จะตรวจจับท่อที่รั่วโดยใช้เครื่องตรวจรอยรั่วด้วยคลื่นอัลตราโซนิกที่เรียบง่ายและราคาไม่แพงได้อย่างไร

รูเข็มเล็กๆ ร้องไห้ในท่อ PTFE ที่อยู่ลึกเข้าไปในชุดอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนคือตัวขโมยผลิตภัณฑ์และประสิทธิภาพโดยเงียบๆ การค้นหาด้วยการทดสอบน้ำหรือการทดสอบสีย้อมนั้นยุ่งยาก ใช้เวลานาน- และมักจะไม่สามารถสรุปได้ว่ามีรอยรั่วเพียงเล็กน้อยหรือไม่ เครื่องตรวจจับการรั่วไหลแบบอัลตราโซนิกแบบมือถือราคาไม่แพงรุ่นใหม่สามารถ "ได้ยิน" สิ่งที่มองไม่เห็นได้ การไหลเชี่ยวของแก๊สแรงดันสูง-ที่พุ่งออกจากรูเข็มที่เล็กที่สุดทำให้เกิดเสียงฟู่อัลตราโซนิกความถี่สูงที่ชัดเจน ซึ่งเป็นเสียงที่อยู่เหนือขอบเขตการได้ยินของมนุษย์มาก ไมโครโฟนและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนของเครื่องตรวจจับจะแปลงเสียงกรีดร้องอัลตราโซนิกเป็นโทนเสียงและการอ่านมิเตอร์แบบภาพ ช่วยให้ช่างเทคนิคสามารถสแกนอากาศใกล้กับบริเวณที่ต้องสงสัยและระบุแหล่งที่มาของการรั่วไหลได้อย่างแม่นยำ

ความท้าทายในการค้นหาท่อรั่วขนาดเล็กในตัวแลกเปลี่ยน PTFE

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือก PTFE-และ-แบบท่อถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสายการดองกรดที่มีฤทธิ์กัดกร่อน- การแปรรูปทางเคมี และการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ท่อที่รั่วเพียงเส้นเดียวอาจทำให้เกิด-การปนเปื้อนข้ามระหว่าง-ด้านเปลือกและของเหลวด้านข้างของท่อ- ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์เน่าเสีย การกัดกร่อนของอุปกรณ์ปลายน้ำ หรือการละเมิดสิ่งแวดล้อม การค้นหาท่อที่รั่วจากจำนวนหลายร้อยท่อถือเป็นความท้าทายในการให้บริการภาคสนามแบบคลาสสิก

วิธีการดั้งเดิมมีข้อเสียที่สำคัญ:

การทดสอบอุทกสถิต (เติมน้ำ): ด้านเปลือกหอยเต็มไปด้วยน้ำและมีแรงดัน รอยรั่วแสดงเป็นหยดน้ำ อย่างไรก็ตาม PTFE สามารถซึมผ่านได้เล็กน้อยและสามารถดูดซับน้ำได้ ส่งผลให้เกิดข้อบ่งชี้ที่ผิดพลาด หลังจากนั้นจะต้องทำให้มัดแห้ง ซึ่งใช้เวลาหลายชั่วโมง

การทดสอบการแทรกซึมของสีย้อม: มีการใช้สีย้อมฟลูออเรสเซนต์ และตรวจสอบมัดด้วยแสงยูวี สิ่งนี้เลอะเทอะ ต้องทำความสะอาดอย่างละเอียด และ PTFE สามารถดูดซับสีย้อมได้

การทดสอบฟองสบู่: ฉีดสารละลายสบู่ลงบนแผ่นท่อ ฟองอากาศบ่งบอกถึงการรั่วไหล วิธีนี้จะได้ผลแต่ช้าสำหรับการรวมกลุ่มขนาดใหญ่และทิ้งคราบสบู่ไว้

เครื่องตรวจจับการรั่วไหลแบบอัลตราโซนิกเป็นทางเลือกที่สะอาด รวดเร็ว และไม่รบกวน-

เครื่องตรวจจับการรั่วไหลแบบอัลตราโซนิกทำงานอย่างไร

ที่เครื่องตรวจจับการรั่วไหลแบบอัลตราโซนิกท่อแลกเปลี่ยน PTFEวิธีการนี้อาศัยหลักการพื้นฐานของพลศาสตร์ของไหล: เมื่อก๊าซที่มีแรงดันหลุดออกมาผ่านรูเล็กๆ (รูเข็มหรือรอยแตก) ก๊าซนั้นจะปั่นป่วน ความปั่นป่วนนี้ทำให้เกิดสเปกตรัมของเสียงที่กว้าง รวมถึงส่วนประกอบที่มีกำลังสูงในช่วงความถี่ล้ำเสียง- โดยทั่วไปคือ 20–100 kHz ซึ่งสูงกว่าขีดจำกัดบนของการได้ยินของมนุษย์ (ประมาณ 20 kHz)

เครื่องตรวจจับการรั่วไหลแบบอัลตราโซนิกประกอบด้วย:

ไมโครโฟนแบบกำหนดทิศทาง(มักเป็นตัวสะท้อนแบบพาราโบลาหรือท่อนำคลื่นแบบโฟกัส) ซึ่งมีความไวต่อความถี่ล้ำเสียง

โปรเซสเซอร์สัญญาณที่กรองเสียงรบกวนพื้นหลังความถี่ต่ำออก (เช่น มอเตอร์ ปั๊ม การสนทนา) และแปลงสัญญาณอัลตราโซนิกให้เป็นเสียงที่ได้ยิน (เฮเทอโรไดนิ่ง)

หูฟังสำหรับการฟังเสียงที่แปลงแล้ว

เครื่องวัดการมองเห็น(กราฟแท่ง LED หรือ LCD) แสดงความแรงของสัญญาณ

เมื่อชี้ไมโครโฟนไปที่แก๊สรั่ว เครื่องตรวจจับจะส่งเสียงฟู่หรือเสียงเร่งในหูฟัง และมิเตอร์ก็จะสูงขึ้น เมื่อชี้ออกไป เสียงจะหยุดลง ลักษณะทิศทางของไมโครโฟนทำให้ผู้ใช้สามารถ "โฮมอิน" จากแหล่งที่มาที่แน่นอนได้

เครื่องตรวจจับมีลักษณะเหมือนค้างคาว-เหมือนกับหูอิเล็กทรอนิกส์ ได้ยินเสียงกรีดร้องเหนือเสียงอันเงียบงันของ-แรงดันรั่วเล็กๆ{1}}

ขั้นตอน-ทีละ-สำหรับการตรวจจับการรั่วไหล

ขั้นตอนต่อไปนี้ดำเนินการกับเปลือก PTFE-และ-ตัวแลกเปลี่ยนท่อที่ถูกถอดออกจากการบริการ ระบายออก และแยกออก

ขั้นตอนที่ 1: เตรียมอุปกรณ์แลกเปลี่ยน

ระบายด้านเปลือกอย่างสมบูรณ์. ของเหลวใดๆ ที่เหลืออยู่ภายในเปลือกจะทำให้สัญญาณอัลตราโซนิกรองรับและอาจป้องกันการตรวจจับได้

แยกด้านท่อออกจากท่อที่เชื่อมต่ออยู่ ด้านท่อเปิดทิ้งไว้สู่บรรยากาศ (ความดันบรรยากาศ)

ทำให้มัดแห้งถ้าเป็นไปได้ สำหรับการใช้งานที่สำคัญ ลมอุ่นและแห้งจะไหลผ่านด้านข้างของเปลือกเพื่อขจัดความชื้นออกไป

ขั้นตอนที่ 2: เพิ่มแรงดันด้านเชลล์ด้วยแก๊ส

ก๊าซเฉื่อยที่สะอาด แห้ง (อากาศอัด ไนโตรเจน หรืออาร์กอน) เชื่อมต่อกับด้านของเปลือก แรงดันแก๊สจะเพิ่มขึ้นจนถึงระดับที่สร้างไอพ่นที่ตรวจจับได้ผ่านรูเข็มใดๆ โดยที่ยังคงอยู่ภายในแรงดันใช้งานที่ปลอดภัยของเครื่องแลกเปลี่ยน แรงดันทดสอบโดยทั่วไปคือ10–30 psi (0.7–2 บาร์). แรงกดดันที่สูงขึ้นจะสร้างสัญญาณอัลตราโซนิกที่แรงกว่า แต่อาจเสี่ยงต่อการสร้างความเสียหายให้กับท่อหรือซีล PTFE

แรงดันจะต้องคงที่และคงไว้ตลอดระยะเวลาการทดสอบ หากด้านเปลือกมีรอยรั่ว แรงดันจะลดลง แต่รอยรั่วเล็กน้อยอาจต้องใช้การป้อนคงที่เพื่อรักษาแรงดันให้สูงขึ้น

ขั้นตอนที่ 3: ตั้งค่าเครื่องตรวจจับการรั่วไหลแบบอัลตราโซนิก

ติดตั้งแบตเตอรี่ใหม่และทดสอบเครื่องตรวจจับบนรอยรั่วที่ทราบ (เช่น รูเล็กๆ ในท่อ) เพื่อยืนยันการทำงาน

สวมหูฟังและปรับระดับเสียงให้อยู่ในระดับที่สบาย

ตั้งค่าตัวกรองความถี่(หากปรับได้) ให้อยู่ในช่วงปกติของการรั่วไหลของก๊าซ (ปกติคือ 35–45 kHz) เครื่องตรวจจับบางตัวมีตัวกรองแบบตายตัว

ตั้งศูนย์เมตรหรือตั้งค่าความไวเพื่อให้สัญญาณรบกวนอัลตราโซนิกพื้นหลัง (เช่น จากหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์หรือการรั่วไหลของอากาศอัดที่อื่น) แสดงค่าที่อ่านได้ต่ำและคงที่

ขั้นตอนที่ 4: สแกนใบหน้า Tubesheet

ช่างเทคนิคยืนอยู่ที่หน้าแผ่นท่อ (ปลายมัดซึ่งมองเห็นปลายท่อได้) ด้ามไมโครโฟนของเครื่องตรวจจับจะค่อยๆ เคลื่อนผ่านใบหน้า โดยผ่านช่องเปิดของท่อแต่ละอัน การสแกนจะดำเนินการที่ระยะห่าง 5–15 มม. จากปลายท่อ ด้ามสแกนเล็งไปที่แต่ละหลอดโดยตรง

สำหรับท่อที่แน่น-ไม่รั่ว: อุปกรณ์ตรวจจับไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโทนเสียงของหูฟังหรือการอ่านค่ามิเตอร์ ไม่มีไอพ่นแก๊ส ดังนั้นจึงไม่มีสัญญาณอัลตราโซนิก

สำหรับท่อที่รั่ว: ได้ยินเสียงฟู่หรือเสียงเร่งที่ชัดเจนผ่านหูฟัง มิเตอร์จะกระโดดไปที่การอ่านที่สูงขึ้น เสียงจะต่อเนื่องตราบใดที่ก๊าซยังหลบหนีอยู่ ระบุท่อที่แน่นอนได้โดยการขยับไม้กายสิทธิ์จนกระทั่งเสียงดังที่สุด สามารถใช้มาร์กเกอร์เพื่อติดป้ายท่อที่ชำรุดได้ (เช่น "แถวที่ 4, ท่อ 17")

ขั้นตอนที่ 5: ยืนยันและจัดทำเอกสาร

-สแกนท่อต้องสงสัยอีกครั้งจากมุมที่ต่างออกไปเล็กน้อยเพื่อยืนยันสัญญาณ

เปรียบเทียบกับท่อที่อยู่ติดกันเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีผลบวกลวงจากการรั่วไหลในบริเวณใกล้เคียง

บันทึกสถานที่และการอ่านมิเตอร์ (เป็นตัวบ่งชี้สัมพัทธ์ของขนาดการรั่วไหล) การรั่วไหลขนาดใหญ่ทำให้เกิดสัญญาณที่ดังและแรง รูเข็มที่เล็กมากจะสร้างสัญญาณที่อ่อนลงและเป็นช่วงๆ

ลดแรงกดด้านข้างของเปลือกก่อนงานซ่อมแซมใดๆ

วิธีนี้สะอาด รวดเร็วมาก -ไม่รุกราน และไม่ต้องใช้สารเคมี สามารถสแกนหลอดทั้งมัดจำนวน 500 หลอดได้ภายใน 10-15 นาที

ความแม่นยำทางเทคนิค: พารามิเตอร์หลักและข้อจำกัด

ความแตกต่างของความดันเป็นสิ่งสำคัญ

การตรวจจับด้วยคลื่นอัลตราโซนิกจะทำงานได้ดีที่สุดเมื่อแรงดันที่รั่วไหลแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ สำหรับท่อรั่ว ด้านข้างของท่อจะมีแรงดัน (เช่น 2 บาร์) และด้านท่ออยู่ที่ความดันบรรยากาศ (0 บาร์) ส่วนต่างของ 2 บาร์จะสร้างเจ็ทโซนิคหรือเปรี้ยงปร้างที่สร้างอัลตราซาวนด์ หากส่วนต่างต่ำเกินไป (เช่น 0.1 บาร์) ความเร็วของก๊าซอาจไม่เพียงพอที่จะสร้างสัญญาณที่ตรวจจับได้ ส่วนต่างขั้นต่ำของ0.5 บาร์ (7 psi)แนะนำให้ใช้ โดยที่ 1–2 บาร์จะเหมาะสมที่สุด

เรื่องก๊าซปานกลาง

เทคนิคนี้ต้องใช้แก๊สเป็นตัวกลางในการรั่วซึม ของเหลว (น้ำ น้ำมัน) ไม่ก่อให้เกิดอัลตราซาวนด์อย่างมีนัยสำคัญเมื่อรั่วผ่านรูเล็กๆ (แม้ว่าอาจก่อให้เกิดเสียงรบกวนจากการกระพริบหากแรงดันสูงเพียงพอ) ดังนั้น ด้านข้างของเปลือกจะต้องระบายออกและเพิ่มแรงดันด้วยก๊าซ-โดยทั่วไปคืออากาศแห้งหรือไนโตรเจน อย่าพยายามทดสอบนี้โดยที่ด้านเปลือกมีของเหลวเต็ม

เสียงพื้นหลังและการกรอง

โรงงานอุตสาหกรรมมีสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดัง อย่างไรก็ตาม เสียงพื้นหลังส่วนใหญ่ (มอเตอร์ ปั๊ม พัดลม อุปกรณ์สั่น) จะกระจุกตัวอยู่ในช่วงความถี่เสียง (ต่ำกว่า 20 kHz) ตัวกรองอิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องตรวจจับการรั่วไหลแบบอัลตราโซนิกจะกำจัดความถี่ที่ต่ำกว่าเหล่านี้ โดยจะส่งผ่านเฉพาะสัญญาณที่สูงกว่าเกณฑ์ที่ตั้งไว้เท่านั้น (เช่น 35 kHz) ทำให้เครื่องตรวจจับมีภูมิคุ้มกันต่อเสียงพืชสูง อย่างไรก็ตาม แหล่งที่มาต่อไปนี้อาจรบกวนได้:

ก๊าซแรงดันรั่วอื่นๆในบริเวณใกล้เคียง (เช่น จากท่อลมอัด วาล์วนิวแมติก) ควรปิดสิ่งเหล่านี้ชั่วคราวหรือใช้เครื่องตรวจจับในเวลาที่มีกิจกรรมต่ำ

เครื่องเชื่อมหรือเครื่องทำความสะอาดอัลตราโซนิก(หากอยู่ในอาคารเดียวกัน) สิ่งเหล่านี้ปล่อยอัลตราซาวนด์ที่รุนแรงและสามารถตรวจจับได้จากระยะไกล ควรกำหนดเวลาการทดสอบเมื่ออุปกรณ์ดังกล่าวปิดอยู่

บัลลาสต์แสงฟลูออเรสเซนต์(ประเภทแม่เหล็กรุ่นเก่า) ทำให้เกิดสัญญาณรบกวนอัลตราโซนิก เครื่องตรวจจับอาจมีความไวต่อสิ่งเหล่านั้น การสแกนสามารถทำได้โดยปิดไฟหรือมีอุปกรณ์ป้องกันตัวตรวจจับ

ความไวและขนาดการรั่วไหล

เครื่องตรวจจับการรั่วไหลแบบอัลตราโซนิกแบบมือถือทั่วไปสามารถตรวจจับการรั่วไหลของก๊าซได้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้0.1 ลูกบาศก์ฟุตมาตรฐานต่อชั่วโมง (ประมาณ 0.0028 ลบ.ม./ชม.)ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม สำหรับท่อแลกเปลี่ยน PTFE รูเข็มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1 มม. ที่ความดัน 2 บาร์ทำให้เกิดอัตราการรั่วโดยประมาณนี้ การรั่วไหลที่มีขนาดเล็กกว่า (เช่น รอยแตกขนาดเล็ก-) อาจไม่สร้างอัลตราซาวนด์มากพอที่จะตรวจจับได้ ในกรณีเช่นนี้ อาจจำเป็นต้องใช้เครื่องมือที่มีความไวมากขึ้น (เช่น เซ็นเซอร์ปล่อยเสียง) หรือวิธีการอื่น (เช่น การสลายตัวของแรงดัน) อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานภาคสนามส่วนใหญ่ วิธีการอัลตราโซนิกจะค้นหาท่อรั่วส่วนใหญ่ที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของกระบวนการ

ข้อควรระวังด้านความปลอดภัย

ป้องกันการได้ยิน: หูฟังที่มาพร้อมกับอุปกรณ์ตรวจจับช่วยแยกเสียงรบกวนจากพืชที่ดัง อย่างไรก็ตาม หากใช้อุปกรณ์ตรวจจับโดยไม่ใช้หูฟัง โทนเสียงอาจดังพอที่จะทำลายการได้ยินหากใช้ระดับเสียงสูงเป็นเวลานาน ปฏิบัติตามหลักเกณฑ์ด้านความปลอดภัยของผู้ผลิต

ก๊าซอัดแรงดัน: ด้านเปลือกมีแรงดัน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อทั้งหมดนั้นแน่นหนาและแรงดันไม่เกินพิกัดของเครื่องแลกเปลี่ยน ใช้เครื่องควบคุมความดัน อย่ายืนตรงหน้าท่อหากแรงดันอาจทำให้เศษหลุดออกมาได้

การเลือกใช้แก๊ส: ถ้าใช้ไนโตรเจนหรือก๊าซเฉื่อยอื่น ให้แน่ใจว่ามีการระบายอากาศเพียงพอเพื่อป้องกันการแทนที่ออกซิเจน ห้ามใช้ก๊าซไวไฟ

ข้อดีเหนือวิธีการตรวจจับรอยรั่วอื่นๆ

เครื่องตรวจจับอัลตราโซนิกมีความเป็นเลิศในสภาพแวดล้อมการบริการภาคสนามซึ่งมีเวลาจำกัดและความสะอาดเป็นสิ่งสำคัญ (เช่น ยา สารกึ่งตัวนำ หรือเครื่องแลกเปลี่ยนเกรดอาหาร-)

ตัวอย่างการปฏิบัติ: การค้นหารูเข็มในตัวแลกเปลี่ยนสายการดอง

สงสัยว่ามีการรั่วไหลของเปลือก PTFE-และ-ตัวแลกเปลี่ยนท่อในสายการดองเหล็ก ด้านเปลือกมี HCl 15% ที่ 80 องศา ; ด้านท่อมีน้ำหล่อเย็น ช่องจ่ายน้ำแสดงค่า pH ลดลงเล็กน้อย ซึ่งบ่งชี้ถึงการแตกตัวของกรด มัดจะถูกเอาออก ระบายออก และวางบนที่รองรับ ด้านข้างของตัวเครื่องได้รับแรงดันถึง 15 psi (1 bar) ด้วยอากาศอัด มีการเปิดเครื่องตรวจจับการรั่วไหลด้วยอัลตราโซนิคมูลค่า 600 เหรียญสหรัฐ ช่างเทคนิคสแกนแผ่นท่อและได้ยินเสียงฟู่ชัดเจนที่ท่อ #83 มิเตอร์อ่านค่าสเกลได้ 80% ท่อมีเครื่องหมาย การถอดครั้งต่อไปจะช่วยยืนยันว่ารูเข็มขนาด 0.2 มม. เกิดจากการเสียดสีทางกล ท่อเสียบอยู่ และเครื่องแลกเปลี่ยนกลับมาให้บริการอีกครั้ง เวลาวินิจฉัยทั้งหมด: 20 นาที

สรุป: การได้ยินสิ่งที่มองไม่เห็นเพื่อการตรวจจับการรั่วไหลที่รวดเร็วและเชื่อถือได้

เครื่องตรวจจับการรั่วไหลแบบอัลตราโซนิกที่เรียบง่ายเป็นเครื่องมือที่ทรงพลัง ทันสมัย ​​และมีประสิทธิภาพสูงในการระบุตำแหน่งท่อที่รั่วในชุด PTFE ซึ่งเปลี่ยน-การทดสอบทางเคมีที่ใช้เวลานานให้กลายเป็นการสแกนทางอิเล็กทรอนิกส์ที่รวดเร็ว ด้วยการอัดก๊าซที่ด้านข้างของเปลือกและการสแกนหน้าแผ่นท่อด้วยเครื่องตรวจจับแบบมือถือ เสียงความถี่สูง-ของแม้แต่รูเข็มเล็กๆ จะถูกแปลงเป็นเสียงที่ได้ยินและการอ่านด้วยภาพในทันที วิธีนี้สะอาด ไม่-รุกราน ไม่ต้องใช้สารเคมีหรือเวลาในการทำให้แห้ง และทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงดังรบกวนในโรงงานด้วยการกรองแบบอิเล็กทรอนิกส์ สำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านบริการภาคสนาม เครื่องตรวจจับการรั่วไหลด้วยคลื่นอัลตราโซนิกคืออุปกรณ์-สำหรับการระบุตำแหน่งการรั่วไหลของท่อที่รวดเร็วและเชื่อถือได้ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE

เครื่องมือวินิจฉัยที่ดีที่สุดคือเครื่องมือที่สามารถได้ยินเสียงที่มองไม่เห็น ในกลุ่มตัวแลกเปลี่ยน PTFE ที่หนาแน่น จะไม่สามารถมองเห็นเสียงฟู่เล็กๆ ที่รั่วไหลได้ แต่ค้างคาว-สามารถได้ยินได้-เหมือนหูอิเล็กทรอนิกส์ที่เปลี่ยนปัญหาเงียบๆ ให้เป็นสัญญาณที่ชัดเจนและไม่ผิดเพี้ยน