Một thiết bị được lắp đặt nhiều tháng trước đó bắt đầu trông khác đi một chút. Thân máy không còn nằm ngang nữa, các khớp nối đường ống có vẻ hơi lệch và cuối cùng các vết nứt nhỏ xuất hiện gần các đầu phun. Hiệu suất có thể vẫn được chấp nhận trong một thời gian, tuy nhiên nguy cơ rò rỉ vẫn tăng đều đặn. Cuộc điều tra thường tiết lộ một nguyên nhân quen thuộc: bộ trao đổi nhiệt chưa bao giờ được hỗ trợ độc lập và toàn bộ trọng lượng của nó đã bị treo trên các kết nối đường ống hoặc vòi phun của bình chứa kể từ khi khởi động.
Sự giám sát này xuất hiện nhỏ trong quá trình cài đặt nhưng gây ra thiệt hại lâu dài có thể dự đoán được. Đối với thiết bị PTFE, tải trọng cơ học-chứ không phải hóa học-thường quyết định tuổi thọ sử dụng.
Tại sao trọng lượng không được hỗ trợ làm hỏng thiết bị PTFE
PTFE mềm hơn về mặt cơ học so với kim loại và có biến dạng-phụ thuộc vào thời gian dưới tải trọng liên tục. Ở nhiệt độ cao, vật liệu giãn ra, hiện tượng này được gọi là rão. Khi trọng lượng của bộ trao đổi nhiệt được chịu bởi đường ống, các vòi phun và tấm ống sẽ trở thành các giá đỡ cấu trúc chứ không phải là các bề mặt xử lý.
Ứng suất sinh ra không đổi sau mỗi giờ hoạt động. Qua nhiều tuần và nhiều tháng, polyme dần dần biến dạng. Ban đầu sự thay đổi là vi mô, nhưng biến dạng tích lũy cho đến khi hình học dịch chuyển đủ để tạo ra độ võng, biến dạng mặt bích hoặc ứng suất khớp ống có thể nhìn thấy được.
Loại lỗi này hiếm khi xuất hiện ngay sau khi cài đặt. Thay vào đó, bộ trao đổi nhiệt hoạt động bình thường trong khi hư hỏng cấu trúc phát triển bên trong. Các vết nứt gần vòi phun, mặt bích bị cong vênh hoặc rò rỉ khớp nối ống thường chỉ xuất hiện sau khi chu trình nhiệt làm tăng tốc độ rão.
Hỗ trợ độc lập như một yêu cầu cơ bản
Việc lắp đặt đúng cách yêu cầu bộ trao đổi nhiệt chỉ chịu áp suất xử lý-không phải tải cấu trúc của chính nó. Các cấu trúc hỗ trợ độc lập phải chịu toàn bộ trách nhiệm chịu trọng lượng trong khi đường ống vẫn không chịu áp lực về cấu trúc.
Trong thực tế, quy tắc đơn giản nhất được áp dụng: đường ống phải thẳng hàng với bộ trao đổi nhiệt nhưng không bao giờ hỗ trợ nó. Nếu việc ngắt kết nối mặt bích làm cho bộ trao đổi nhiệt dịch chuyển hoặc rơi xuống thì sự hỗ trợ không đủ.
Hỗ trợ độc lập thực hiện ba chức năng thiết yếu. Nó ngăn ngừa sự biến dạng bằng cách loại bỏ tải trọng liên tục khỏi các thành phần polyme. Nó ổn định sự liên kết để các con dấu duy trì lực nén. Nó cô lập rung động truyền qua hệ thống đường ống.
Nếu không có những biện pháp bảo vệ này, ngay cả thiết bị tương thích về mặt hóa học cũng sẽ gặp phải lỗi cơ học sớm.
Thiết kế hỗ trợ ngăn chặn leo
Một thiết kế hỗ trợ phù hợp phải làm được nhiều việc hơn là chỉ giữ trọng lượng. Nó cũng phải thích ứng với chuyển động gây ra bởi sự giãn nở nhiệt. PTFE giãn nở đáng kể khi bị nung nóng và việc hạn chế chuyển động đó sẽ tạo ra ứng suất bổ sung tương đương với tải trọng cơ học.
Do đó, các giá đỡ phải vững chắc theo chiều dọc nhưng dễ dãi theo chiều ngang. Miếng đệm trượt, bề mặt có độ ma sát thấp-hoặc yên xe có hướng dẫn cho phép mở rộng trong khi vẫn duy trì độ ổn định. Kẹp cứng dọc theo toàn bộ cơ thể thường gây ra thiệt hại tương tự như không có sự hỗ trợ nào cả.
Khoảng cách hỗ trợ cũng quan trọng không kém. Bộ trao đổi nhiệt dài yêu cầu nhiều hỗ trợ để phân phối tải đồng đều. Các điểm đỡ tập trung gây ra hiện tượng uốn cục bộ, truyền ứng suất lên các tấm ống. Ngay cả những độ lệch nhỏ cũng trở nên đáng kể trong thời gian phục vụ kéo dài.
Lắp đặt ngang
Bộ trao đổi ngang thường yêu cầu các giá đỡ yên được đặt gần các vùng gia cố kết cấu hơn là ở các đầu cực. Vị trí quá gần vòi phun sẽ chuyển tải trực tiếp vào các điểm kết nối.
Yên xe có thể điều chỉnh giúp đạt được sự liên kết ngang bằng. Mức độ quan trọng không chỉ vì lý do cấu trúc mà còn vì sự phân phối chất lỏng và truyền nhiệt đồng đều. Sau khi được cân bằng, các bề mặt trượt phải được giữ ở trạng thái tự do để chuyển động nhiệt không gây ra hạn chế.
Kinh nghiệm hiện trường cho thấy rằng các yên xe có khoảng cách không đúng cách là nguyên nhân thường xuyên gây ra hiện tượng võng-giữa nhịp dần dần.
Cài đặt dọc
Cấu hình dọc dựa vào các giá đỡ cơ sở hoặc giá lắp được thiết kế để chịu tải trọng trục. Giá đỡ phía dưới chịu phần lớn trọng lượng, trong khi các thanh dẫn hướng phía trên ngăn chặn chuyển động ngang mà không khóa mở rộng.
Một lỗi lắp đặt phổ biến liên quan đến việc neo cứng cả trên và dưới. Khi bị nung nóng, lớp vỏ sẽ dài ra nhưng không thể di chuyển, tạo ra ứng suất nén làm nứt các kết nối vòi phun.
Hỗ trợ có hướng dẫn ở một đầu và hỗ trợ cố định ở đầu kia cho phép mở rộng an toàn trong khi vẫn duy trì sự liên kết.
Tránh căng thẳng mới trong quá trình cài đặt hỗ trợ
Bản thân các bộ phận hỗ trợ có thể gây ra vấn đề nếu-bị thắt chặt quá mức hoặc được điều chỉnh không đồng đều. Kẹp chặt PTFE vào kết cấu thép sẽ tập trung áp lực và có thể gây ra vết lõm. Thay vào đó, các giá đỡ nên phân phối tải trọng trên các bề mặt tiếp xúc rộng.
Sau khi lắp đặt, đường ống chỉ nên được kết nối sau khi bộ trao đổi nhiệt nằm hoàn toàn trên các giá đỡ của nó. Kiểm tra cuối cùng bao gồm xác minh mức độ, xác nhận căn chỉnh mặt bích tự do và đảm bảo không có lực nâng nào xuất hiện trong quá trình siết chặt bu lông.
Kiểm tra định kỳ cũng có vấn đề. Độ lún của sàn hoặc khung có thể dần dần chuyển tải trở lại đường ống, gây ra tình trạng căng thẳng nhiều tháng sau khi khởi động.
Lợi ích hoạt động của sự hỗ trợ phù hợp
Khi trọng lượng được hỗ trợ hợp lý và độ giãn nở cho phép, ứng suất cơ học vẫn ở mức tối thiểu. Các mối nối ống duy trì tính toàn vẹn, các miếng đệm được bịt kín một cách nhất quán và sự căn chỉnh vẫn ổn định trong quá trình đạp xe nhiệt độ.
Hồ sơ bảo trì thường cho thấy rằng các bộ trao đổi nhiệt được lắp đặt với các giá đỡ chính xác gặp ít vết nứt vòi phun và rò rỉ mặt bích hơn đáng kể so với các thiết bị giống hệt nhau về mặt hóa học được lắp mà không có thiết kế giá đỡ phù hợp.
Độ tin cậy lâu dài{0}}bắt đầu từ cấu trúc
Hỗ trợ độc lập, khoảng cách hỗ trợ chính xác và chuyển động mở rộng có kiểm soát cùng nhau tạo thành nền tảng cho việc ngăn chặn hiện tượng leo. Những biện pháp này đòi hỏi nỗ lực lắp đặt khiêm tốn nhưng xác định xem thiết bị có tồn tại được nhiều năm hay hỏng hóc sớm hay không.
Đối với các bộ trao đổi nhiệt lớn hơn hoặc nặng hơn, hệ thống hỗ trợ được thiết kế có phân tích ứng suất nhiệt có thể được bảo hành. Tính toán kết cấu đảm bảo rằng đường dẫn giãn nở và phân bổ tải trọng vẫn nằm trong giới hạn an toàn trong phạm vi nhiệt độ vận hành.
Do đó, sự hỗ trợ phù hợp không chỉ đơn thuần là chi tiết lắp đặt mà còn là yếu tố độ tin cậy chính. Khi bộ trao đổi chỉ thực hiện nhiệm vụ xử lý chứ không phải tải kết cấu, vật liệu sẽ hoạt động như dự kiến và tránh được hư hỏng-lâu dài.
