จะตรวจจับท่อที่รั่วโดยใช้กล้องถ่ายภาพความร้อนระหว่างการทำงานได้อย่างไร

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อ PTFE กำลังทำงานอยู่ และสงสัยว่าท่อภายในรั่วเล็กน้อย วิธีดั้งเดิมคือการปิดกระบวนการ ระบายเครื่อง และดำเนินการทดสอบแรงดัน แต่กล้องถ่ายภาพความร้อนแบบมือถือที่มีความละเอียดอ่อนซึ่งเล็งไปที่ด้านนอกของเปลือกโลหะ มักจะสามารถมองเห็นภาพความร้อนที่มองไม่เห็นของการรั่วไหลในขณะที่ตัวแลกเปลี่ยนยังคงทำงานอยู่ ของเหลวเย็นที่ออกมาจากรูเข็มภายในท่อทำให้เกิดความเย็นที่ผิดปกติเฉพาะที่บนผนังเปลือกนอก ซึ่งเป็นจุดเย็นในทะเลที่มีความอบอุ่นสม่ำเสมอ

การถ่ายภาพความร้อนเผยให้เห็นการรั่วไหลของท่อที่ซ่อนอยู่ได้อย่างไร

หลักการเบื้องหลังเครื่องแลกเปลี่ยน PTFE การตรวจจับการรั่วไหลของภาพความร้อนการวินิจฉัยตรงไปตรงมา ในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อทั่วไป ของเหลวสองตัวจะถูกแยกออกจากกันโดยผนังท่อ ด้านท่อจะบรรทุกของเหลวตัวหนึ่ง (มักจะเป็นกระแสกระบวนการที่ร้อนกว่าหรือเย็นกว่า) และด้านเปลือกจะบรรทุกของเหลวอีกตัวหนึ่ง โดยทั่วไปพื้นผิวเปลือกภายนอกจะมีโปรไฟล์อุณหภูมิที่เรียบและสม่ำเสมอ โดยมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยที่เกิดจากตำแหน่งแผ่นกั้น หัวฉีดทางเข้า/ออก และการพาความร้อนตามธรรมชาติ

เมื่อท่อ PTFE เส้นเดียวทำให้เกิดการรั่วของรูเข็มหรือรอยแตกร้าว ของเหลวภายในท่อนั้นจะหลุดออกไปทางด้านเปลือก หากของไหลข้างท่อมีความดันสูงกว่า (ซึ่งเป็นเรื่องปกติในการป้องกันการปนเปื้อนจากเปลือก) ของเหลวที่รั่วไหลจะพุ่งออกจากรูและไปชนกับท่อที่อยู่ติดกันหรือเข้าสู่ผนังด้านในของเปลือกโดยตรง กระแสของของไหลเฉพาะที่นี้มีอุณหภูมิที่แตกต่างจากของไหลด้านเปลือกจำนวนมาก ความแตกต่างของอุณหภูมิอาจมีขนาดเล็กเพียง 2–5 องศา หรือมากได้ถึง 20–30 องศา ขึ้นอยู่กับกระบวนการ

ผนังเปลือกโลหะนำความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก บริเวณที่ของเหลวที่รั่วไหลสัมผัสกับพื้นผิวเปลือกด้านในจะถือว่าอุณหภูมิใกล้เคียงกับของไหลที่รั่วอย่างรวดเร็ว จากภายนอก กล้องถ่ายภาพความร้อนที่มีความละเอียดอ่อน (หรือที่เรียกว่ากล้องอินฟราเรดหรือกล้อง IR) จะตรวจจับสิ่งนี้เป็นจุดเย็นที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นและถาวร(หรือจุดร้อนหากของเหลวที่รั่วไหลร้อนกว่าของเหลวด้านเปลือก) โดยทั่วไปแล้วจุดนี้จะมีขนาดเล็ก-มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงไม่กี่เซนติเมตร-และตำแหน่งที่แน่นอนนั้นสอดคล้องกับจุดที่ไอพ่นกระทบกับภายในเปลือกหอย

การดำเนินการสแกนความร้อน: ขั้นตอนภาคสนามทีละขั้นตอน

การถ่ายภาพความร้อนเป็นเทคนิคที่รวดเร็วและไม่รุกราน ซึ่งสามารถทำได้ในขณะที่ตัวแลกเปลี่ยนยังคงทำงานเต็มที่ โดยไม่ต้องระบายของเหลวใดๆ หรือลดแรงกดดันของระบบ แนะนำให้ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้:

1. เตรียมพื้นผิวตัวแลกเปลี่ยน

พื้นผิวเปลือกภายนอกต้องสะอาด แห้ง และปราศจากฉนวน (อย่างน้อยก็ในบริเวณที่จะสแกน) ฉนวนสามารถถอดออกจากแถบหรือหน้าต่างเล็ก ๆ ได้ชั่วคราว สิ่งสกปรก น้ำมัน หรือน้ำใดๆ บนพื้นผิวเปลือกหอยสามารถสร้างการสะท้อนความร้อนที่ผิดพลาดหรือบดบังอุณหภูมิที่แท้จริงได้ ใช้ผ้าแห้งเช็ดอย่างรวดเร็วก็เพียงพอแล้ว

2. เลือกกล้องถ่ายภาพความร้อนที่เหมาะสม

แนะนำให้ใช้กล้องถ่ายภาพความร้อนความละเอียดสูงที่มีความไวต่อความร้อน (NETD) น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.05 องศา (50 mK) กล้องราคาประหยัด (เช่น ความไว 0.10 องศา) อาจยังคงตรวจจับรอยรั่วขนาดใหญ่ แต่จะพลาดความแตกต่างของอุณหภูมิเล็กน้อย กล้องควรมีขอบเขตการมองเห็นที่เหมาะสมกับขนาดตัวแลกเปลี่ยน เลนส์มาตรฐาน 24 องศาเพียงพอสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางเปลือกส่วนใหญ่ (300–1,000 มม.) ควรตั้งค่าการแผ่รังสีเป็น 0.95 สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนที่ทาสีหรือเป็นสนิมเล็กน้อย หรือ 0.85 สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมมันเงา

3. สแกนภายนอกเปลือกทั้งหมด

ผู้ปฏิบัติงานยืนอยู่ในระยะที่ปลอดภัยและค่อยๆ แพนกล้องไปตามความยาวของโครงกล้อง โดยให้ครอบคลุมเส้นรอบวงทั้งหมดหากเป็นไปได้ มีการผ่านหลายครั้ง โดยมุ่งเน้นไปที่พื้นที่ใกล้กับรอยตัดของแผ่นกั้นและแผ่นท่อ เนื่องจากไอพ่นที่รั่วไหลมักจะปะทะที่ตำแหน่งเหล่านั้น การสแกนควรใช้เวลาประมาณ 5-10 นาทีสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความยาว 3 เมตรทั่วไป

4. ระบุความผิดปกติของความร้อนเฉพาะที่

ในตัวแลกเปลี่ยนที่ทำงานตามปกติและมีสุขภาพดี อุณหภูมิเปลือกภายนอกจะปรากฏเป็นเครื่องทำความเย็นแบบไล่ระดับ-ใกล้กับทางเข้าของสารหล่อเย็น และอุ่นขึ้นใกล้กับทางออก ท่อรั่วทำให้เกิดจุดเย็นแหลม แปลน กลมหรือวงรีที่ไม่เป็นไปตามความลาดชันตามธรรมชาติ โดยทั่วไปแล้วจุดดังกล่าวจะมี:

อุณหภูมิที่แตกต่างจากอุณหภูมิเปลือกโดยรอบที่ตำแหน่งแกนเดียวกัน 1–5 องศา (หรือมากกว่า)

ขอบเขตที่กำหนดไว้อย่างดี มักจะมี "รัศมี" ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่อุณหภูมิปานกลาง

ตำแหน่งคงที่ซึ่งไม่เคลื่อนที่เมื่อกระแสกระบวนการเปลี่ยนแปลง (ไม่เหมือนกับผลกระทบจากความปั่นป่วนชั่วคราว)

กล้องถ่ายภาพความร้อนมองเห็นรอยรั่วที่ซ่อนอยู่อย่างน่ากลัวและเย็นชา ซึ่งวาดเป็นรอยช้ำสีเข้มและเย็นบนผิวหนังที่อบอุ่นของเปลือกเหล็ก

5. จัดทำเอกสารและเปรียบเทียบ

บันทึกภาพความร้อนแล้ว หากพบจุดเย็นที่ต้องสงสัย ตำแหน่งของจุดนั้นจะถูกทำเครื่องหมายไว้บนเปลือกด้วยชอล์กหรือปากกามาร์กเกอร์ถาวร ตำแหน่งเดิมจะถูกสแกนอีกครั้งในอีก 15–30 นาทีต่อมา หากจุดเย็นยังคงอยู่และยังคงอยู่ในตำแหน่งเดิม การวินิจฉัยจะมีความเข้มแข็งมากขึ้น ความผิดปกติของความร้อนชั่วคราว (เช่น จากฟองไอน้ำที่ไหลผ่านหรือกระแสลมเฉพาะที่) จะหายไปอย่างรวดเร็ว

6. ยืนยันด้วยการทดสอบแรงดันเป้าหมาย

การถ่ายภาพความร้อนคือการคัดกรองเครื่องมือ. มันไม่ได้แทนที่การทดสอบแรงดัน อย่างไรก็ตาม จะให้ตำแหน่งที่แม่นยำสำหรับการรั่วไหลที่ต้องสงสัย ในระหว่างการปิดระบบตามกำหนดเวลา เปลือกจะถูกระบายออก พื้นที่ต้องสงสัยจะถูกบันทึกไว้ และสามารถทดสอบแรงดันท่อที่เกี่ยวข้องแยกกันได้ (เช่น โดยการเสียบปลายด้านหนึ่งและอัดอากาศด้วยอากาศขณะแช่อยู่ในน้ำหรือใช้สารละลายสบู่) ภาพความร้อนจะนำทางช่างเทคนิคไปยังท่อที่รั่วโดยตรง หรืออย่างน้อยก็ไปยังท่อกลุ่มเล็กๆ ซึ่งช่วยประหยัดเวลาในการทดสอบแบบ Blind Test

การถ่ายภาพความร้อนทำงานได้ดีที่สุดเมื่อใด?

เทคนิคนี้ใช้ไม่ได้ในระดับสากล ทำงานได้ดีที่สุดภายใต้เงื่อนไขต่อไปนี้:

ความแตกต่างของอุณหภูมิอย่างมีนัยสำคัญระหว่างของเหลวด้านท่อและของเหลวด้านเปลือก A difference of at least 5°C (preferably >10 องศา ) ทำให้เกิดความแตกต่างทางความร้อนที่ชัดเจน หากของเหลวทั้งสองมีอุณหภูมิใกล้เคียงกัน จะมองไม่เห็นสัญญาณความร้อนของรอยรั่ว

ของเหลวข้างท่อที่แรงดันสูงกว่าเพื่อให้แน่ใจว่าของเหลวที่รั่วไหลออกมาด้วยความเร็วเพียงพอที่จะไปถึงผนังเปลือก หากด้านของเปลือกมีแรงดันสูงกว่า การรั่วไหลจะอยู่ด้านใน (ของเหลวของเปลือกเข้าไปในท่อ) และลายเซ็นความร้อนอาจอยู่บนใบหน้าของแผ่นท่อมากกว่าด้านนอกของเปลือก

พื้นผิวเปลือกที่สะอาดและไม่มีฉนวนฉนวนกันความร้อนทำหน้าที่เป็นผ้าห่มระบายความร้อน ช่วยลดความแตกต่างของอุณหภูมิเฉพาะจุดให้เรียบ ต้องถอดฉนวนออกจากแถบ อย่างไรก็ตาม วัสดุฉนวนความหนาแน่นต่ำบางชนิด (เช่น ขนแร่) ยังคงยอมให้มีการนำความร้อนไปยังพื้นผิวเพียงพอเพื่อตรวจจับรอยรั่วขนาดใหญ่

การทำงานในสภาวะคงตัวเครื่องแลกเปลี่ยนควรอยู่ในสภาวะการทำงานปกติเป็นเวลาอย่างน้อย 30 นาทีก่อนการสแกน ภาวะชั่วคราวขณะสตาร์ทเครื่องทำให้เกิดความผิดปกติทางความร้อนหลายอย่างซึ่งอาจทำให้เข้าใจผิดว่าเป็นการรั่วไหลได้

ตัวอย่างการปฏิบัติและข้อจำกัด

ตัวอย่างที่ 1: การระบายความร้อนของน้ำเกลือร้อนด้วยน้ำหล่อเย็น

ตัวแลกเปลี่ยน PTFE จะทำให้น้ำเกลือร้อน (85 องศา) เย็นลงที่ด้านท่อพร้อมกับน้ำหล่อเย็น (25 องศา) ที่ด้านเปลือก ท่อทำให้เกิดรอยรั่ว น้ำหล่อเย็น 25 องศาจะรั่วลงในน้ำเกลือ 85 องศา แต่ทิศทางการรั่วไหลจะอยู่ด้านใน (จากเปลือกถึงท่อ) ภายนอกเปลือกหอยยังคงอยู่ที่อุณหภูมิสูงเนื่องจากน้ำหล่อเย็นไม่กระทบกับผนังเปลือกหอย การถ่ายภาพความร้อนของเปลือกภายนอกจะไม่ตรวจจับการรั่วไหลนี้เนื่องจากของเหลวที่รั่วไม่ได้สัมผัสกับเปลือก ผู้ปฏิบัติงานจะต้องสแกนหน้าแผ่นท่อหรือท่อที่เชื่อมต่อกับด้านท่อแทน สิ่งนี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการทำความเข้าใจทิศทางการไหลและความแตกต่างของแรงดัน

ตัวอย่างที่ 2: คอนเดนเซอร์ที่มีด้านท่อเย็น

ตัวแลกเปลี่ยน PTFE จะควบแน่นไอร้อน (120 องศา) ที่ด้านเปลือก โดยมีน้ำหล่อเย็นเย็น (30 องศา) ที่ด้านท่อที่ความดันสูงกว่า ท่อรั่ว และน้ำเย็นพุ่งออกมาจากรูเข็ม กระทบด้านในของเปลือกหอย พื้นผิวด้านนอกของเปลือกมีจุดเย็นที่ชัดเจนและคงอยู่ ซึ่งต่ำกว่าอุณหภูมิของเปลือกโดยรอบ 5 องศา นี่เป็นแอปพลิเคชั่นที่สมบูรณ์แบบสำหรับการถ่ายภาพความร้อน

ตัวอย่างที่ 3: การรั่วไหลเล็กน้อย เครื่องแลกเปลี่ยนขนาดใหญ่

การรั่วไหลเล็กน้อยมาก (เช่น รูเข็ม < 0.5 มม.) อาจสร้างอัตราการไหลเพียงเล็กน้อยเท่านั้น เครื่องบินไอพ่นอาจไม่ถึงผนังเปลือกหอย แต่อาจถูกกักไว้ในการไหลด้านข้างเปลือกและระเหยหรือผสมก่อนที่จะเกิดการปะทะ ในกรณีเช่นนี้ จะไม่มีความผิดปกติทางความร้อนที่ตรวจพบได้ปรากฏบนเปลือก เทคนิคนี้มีขีดจำกัดความไว การรั่วไหลที่มีขนาดเล็กมากอาจยังต้องมีการทดสอบแรงดันแบบธรรมดาเพื่อตรวจจับ

ข้อดีเหนือวิธีการแบบเดิมๆ

สำหรับโรงงานที่มีกล้องถ่ายภาพความร้อนอยู่แล้ว (ใช้สำหรับการตรวจสอบทางไฟฟ้า การสำรวจวัสดุทนไฟ หรือการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์อื่นๆ) ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นในการใช้ตรวจจับการรั่วไหลจะเป็นศูนย์ เวลาที่ประหยัดได้โดยการหลีกเลี่ยงการปิดระบบโดยไม่จำเป็น-หรือโดยการลดระยะเวลาการปิดระบบลงอย่างมากเพื่อการซ่อมแซมตามเป้าหมาย- ช่วยให้การลงทุนมีความสมเหตุสมผลได้อย่างรวดเร็ว

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดและข้อผิดพลาดทั่วไป

ไม่ต้องพึ่งการสแกนเพียงครั้งเดียวลมโดยรอบ การโหลดแสงอาทิตย์ และพื้นผิวร้อนในบริเวณใกล้เคียงสามารถสร้างจุดเย็นปลอมได้ สแกนในเวลาที่ต่างกันของวันหรือจากมุมที่ต่างกัน

ทำเครื่องหมายสถานที่ต้องสงสัยทันทีใช้ปากกามาร์กเกอร์ที่ไม่ถาวรบนเปลือก ถ่ายภาพแสงที่มองเห็นได้ควบคู่ไปกับภาพความร้อนเพื่อให้สัมพันธ์กัน

พิจารณาเรขาคณิตของแผ่นกั้นไอพ่นที่รั่วมักจะกระทบกับเปลือกตรงข้ามกับการตัดแผ่นกั้น เนื่องจากเส้นทางการไหลถูกบังคับรอบๆ ขอบแผ่นกั้น ให้ความสนใจเป็นพิเศษกับพื้นที่เหล่านี้

ใช้การวิเคราะห์อุณหภูมิส่วนต่างกล้องถ่ายภาพความร้อนหลายตัวสามารถแสดงความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดอ้างอิงและจุดต้องสงสัยได้ ส่วนต่าง 2 องศาขึ้นไปที่คงที่เมื่อเวลาผ่านไปถือเป็นตัวบ่งชี้ที่แข็งแกร่ง

สัมพันธ์กับข้อมูลกระบวนการการเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ของการนำไฟฟ้าด้านเปลือก ความดันด้านท่อลดลง หรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิทางออก สามารถช่วยสนับสนุนการค้นพบภาพถ่ายความร้อนได้

บทสรุป: มองเห็นความร้อนที่มองไม่เห็น

การถ่ายภาพความร้อนเป็นเครื่องมือวินิจฉัยที่มีประสิทธิภาพ ไม่รุกราน และคาดการณ์ได้ ซึ่งสามารถตรวจพบการรั่วไหลภายในตัวแลกเปลี่ยน PTFE จากภายนอกในขณะที่กระบวนการยังคงทำงานอยู่ ด้วยการระบุจุดเย็นที่เป็นลักษณะเฉพาะซึ่งเกิดจากกระแสของเหลวที่รั่วไหลกระทบกับผนังเปลือก ผู้ปฏิบัติงานที่มีทักษะสามารถระบุตำแหน่งท่อหรือบริเวณท่อโดยประมาณที่ต้องการความสนใจได้ ข้อมูลนี้จะแนะนำการซ่อมแซมแบบกำหนดเป้าหมายและมีเวลาหยุดทำงานต่ำในระหว่างการปิดระบบตามแผน แทนที่จะค้นหาแบบปกปิดและใช้เวลานาน ดวงตาวินิจฉัยที่ทรงพลังที่สุดคือดวงตาที่สามารถมองเห็นความร้อนที่มองไม่เห็น สำหรับทีมบำรุงรักษาที่รับผิดชอบเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน PTFE ในการให้บริการทางเคมีหรือความร้อนใต้พิภพเชิงรุก การเพิ่มการถ่ายภาพความร้อนให้กับชุดเครื่องมือแก้ไขปัญหาจะเปลี่ยนการสูญเสียประสิทธิภาพอย่างลึกลับทีละน้อยให้กลายเป็นแผนที่ความร้อนที่มองเห็นได้และดำเนินการได้ของความล้มเหลวที่ซ่อนอยู่