علائم چکش بخار در مبدل حرارتی PTFE چیست و چگونه می توان از آن جلوگیری کرد؟

صدای کوبیدن یا چکش بلند از یک مبدل PTFE با بخار-بیش از اینکه آزاردهنده باشد{1}}این چکش بخار است و می‌تواند آسیب مکانیکی جدی ایجاد کند. لوله های PTFE انعطاف پذیر به ویژه در برابر امواج ضربه ای ایجاد شده توسط این پدیده آسیب پذیر هستند. شناخت علائم اولیه چکش بخار و اجرای روش های زهکشی و لوله کشی مناسب برایچکش بخار جلوگیری از مبدل حرارتی PTFE. این راهنما شاخص های شنیداری و مکانیکی، علل زمینه ای و اقدامات اصلاحی برای محافظت از مبدل را شرح می دهد.

چکش بخار چیست و چرا برای لوله های PTFE خطرناک است؟

چکش بخار زمانی اتفاق می‌افتد که بخار به سرعت در داخل یک مبدل حرارتی یا لوله‌ها متراکم می‌شود و افت فشار ناگهانی ایجاد می‌کند که باعث می‌شود لجن میعانات شتاب گرفته و با اجزای ثابت برخورد کند. افزایش فشار حاصله-اغلب از 10 برابر فشار کاری معمولی بیشتر می‌شود-می‌تواند باعث پارگی لوله‌های PTFE، شکستن مهر و موم صفحات لوله یا آسیب به اتصالات پوسته شود.

در سیستم های بخار، این پدیده با وجود میعانات تشدید می شود. هنگامی که بخار زنده بر روی حوضچه ای از میعانات محبوس شده جاری می شود، بخار در مایع خنک کننده فرو می ریزد و یک فضای خالی با فشار کم- تشکیل می دهد. آب اطراف برای پر کردن فضای خالی هجوم می‌آورد و موج ضربه‌ای ایجاد می‌کند که در سیستم حرکت می‌کند. لوله های PTFE که از استحکام مکانیکی و سختی کمتری نسبت به لوله های فلزی برخوردارند، می توانند توسط این ضربه های مکرر کشیده، شکافته یا خرد شوند.

نشانه های چکش بخار در مبدل حرارتی PTFE

چکش بخار علائم مشخصی را ایجاد می کند که می تواند توسط اپراتورهای کارخانه قبل از وقوع خرابی فاجعه بار شناسایی شود.

علائم شنیداری

کوبیدن یا کوبیدن مکرر- صدای چکش ریتمیک که اغلب همزمان با باز شدن دریچه تامین بخار یا چرخش تله بخار است.

چکش آب در خطوط میعانات- صدای تند تیز فلزی در لوله برگشت میعانات پایین دست مبدل شنیده می شود.

غرغر کردن یا پاشیدن– نشان دهنده وجود آب ایستاده در داخل فضای بخار.

علائم مکانیکی و فرآیندی

لرزش پوسته مبدل یا لوله های متصل شده– نمد با دست روی سطح پوسته. لرزش بیش از حد می تواند مهر و موم لوله را شل کند.

گیج فشار بخار نوسان- سوزن به سرعت حرکت می کند زیرا راب های میعانات به طور لحظه ای جریان بخار را مسدود می کنند.

فرسایش یا آسیب در ورودی لوله- قابل مشاهده در هنگام بازرسی لوله های نزدیک ورودی بخار ممکن است سایش موضعی یا ترک خوردگی را نشان دهند.

خرابی زودرس تله بخار- تله هایی که در معرض چکش بخار قرار می گیرند اغلب به دلیل آسیب اجزای داخلی از بین می روند.

تجربه میدانی نشان می‌دهد که حتی یک یا دو رویداد شدید چکش بخار می‌تواند به‌طور دائمی لوله‌های PTFE را تغییر شکل دهد و منجر به کاهش انتقال حرارت یا در نهایت پارگی لوله شود.

علل رایج چکش بخار در مبدل های حرارتی PTFE

بیشتر حوادث چکش بخار در مبدل‌های حرارتی PTFE به حذف ناکافی میعانات یا طراحی ضعیف لوله‌کشی بخار برمی‌گردد.

1. تخلیه ناکافی میعانات از سینه بخار

سینه بخار (سمت پوسته) باید عاری از میعانات انباشته شده باشد. اگر به میعانات اجازه داده شود جمع شود، بخار ورودی مایع را در سراسر بسته لوله فشار می دهد و یک حلزون آب ایجاد می کند. یکی از دلایل رایج تله بخار است که اندازه آن کم است یا به درستی قرار گرفته است. تله باید در پایین ترین نقطه خروجی سینه بخار قرار گیرد. یک پایه قطره ای با قطر کافی (معمولاً 50 تا 100 میلی متر لوله) قبل از تله مورد نیاز است تا اجازه دهد میعانات بدون مسدود کردن جریان بخار جمع شود.

2. تله بخار معیوب یا با اندازه نامناسب

تله های بخار باید برای حداکثر بار میعانات انتخاب شوند، نه متوسط. تله ای که خیلی کوچک است نمی تواند به همان سرعتی که تشکیل می شود میعانات را تخلیه کند و منجر به پشتیبان گیری شود. انواع تله متداول (شناور و ترموستاتیک، سطل معکوس یا ترمودینامیکی) هر کدام حالت های خرابی دارند:

تله شناور- شناور گیر کرده از باز شدن جلوگیری می کند. یک شناور نشتی باعث از دست دادن مداوم بخار می شود.

تله سطل معکوس- از دست دادن آب پرایمینگ اجازه می دهد تا بخار بدون تخلیه میعانات عبور کند.

تله ترمودینامیکی– سایش دیسک باعث خرابی متناوب یا کامل می شود.

تله ای که بسته نمی شود باعث تجمع فوری میعانات می شود. تله ای که باز نمی شود (نفخ بخار) ممکن است همچنان اجازه زهکشی بدهد اما انرژی را هدر می دهد و می تواند لوله های پایین دست را فرسایش دهد.

3. Piping Pitch و Legs نامناسب

خطوط تامین بخار و خطوط برگشت میعانات باید به سمت پایین در جهت جریان (حداقل 1 سانتی متر در هر متر یا 1/8 اینچ در هر فوت) قرار گیرند. فرورفتگی یا افقی، نقاط پایینی را در محل جمع شدن میعانات ایجاد می کند. هنگامی که سرعت بخار افزایش می یابد، آب جمع شده به عنوان یک حلزون حرکت می کند.

قبل از ورودی بخار به مبدل، یک قطره چکه (یک لوله عمودی کوتاه با یک تله) باید نصب شود تا میعانات را از خط تغذیه خارج کند. بدون این قطره، میعانات به همراه بخار وارد مبدل می شود و به چکش کمک می کند.

4. راه اندازی سریع- (بدون دریچه گرم کردن-)

یک مبدل سرد که ناگهان با-بخار فشار کامل پر می‌شود، با تماس بخار با لوله‌های PTFE سرد، تراکم عظیمی ایجاد می‌کند. چگالش سریع یک افت فشار ایجاد می کند که میعانات را به سمت مبدل می کشد. این یک علت رایج چکش بخار در چند دقیقه اول کار پس از خاموش شدن است.

استراتژی های پیشگیری برای چکش بخار

اقدامات زیر برای آن حیاتی استچکش بخار جلوگیری از مبدل حرارتی PTFE. آنها به علل ریشه ای تجمع میعانات و افزایش فشار می پردازند.

1. اندازه و نگهداری مناسب تله بخار

محاسبه ظرفیت– تله باید حداکثر بار میعان را در هنگام راه اندازی- تحمل کند (اغلب ۲ تا ۳ برابر بار حالت ثابت). ضریب ایمنی 2 توصیه می شود.

انتخاب نوع تله- برای مبدل های PTFE، یک تله شناور و ترموستاتیک ترجیح داده می شود زیرا به طور مداوم میعانات را در دمای بخار تخلیه می کند و کمتر تحت تأثیر نوسانات فشار قرار می گیرد.

تست منظم– تله ها باید هر سه ماه یکبار با استفاده از اندازه گیری اولتراسونیک یا دما آزمایش شوند. تله های خراب بلافاصله تعویض می شوند.

2. چیدمان لوله کشی صحیح

خط تامین بخار- با پایه های قطره ای در نقاط پایین به سمت پایین به سمت مبدل قرار می گیرد. یک پایه قطره ای بلافاصله در بالادست ورودی مبدل نصب می شود.

خروجی میعانات- خروجی قفسه سینه بخار مبدل به صورت عمودی به سمت پایین برای حداقل 300 میلی متر قبل از هر حرکت افقی لوله می شود. این تضمین می کند که فقط مایع به تله می رسد.

از دویدن های افقی طولانی خودداری کنید- در مواردی که اجتناب ناپذیر است، هر 30 تا 50 متر یک قطره دوم با یک تله اضافه می شود.

3. یک دریچه گرم{1} و بای پس نصب کنید

یک شیر گرم- (یک شیر بای پس کوچک و معمولاً بسته در اطراف شیر اصلی جداسازی بخار) به جریان کنترل شده بخار اجازه می‌دهد تا مبدل را به تدریج گرم کند. روال:

شیر بخار اصلی بسته است.

دریچه گرم کردن - کمی باز می شود و اجازه می دهد تا جریان کمی از بخار وارد مبدل شود.

مبدل مجاز است در مدت 10 تا 20 دقیقه به دمای 10 تا 20 درجه برسد.

سپس شیر اصلی به آرامی باز می شود.

این گرم کردن آهسته{0}}از تراکم سریع جلوگیری می‌کند و اختلاف فشاری که چکش بخار را به حرکت در می‌آورد را حذف می‌کند.

4. از تخلیه مداوم میعانات اطمینان حاصل کنید

تله بخار باید در پایین ترین نقطه سینه بخار مبدل قرار گیرد. برای مبدل های بزرگ، ممکن است چندین نقطه تخلیه مورد نیاز باشد. یک خلاء شکن نصب شده بر روی خروجی میعانات گازی از عملکرد سیفون که می تواند میعانات را در مبدل نگه دارد، جلوگیری می کند.

5. استفاده از آبگیر یا انباشته چکش

در موارد شدید، یک انباشته میعانات (یک ظرف عمودی{0}}بزرگتر) بین خروجی مبدل و تله بخار نصب می شود. آکومولاتور میعانات را جمع آوری می کند و آن را به آرامی آزاد می کند و از جریان راز جلوگیری می کند. این به ویژه برای مبدل هایی با بار بخار بسیار متفاوت مفید است.

نکته ایمنی

چکش بخار پایدار باید فوراً مورد بررسی قرار گیرد. ادامه کار خطر خرابی فاجعه‌بار لوله را به همراه دارد، که می‌تواند سیال فرآیند را در سیستم بخار آزاد کند یا برعکس، به طور بالقوه باعث قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی، آسیب به تجهیزات یا آسیب شخصی شود. در صورت مشاهده چکش بخار، منبع بخار باید قطع شود و علت آن قبل از راه اندازی مجدد بررسی شود.

جدول عیب یابی: علائم، علل و اقدامات

نتیجه گیری

چکش بخار یک تهدید قابل پیشگیری برای مبدل های حرارتی PTFE است. علائم اولیه-صدای کوبیدن، ارتعاش، فشار نوسان- هرگز نباید نادیده گرفته شوند. دلایل اصلی تقریباً همیشه به زهکشی ناکافی میعانات مربوط می شود: تله بخار کوچک یا معیوب، گام لوله نامناسب، یا فقدان دریچه گرم کردن-. راهبردهای پیشگیری شامل اندازه مناسب تله (با ترجیح نوع شناور و ترموستاتیک)، نصب پایه‌های چکه‌کن و لوله‌کشی صحیح، و استفاده از شیر گرم{6}}برای جلوگیری از تراکم سریع در لوله‌های سرد است. کل مدار بخار-نه فقط مبدل-باید به درستی مهندسی شود. با اعمال این اقدامات،چکش بخار جلوگیری از مبدل حرارتی PTFEبه بخشی معمول از طراحی و نگهداری سیستم بخار تبدیل می شود و از سرویس طولانی و قابل اعتماد بسته لوله PTFE اطمینان حاصل می کند.