뢰하지 마십시오. 거짓 추운 지역은 주변 바람, 햇빛 및 인근의 뜨거운 표면으로 인해 발생할 수 있습니다. 하루 중 다양한 시간에 또는 다양한 관점에서 스캔하세요.

"의심되는 지점을 즉시 표시하세요. 비영구 마커를 사용하여 껍질을 표시하세요. 열화상과 함께 가시광선 사진을 찍어 연관시키세요.

배플 기하학이 고려됩니다. 흐름 방향이 배플 가장자리 주위로 강제되기 때문에 누출 제트는 일반적으로 배플 절단부의 정확히 반대쪽 쉘에 부딪힙니다. 이러한 영역에 집중하세요.

차등 온도 분석을 수행합니다. 많은 열화상 카메라는 기준점과 의심되는 장소 사이의 온도 차이를 보여줄 수 있습니다. 2도 이상의 차이가 안정적이면 중요한 지표입니다.

프로세스 매개변수와 연관됩니다. 쉘-측 전도성의 완만한 상승, 튜브-측 압력의 감소 또는 배출구 온도의 변화가 열화상 결과를 뒷받침할 수 있습니다.

결론: 보이지 않는 열기를 보다
열화상은 프로세스가 진행되는 동안 외부에서 PTFE 교환기의 내부 누출을 감지할 수 있는 강력하고 비침습적이며 예측 가능한 진단 장비입니다. 숙련된 작업자는 쉘 벽에 부딪히는 누출 유체 제트에 의해 생성된 특징적인 콜드 스팟을 확인하여 치료가 필요한 튜브 또는 튜브 영역을 정확히 찾아낼 수 있습니다. 이를 통해 예정된 중단 기간 동안 맹목적으로 시간이 많이 걸리는-검색이 아닌 집중적이고 최소의 가동 중지 시간 복구가 가능합니다.- 가장 강력한 진단의 눈은 보이지 않는 열을 볼 수 있는 눈입니다. 적대적인 화학 또는 지열 작업에서 PTFE 열 교환기의 유지 관리 팀을 위한 진단 도구 상자에 열 화상을 추가하면 신비하고 느린 성능 손실이 숨겨진 고장에 대한 가시적이고 실행 가능한 열 지도로 전환됩니다.