Làm cách nào để phát hiện ống rò rỉ bằng camera chụp ảnh nhiệt trong quá trình vận hành?

Bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống PTFE đang hoạt động và nghi ngờ có rò rỉ nhỏ ở ống bên trong. Cách tiếp cận truyền thống là tắt quy trình, xả nước và thực hiện kiểm tra áp suất. Nhưng một camera chụp ảnh nhiệt cầm tay nhạy cảm, nhắm vào bên ngoài lớp vỏ kim loại, thường có thể nhìn thấy bóng ma nhiệt vô hình của rò rỉ trong khi bộ trao đổi nhiệt vẫn đang chạy. Chất lỏng lạnh thoát ra từ lỗ kim bên trong ống tạo ra một mảng lạnh cục bộ, bất thường trên thành vỏ bên ngoài, một điểm mát mẻ nổi bật trong một biển có nhiệt độ đồng đều.

Hình ảnh nhiệt phát hiện rò rỉ ống ẩn như thế nào

Nguyên tắc đằng sauphát hiện rò rỉ hình ảnh nhiệt Bộ trao đổi PTFEchẩn đoán là đơn giản. Trong bộ trao đổi nhiệt vỏ và ống điển hình, hai chất lỏng được ngăn cách bởi thành ống. Phía ống mang một chất lỏng (thường là dòng quá trình nóng hơn hoặc lạnh hơn) và phía vỏ mang chất lỏng khác. Bề mặt vỏ bên ngoài thường có đặc tính nhiệt độ nhẵn, tương đối đồng đều, với những thay đổi nhỏ do vị trí vách ngăn, vòi vào/ra và đối lưu tự nhiên gây ra.

Khi một ống PTFE bị rò rỉ hoặc có vết nứt, chất lỏng bên trong ống đó sẽ thoát ra phía vỏ. Nếu chất lỏng phía ống ở áp suất cao hơn (thường để ngăn ngừa ô nhiễm phía vỏ), chất lỏng rò rỉ sẽ phun ra khỏi lỗ và chạm vào các ống liền kề hoặc trực tiếp lên thành bên trong của vỏ. Dòng chất lỏng cục bộ này có nhiệt độ khác với chất lỏng phía vỏ khối. Chênh lệch nhiệt độ có thể nhỏ từ 2–5 độ hoặc lớn tới 20–30 độ, tùy thuộc vào quy trình.

Thành vỏ kim loại dẫn nhiệt rất hiệu quả. Khu vực mà chất lỏng rò rỉ chạm vào bề mặt vỏ bên trong nhanh chóng có nhiệt độ gần bằng nhiệt độ của chất lỏng rò rỉ. Từ bên ngoài, một camera chụp ảnh nhiệt nhạy cảm (còn gọi là camera hồng ngoại hoặc hồng ngoại) sẽ phát hiện điều này như mộtđiểm lạnh cục bộ, dai dẳng(hoặc điểm nóng, nếu chất lỏng rò rỉ nóng hơn chất lỏng phía vỏ). Điểm này thường nhỏ-đường kính chỉ vài cm-và vị trí chính xác của nó tương ứng với điểm mà tia va chạm vào bên trong vỏ.

Thực hiện Quét Nhiệt: Quy trình thực địa từng bước

Chụp ảnh nhiệt là kỹ thuật nhanh, không xâm lấn, có thể được thực hiện trong khi bộ trao đổi nhiệt vẫn hoạt động bình thường mà không làm chảy bất kỳ chất lỏng nào hoặc làm giảm áp suất hệ thống. Quy trình sau đây được khuyến nghị:

1. Chuẩn bị bề mặt trao đổi nhiệt

Bề mặt vỏ bên ngoài phải sạch, khô và không có lớp cách nhiệt (ít nhất là ở khu vực cần quét). Vật liệu cách nhiệt có thể được loại bỏ tạm thời khỏi một dải hoặc một cửa sổ nhỏ. Bất kỳ bụi bẩn, dầu hoặc nước nào trên bề mặt vỏ đều có thể tạo ra phản xạ nhiệt sai hoặc che khuất nhiệt độ thực. Lau nhanh bằng vải khô là đủ.

2. Chọn Camera Nhiệt Phù Hợp

Nên sử dụng camera nhiệt độ phân giải cao có độ nhạy nhiệt (NETD) Nhỏ hơn hoặc bằng 0,05 độ (50 mK). Camera giá thấp hơn (ví dụ: độ nhạy 0,10 độ) vẫn có thể phát hiện những rò rỉ lớn hơn nhưng sẽ bỏ lỡ những khác biệt nhỏ về nhiệt độ. Camera phải có trường nhìn phù hợp với kích thước bộ trao đổi; một thấu kính 24 độ tiêu chuẩn là đủ cho hầu hết các đường kính vỏ (300–1000 mm). Độ phát xạ nên được đặt thành 0,95 đối với thép carbon được sơn hoặc rỉ sét nhẹ, hoặc 0,85 đối với thép không gỉ sáng bóng.

3. Quét toàn bộ bên ngoài vỏ

Người điều khiển đứng ở khoảng cách an toàn và từ từ lia camera dọc theo chiều dài của vỏ, bao phủ toàn bộ chu vi nếu có thể. Nhiều đường chuyền được thực hiện, tập trung vào các khu vực gần các vết cắt vách ngăn và các tấm ống, vì các tia rò rỉ thường va chạm vào các vị trí đó. Quá trình quét sẽ mất 5–10 phút đối với một bộ trao đổi thông thường dài 3 mét.

4. Xác định dị thường nhiệt cục bộ

Trên một bộ trao đổi hoạt động bình thường và khỏe mạnh, nhiệt độ vỏ bên ngoài xuất hiện dưới dạng một bộ làm mát-có độ dốc dần dần ở gần đầu vào của chất lỏng làm mát, ấm hơn ở gần đầu ra. Sự rò rỉ đường ống tạo rađiểm lạnh sắc nét, cục bộ, hình tròn hoặc hình bầu dụckhông tuân theo độ dốc tự nhiên. Vị trí thường có:

Nhiệt độ chênh lệch 1–5 độ (hoặc hơn) so với nhiệt độ vỏ xung quanh ở cùng một vị trí trục.

Một ranh giới được xác định rõ ràng, thường có "quầng sáng" đồng tâm của nhiệt độ trung gian.

Vị trí cố định không di chuyển khi dòng quy trình thay đổi (không giống như hiệu ứng nhiễu loạn tạm thời).

Camera nhiệt nhìn thấy dấu hiệu ma quái, lạnh lẽo của vết rò rỉ ẩn giấu, được vẽ như một vết bầm tím, mát lạnh trên lớp da ấm áp của lớp vỏ thép.

5. Ghi chép và so sánh

Hình ảnh nhiệt được lưu. Nếu tìm thấy điểm lạnh nghi ngờ, vị trí của nó sẽ được đánh dấu trên vỏ bằng một miếng phấn hoặc bút đánh dấu vĩnh viễn. Vị trí tương tự sẽ được quét lại sau 15–30 phút. Nếu điểm lạnh vẫn tồn tại và vẫn ở cùng một vị trí, chẩn đoán sẽ được củng cố. Các dị thường nhiệt thoáng qua (ví dụ do bong bóng hơi đi qua hoặc do gió lùa cục bộ) sẽ biến mất nhanh chóng.

6. Xác nhận bằng bài kiểm tra áp suất mục tiêu

Hình ảnh nhiệt là mộtsàng lọcdụng cụ. Nó không thay thế một bài kiểm tra áp suất. Tuy nhiên, nó cung cấp vị trí chính xác cho nơi bị nghi ngờ rò rỉ. Trong quá trình tắt máy theo lịch trình, vỏ được xả hết nước, khu vực nghi ngờ được ghi lại và (các) ống tương ứng có thể được kiểm tra áp suất riêng lẻ (ví dụ: bằng cách bịt một đầu và tạo áp suất bằng không khí khi chìm trong nước hoặc sử dụng dung dịch xà phòng). Hình ảnh nhiệt hướng dẫn kỹ thuật viên trực tiếp đến ống rò rỉ hoặc ít nhất là đến một nhóm nhỏ ống, tiết kiệm hàng giờ kiểm tra mù.

Khi nào hình ảnh nhiệt hoạt động tốt nhất?

Kỹ thuật này không được áp dụng phổ biến. Nó hoạt động tốt nhất trong các điều kiện sau:

Chênh lệch nhiệt độ đáng kể giữa chất lỏng phía ống và phía vỏ. A difference of at least 5°C (preferably >10 độ) tạo ra độ tương phản nhiệt rõ ràng. Nếu cả hai chất lỏng có nhiệt độ gần như nhau thì dấu hiệu nhiệt của rò rỉ sẽ không nhìn thấy được.

Chất lỏng bên ống ở áp suất cao hơn.Điều này đảm bảo rằng chất lỏng rò rỉ phun ra với vận tốc đủ để chạm tới thành vỏ. Nếu mặt vỏ ở áp suất cao hơn, rò rỉ sẽ hướng vào trong (chất lỏng vỏ vào ống) và dấu hiệu nhiệt có thể ở trên mặt tấm ống chứ không phải ở bên ngoài vỏ.

Bề mặt vỏ sạch, không cách nhiệt.Vật liệu cách nhiệt hoạt động như một tấm chăn nhiệt, làm dịu đi sự chênh lệch nhiệt độ cục bộ. Lớp cách nhiệt phải được loại bỏ khỏi dải. Tuy nhiên, một số vật liệu cách nhiệt mỏng, mật độ thấp (ví dụ: bông khoáng) vẫn cho phép dẫn nhiệt đủ lên bề mặt để phát hiện những chỗ rò rỉ lớn.

Hoạt động ở trạng thái ổn định.Bộ trao đổi nhiệt phải ở điều kiện hoạt động bình thường ít nhất 30 phút trước khi quét. Quá trình khởi động tạo ra nhiều hiện tượng bất thường về nhiệt có thể bị nhầm lẫn với rò rỉ.

Ví dụ thực tế và hạn chế

Ví dụ 1: Làm mát nước muối nóng bằng nước làm mát

Bộ trao đổi PTFE làm mát nước muối nóng (85 độ) ở phía ống bằng nước làm mát (25 độ) ở phía vỏ. Một ống phát triển một rò rỉ. Nước làm mát 25 độ rò rỉ vào nước muối 85 độ nhưng hướng rò rỉ là vào trong (vỏ tới ống). Bên ngoài vỏ vẫn ở nhiệt độ cao vì nước làm mát không chạm vào thành vỏ. Hình ảnh nhiệt của bên ngoài vỏ sẽkhôngphát hiện rò rỉ này vì chất lỏng rò rỉ không chạm vào vỏ. Thay vào đó, người vận hành sẽ cần quét mặt tấm ống hoặc đường ống nối với mặt ống. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiểu hướng dòng chảy và chênh lệch áp suất.

Ví dụ 2: Bình ngưng có mặt ống lạnh

Bộ trao đổi nhiệt PTFE ngưng tụ hơi nóng (120 độ) ở phía vỏ, với nước làm mát lạnh (30 độ) ở phía ống ở áp suất cao hơn. Một ống bị rò rỉ và nước lạnh phun ra từ lỗ kim, chạm vào bên trong vỏ. Bề mặt vỏ bên ngoài có điểm lạnh rõ rệt, dai dẳng, thấp hơn 5 độ so với nhiệt độ vỏ xung quanh. Đây là một ứng dụng hoàn hảo cho hình ảnh nhiệt.

Ví dụ 3: Rò rỉ nhỏ, Trao đổi lớn

Một rò rỉ rất nhỏ (ví dụ lỗ kim < 0,5 mm) có thể chỉ tạo ra tốc độ dòng chảy nhỏ. Tia phun có thể không chạm tới thành vỏ; thay vào đó, nó có thể bị cuốn theo dòng chảy phía vỏ và bay hơi hoặc trộn lẫn trước khi va chạm. Trong những trường hợp như vậy, không có hiện tượng dị thường nhiệt nào được phát hiện trên vỏ. Kỹ thuật này có giới hạn độ nhạy; rò rỉ rất nhỏ vẫn có thể yêu cầu kiểm tra áp suất thông thường để phát hiện.

Ưu điểm so với phương pháp truyền thống

Đối với các nhà máy đã sở hữu camera chụp ảnh nhiệt (dùng để kiểm tra điện, khảo sát vật liệu chịu lửa hoặc bảo trì dự đoán khác), chi phí gia tăng khi sử dụng camera này để phát hiện rò rỉ là bằng không. Thời gian tiết kiệm được bằng cách tránh tắt máy không cần thiết-hoặc bằng cách giảm đáng kể thời gian tắt máy để sửa chữa có mục tiêu-nhanh chóng xứng đáng với khoản đầu tư.

Thực tiễn tốt nhất và những cạm bẫy phổ biến

Đừng dựa vào một lần quét duy nhất.Gió xung quanh, tải năng lượng mặt trời và các bề mặt nóng gần đó có thể tạo ra các điểm mát giả. Quét vào các thời điểm khác nhau trong ngày hoặc từ các góc độ khác nhau.

Đánh dấu vị trí nghi ngờ ngay lập tức.Sử dụng bút đánh dấu không cố định trên vỏ. Chụp ảnh ánh sáng khả kiến ​​cùng với ảnh nhiệt để so sánh.

Hãy xem xét hình học vách ngăn.Các tia rò rỉ thường va chạm vào vỏ ngay đối diện với vết cắt vách ngăn, bởi vì đường dòng chảy bị ép xung quanh mép vách ngăn. Đặc biệt chú ý đến những khu vực này.

Sử dụng phân tích nhiệt độ chênh lệch.Nhiều camera nhiệt có thể hiển thị chênh lệch nhiệt độ giữa điểm tham chiếu và điểm nghi ngờ. Sự chênh lệch từ 2 độ trở lên ổn định theo thời gian là một chỉ báo mạnh.

Tương quan với dữ liệu quá trình.Độ dẫn điện phía vỏ tăng chậm, áp suất phía ống giảm hoặc thay đổi nhiệt độ đầu ra có thể hỗ trợ việc phát hiện hình ảnh nhiệt.

Kết luận: Nhìn thấy sức nóng vô hình

Hình ảnh nhiệt là công cụ chẩn đoán mạnh mẽ, không xâm lấn và mang tính dự đoán, có thể phát hiện rò rỉ bên trong bộ trao đổi PTFE từ bên ngoài trong khi quy trình vẫn đang chạy. Bằng cách xác định điểm lạnh đặc trưng gây ra bởi tia chất lỏng rò rỉ va vào thành vỏ, người vận hành lành nghề có thể xác định vị trí gần đúng của ống hoặc vùng ống cần chú ý. Thông tin này hướng dẫn cách sửa chữa có mục tiêu, thời gian ngừng hoạt động thấp trong quá trình tắt máy theo kế hoạch, thay vì tìm kiếm mù quáng, tốn thời gian. Đôi mắt chẩn đoán mạnh mẽ nhất là đôi mắt có thể nhìn thấy sức nóng vô hình. Đối với các nhóm bảo trì chịu trách nhiệm về bộ trao đổi nhiệt PTFE trong dịch vụ hóa học hoặc địa nhiệt mạnh, việc bổ sung hình ảnh nhiệt vào bộ công cụ xử lý sự cố sẽ biến sự suy giảm hiệu suất dần dần, bí ẩn thành bản đồ nhiệt có thể nhìn thấy được về lỗi ẩn.