จะตรวจจับและลดการไหล-ที่เหนี่ยวนำให้เกิดการสั่นสะเทือนของท่อในตัวแลกเปลี่ยน PTFE แนวตั้งได้อย่างไร

เสียงฮัมที่ลึกและก้องกังวานที่เล็ดลอดออกมาจากตัวแลกเปลี่ยนความร้อนแนวตั้งทรงสูง พร้อมด้วยแรงดันตกข้างเปลือกที่เพิ่มขึ้นทีละน้อย คือเสียงของท่อ PTFE เต้นไปกับแผ่นรองรับ การสั่นสะเทือนไม่ใช่แค่เสียงรบกวนเท่านั้น มันเป็นกระบวนการที่ทำให้เกิดรอยขูดขีดและการสึกหรอที่ช้าและไม่หยุดยั้งซึ่งสามารถตัดท่อได้ ในเครื่องแลกเปลี่ยน PTFE แนวตั้ง การสั่นสะเทือนที่เกิดจากการไหลถือเป็นความเสี่ยงเชิงกลที่ทราบกันดีอยู่แล้ว แต่ด้วยการตรวจจับที่เหมาะสมและการบรรเทาแบบกำหนดเป้าหมาย-โดยเฉพาะ การเพิ่มส่วนรองรับท่อตรงกลางและการปรับการวางแนวหัวฉีดด้านข้าง- ปัญหาจะสามารถแก้ไขได้ก่อนที่ท่อจะเกิดความล้มเหลว

การตรวจจับการสั่นสะเทือนของท่อในตัวแลกเปลี่ยน PTFE แนวตั้ง

การตรวจพบตั้งแต่เนิ่นๆเป็นสิ่งสำคัญ ท่อ PTFE มีความยืดหยุ่นเมื่อเทียบกับท่อโลหะ และความถี่ตามธรรมชาติของท่อก็ต่ำกว่า สัญญาณต่อไปนี้บ่งชี้ถึงการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการไหลที่เป็นไปได้:

เสียงฮัมหรือเสียงความถี่ต่ำดังก้องที่เปลี่ยนแปลงไปตามอัตราการไหล

การเพิ่มขึ้นโดยไม่ทราบสาเหตุในแรงดันตกข้างเปลือก(เศษที่เกิดจากเศษหรือการเสียรูปของท่อสามารถปิดกั้นเส้นทางการไหลได้บางส่วน)

หลักฐานทางสายตาระหว่างการตรวจสอบ– จุดขัดเงา รอยบาก หรือการทำให้ผอมบางบนท่อที่รูแผ่นรองรับ ผงสีขาว (เศษสึกหรอของ PTFE) ที่ก้นเปลือก

การรั่วไหลของท่อเพิ่มขึ้นที่ข้อต่อระหว่างท่อถึงท่อซึ่งเกิดจากความเค้นดัดแบบวนเป็นวงกลม

เมื่อสงสัยว่ามีการสั่นสะเทือน การใช้หูฟังของแพทย์หรือการตรวจวัดความเร่งอย่างง่ายบนเปลือกใกล้กับหัวฉีดทางเข้าสามารถยืนยันความถี่หลักได้ ความถี่ธรรมชาติของช่วงท่อที่ยาวที่สุดที่ไม่รองรับต้องได้รับการคำนวณและเปรียบเทียบกับความถี่การไหลของกระแสน้ำวนของการไหลด้านเปลือก

ฟิสิกส์ของการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการไหลในเปลือกแนวตั้ง

ในตัวแลกเปลี่ยน PTFE แนวตั้ง ของเหลวด้านเปลือก (โดยทั่วไปจะเป็นของเหลวหรือก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อน) จะเข้ามาทางหัวฉีดทางเข้า กลไกการกระตุ้นทั่วไปเกิดขึ้นสองกลไก:

กระแสน้ำวนไหล– ในขณะที่ของไหลไหลผ่านท่อ PTFE แต่ละท่อ กระแสน้ำวนที่สลับกันจะเกิดขึ้นที่ปลายน้ำ ทำให้เกิดแรงยกที่ผันผวนในแนวตั้งฉากกับทิศทางการไหล เมื่อความถี่การไหลออกสอดคล้องกับความถี่ธรรมชาติของหลอด จะเกิดเสียงสะท้อน ทำให้เกิดการสั่นของแอมพลิจูดขนาดใหญ่

การปะทะกันอย่างวุ่นวาย– หัวฉีดทางเข้าที่มีทิศทางไม่ดี (เช่น แนวสัมผัสหรือทางเข้าด้านข้างโดยไม่มีตัวกระจาย) จะส่งกระแสเจ็ทความเร็วสูงไปที่มัดท่อโดยตรง เจ็ตจะสร้างความผันผวนของแรงดันแบบสุ่มซึ่งทำให้ท่อสั่น โดยเฉพาะบริเวณด้านบนที่ไม่ได้รับการสนับสนุนใกล้กับทางเข้า

แรงโน้มถ่วงช่วยจัดแนวท่อในแนวตั้ง แต่ช่วงที่ยาวและไม่รองรับของท่อ-มักจะเกิน 1.5 ถึง 2 เมตร-นั้นมีความอ่อนไหวสูง ความเสี่ยงจะยิ่งใหญ่ที่สุดเมื่อความเร็วด้านเปลือกสูงที่สุด: ทันทีที่กระแสน้ำออกจากหัวฉีดทางเข้า

กลยุทธ์การบรรเทาผลกระทบ: การแข็งตัวของท่อและทำให้การไหลสงบลง

วิธีแก้ปัญหาอยู่ที่การทำให้ท่อแข็งขึ้นและทำให้การไหลสงบลง มีการใช้การดำเนินการแก้ไขหลักสองรายการ ทั้งแบบเดี่ยวๆ หรือร่วมกัน

1. เพิ่มแผ่นรองรับท่อระดับกลาง

การลดความยาวที่ไม่ได้รับการสนับสนุนของท่อ PTFE จะทำให้ความถี่ธรรมชาติเพิ่มขึ้น และเคลื่อนตัวให้สูงกว่าความถี่การไหลของกระแสน้ำวน ในเครื่องแลกเปลี่ยนแนวตั้ง แผ่นรองรับเพิ่มเติมจะถูกแทรกระหว่างแผ่นท่อด้านบนและด้านล่างที่มีอยู่

ข้อกำหนดทางวิศวกรรมที่สำคัญสำหรับแผ่นรองรับเพิ่มเติม:

วัสดุ– แผ่นโลหะเคลือบ PTFE หรือเคลือบฟลูออโรโพลีเมอร์ หรือแผ่น PTFE แข็งที่มีความหนาเพียงพอที่จะต้านทานการโค้งงอ

การกวาดล้างรู– รูต้องมีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อ 0.5-1.0 มม. แน่นเกินไป: การรัดและการสึกหรอของท่อ; หลวมเกินไป: การเคลื่อนไหวด้านข้างมากเกินไป

การจัดตำแหน่ง– แผ่นรองรับทั้งหมดจะต้องอยู่ในแนวเดียวกับแผ่นท่ออย่างสมบูรณ์เพื่อหลีกเลี่ยงการงอท่อระหว่างการประกอบ แนะนำให้ใช้การจัดตำแหน่งด้วยเลเซอร์หรือจิ๊กที่แม่นยำ

จำนวนและการเว้นวรรค– ช่วงสูงสุดที่ไม่ได้รับการสนับสนุนควรลดลงเป็นค่าที่ความถี่ธรรมชาติของท่อเกินความถี่การไหลของกระแสน้ำวนสูงสุดที่คาดไว้ สำหรับท่อ PTFE ทั่วไป (OD 6-12 มม.) ช่วง 300-500 มม. ปลอดภัยสำหรับความเร็วน้ำฝั่งเปลือกสูงถึง 1.5 ม./วินาที

การเพิ่มแผ่นรองรับในตัวแลกเปลี่ยนที่มีอยู่จำเป็นต้องถอดมัดท่อ เจาะหรือเชื่อมแท่งยึดแผ่นรองรับ และประกอบกลับเข้าไปใหม่อย่างระมัดระวัง เป็นการปรับปรุงที่สำคัญแต่มีประสิทธิผล

2. ปรับการวางแนวหัวฉีดด้านข้างและเพิ่มแผ่นปะทะ

ช่องทางเข้าด้านเปลือกเป็นตัวกระตุ้นการสั่นสะเทือนทั่วไป หัวฉีดแนวสัมผัสจะสร้างกระแสน้ำวนที่คงอยู่ตลอดความยาวของเปลือก หัวฉีดแนวรัศมีที่วางไม่ดี (เช่น ชี้ไปที่มัดท่อโดยตรง) จะสร้างกระแสน้ำความเร็วสูงที่พุ่งไปชนท่อด้านบน

มาตรการบรรเทาผลกระทบ:

เปลี่ยนตำแหน่งหัวฉีดทางเข้าจากแนวสัมผัสไปจนถึงการวางแนวในแนวรัศมีที่ควบคุมการไหลขนานกับแผ่นท่อหรือไปทางผนังเปลือก ไม่ใช่มัด

ติดตั้งแผ่นกันกระแทก(เรียกอีกอย่างว่าตัวกระจายหรือตัวจ่ายการไหล) ที่อยู่ภายในเปลือกตรงข้ามกับหัวฉีดทางเข้าโดยตรง แผ่นนี้เป็นแผ่นโลหะแบนหรือโค้ง ซึ่งมักบุด้วย PTFE ซึ่งแยกเจ็ทและกระจายการไหลอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งหน้าตัดของเปลือก

เพิ่มแผ่นกั้นที่มีรูพรุนใกล้ทางเข้าเพื่อลดความเร็วก่อนที่ของไหลจะสัมผัสกับมัดท่อ

การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะลดความเร็วสูงสุดลงและกำจัดองค์ประกอบที่หมุนวน ซึ่งช่วยลดทั้งแอมพลิจูดของการกระแทกและกระแสน้ำวนได้อย่างมาก

หมายเหตุความแม่นยำทางเทคนิค

ความถี่ธรรมชาติของหลอดจะต้องเก็บไว้ให้สูงกว่าความถี่การไหลของกระแสน้ำวน สำหรับท่อ PTFE โมดูลัสความยืดหยุ่นต่ำ (ประมาณ 400‑500 MPa) ดังนั้นแม้แต่ช่วงระยะปานกลาง (1 เมตร) ก็สามารถสะท้อนที่ความเร็วการไหลต่ำเพียง 0.5‑0.8 เมตร/วินาที แนะนำให้คำนวณโดยใช้สมการลำแสงออยเลอร์-แบร์นูลลีที่มีเงื่อนไขปลายคงที่คงที่

ความเร็วด้านเปลือกจะสูงที่สุดใกล้กับหัวฉีดทางเข้า โซนนี้เป็นบริเวณวิกฤตสำหรับการเริ่มต้นการสั่นสะเทือน ดังนั้นควรวางแผ่นรองรับไว้ใกล้กันมากขึ้นที่ส่วนบนสุดของตัวแลกเปลี่ยน และตัวกระจายทางเข้าต้องได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวัง

การตรวจสอบภาคสนามเชิงปฏิบัติสำหรับหน่วยที่มีอยู่

เมื่อเรียกไปยังไซต์งานที่มีตัวแลกเปลี่ยน PTFE แนวตั้งแบบสั่น ให้ดำเนินการตามขั้นตอนต่อไปนี้:

วัดความกว้างและความถี่ของการสั่นสะเทือนในหลายระดับความสูงโดยใช้มาตรความเร่ง

คำนวณความเร็ววิกฤตซึ่งการไหลของกระแสน้ำวนจะตรงกับความถี่ธรรมชาติของหลอด

ตรวจสอบมัดภายใน(หากสามารถเปิดตัวแลกเปลี่ยนได้) สำหรับรอยขูดขีดของท่อและการสึกหรอของรูแผ่นรองรับ

เสนอการปรับปรุงเพิ่มเติม– เพิ่มแผ่นรองรับตรงกลาง 2-3 แผ่น และหากหัวฉีดเป็นแบบสัมผัส ให้เพิ่มแผ่นกันกระแทก อีกทางหนึ่ง อาจมีการออกแบบการย้ายตำแหน่งหัวฉีดทางเข้าด้านเปลือก

บทสรุป

การสั่นสะเทือนที่เกิดจากการไหลในตัวแลกเปลี่ยน PTFE แนวตั้งเป็นปัญหาทางกลที่แก้ไขได้ ซึ่งแก้ไขได้ดีที่สุดในขั้นตอนการออกแบบโดยมีการรองรับท่อที่เพียงพอและทางเข้าด้านเปลือกที่ออกแบบมาอย่างดี สำหรับชุดระบบสั่นที่มีอยู่ การเพิ่มแผ่นรองรับท่อกลางและแผ่นกระจายการไหลสามารถปิดเสียงฮัมและรักษาท่อได้เครื่องแลกเปลี่ยน PTFE แนวตั้งลดการสั่นสะเทือนของท่อการปรับปรุงเพิ่มเติมได้รับการดำเนินการอย่างประสบความสำเร็จในโรงงานเคมีและการชุบหลายแห่ง ชุดท่อที่เงียบและนิ่งนั้นดีต่อสุขภาพ-และด้วยวิศวกรรมที่เหมาะสม ความเงียบนั้นก็สามารถกลับคืนมาได้