این کشف معمولاً در صبح روز دوشنبه پس از یک آخر هفته سرد اتفاق می افتد. راه اندازی به طور معمول شروع می شود، دریچه ها باز می شوند، پمپ ها درگیر می شوند-و مایع بلافاصله در زیر مبدل ظاهر می شود. بازرسی لوله های شکاف، هدرهای ترک خورده یا اتصالات مخدوش را نشان می دهد. هیچ خوردگی وجود ندارد و شیمی بدون تغییر است. علت ساده است: مایع در داخل مبدل منجمد شد، منبسط شد و ساختار را پاره کرد.
آسیب یخ زدگی یکی از قابل پیشگیری ترین خرابی ها در تجهیزات فرآیندی است، اما هر زمستان تکرار می شود. برای مدیران کارخانه و تیمهای تعمیر و نگهداری، زمستانسازی موثر هزینه بسیار کمتری نسبت به جایگزینی یک واحد آسیبدیده دارد.
چرا انجماد مبدل های حرارتی را از بین می برد؟
آب هنگام جامد شدن، تحت انبساط حرارتی یخ قرار می گیرد و حجم آن تقریباً نه درصد افزایش می یابد. در داخل یک لوله یا کانال محدود، این انبساط فشار داخلی بسیار بالایی ایجاد می کند. حتی لوله های فولادی نیز در این شرایط می توانند شکافته شوند. تجهیزات پلیمری حتی آسیب پذیرتر هستند.
PTFE در مقایسه با فلزات دارای انعطاف پذیری است، اما انعطاف پذیری خاصیت ارتجاعی نیست. این ماده نمی تواند به اندازه کافی کشش یابد تا انبساط حجمی یخ به دام افتاده را در خود جای دهد. در عوض، تنش در ضعیفترین بخشها متمرکز میشود: اتصالات لوله-به-ورق، دیوارههای لوله نازک، و سربرگهای قالبگیری شده. هنگامی که جامد منجمد شد، فشار تا زمانی که ترک خوردگی یا تغییر شکل دائمی رخ دهد افزایش می یابد.
آسیب اغلب تصادفی به نظر می رسد زیرا یخ به طور ناهموار تشکیل می شود. یک جیب راکد ممکن است پاره شود در حالی که معابر مجاور دست نخورده باقی می مانند.
شناسایی آسیب پذیرترین مناطق
خرابی های یخ زدگی به ندرت در مناطق جاری منشأ می گیرند. سیال متحرک به دلیل تبادل حرارت و اختلاط در برابر یخ زدن مقاومت بیشتری دارد. مکان های با بالاترین خطر یک ویژگی مشترک دارند: مایع به دام افتاده.
پاهای مرده در لوله کشی جیب های جدا شده ای ایجاد می کنند که در آن مایع نمی تواند تخلیه شود. لوله های افقی با افتادگی جزئی پس از خاموش شدن، آب باقیمانده را جمع می کنند. درگاههای ابزار و خطوط نمونه اغلب حجمهای کوچکی را که به سرعت منجمد میشوند به دام میاندازند. نقاط پایین در هدرها حتی زمانی که اتصالات اصلی خالی به نظر می رسند مایع را جمع می کنند.
بنابراین زهکشی بیشتر از دمای محیط به تنهایی خطر یخ زدگی را تعیین می کند. یک مبدل با زهکشی ضعیف ممکن است در شرایط انجماد ملایم از کار بیفتد، در حالی که واحدی که به درستی تخلیه شده باشد از سرمای شدید جان سالم به در می برد.
تخلیه کامل به عنوان حفاظت اولیه
مطمئن ترین روش محافظت در برابر یخ زدگی، اطمینان از عدم وجود مایع قابل انجماد در هنگام خاموش شدن مبدل است. زمستانسازی مؤثر با جداسازی واحد و باز کردن تمام اتصالات تخلیه، از جمله پورتهای کمکی و شیرهای ابزار دقیق آغاز میشود.
تخلیه گرانشی باید با پاکسازی خط دنبال شود. دمیدن هوای فشرده، پاکت های باقیمانده را از لوله ها و کانال ها حذف می کند. فشار هوا نباید زیاد باشد. جریان هوای متوسط برای جابجایی مایع به دام افتاده کافی است. مشاهده جریان هوای خشک در خروجی ها حذف را تایید می کند.
تجربه میدانی به طور مداوم نشان می دهد که مبدل های تخلیه شده و خشک شده به ندرت آسیب یخ زدگی، حتی در آب و هوای سخت، متحمل می شوند. شکست تقریباً همیشه شامل تخلیه ناقص است.
افزایش زهکشی
پیکربندی تجهیزات می تواند آماده سازی زمستان را ساده کند. تخلیههای پایین-نقطه، امکان حذف مایع را بدون جداسازی میدهد. دریچههای تخلیه خودکار وابستگی به روشهای دستی را در هوای سرد غیرمنتظره حذف میکنند. شیب نصب جزئی به سمت اتصالات تخلیه، راندمان تخلیه را بهبود می بخشد.
بازرسی دوره ای زهکشی ها اطمینان حاصل می کند که آنها عملکردی و بدون مانع باقی می مانند. زهکش های مسدود شده در غیر این صورت روش های زمستانی شدن را شکست می دهند.
روش های حفاظت از انجماد تکمیلی
در مواردی که تخلیه به دلیل عملیات مداوم یا نیازهای آماده به کار غیرعملی است، اقدامات اضافی لازم است.
ردیابی گرما با استفاده از گرمایش الکتریکی کنترل شده در امتداد سطوح لولهکشی و مبدل، دما را بالاتر از انجماد حفظ میکند. در ترکیب با عایق، دمای داخلی را تثبیت کرده و از تشکیل یخ جلوگیری می کند. عایق به تنهایی خنک شدن را کند می کند اما نمی تواند به طور نامحدود از یخ زدگی جلوگیری کند.
محلول های ضد یخ سازگار گزینه دیگری را ارائه می دهند. در مدارهای خنک کننده، مخلوط گلیکول نقطه انجماد را کاهش می دهد در حالی که قابلیت گردش خون را حفظ می کند. سازگاری با مواد فرآیند همیشه باید قبل از استفاده تأیید شود.
تأسیساتی که در معرض سرمای غیرقابل پیشبینی قرار میگیرند، اغلب از چندین لایه محافظتی استفاده میکنند: عایق، ردیابی گرما، و قابلیت تخلیه اضطراری.
پاسخ ایمن به یخ زدگی مشکوک
گاهی اوقات یک مبدل علیرغم اقدامات احتیاطی منجمد می شود. ذوب سریع در صورت استفاده نادرست باعث آسیب بیشتر می شود. شعله مستقیم یا حرارت موضعی زیاد باعث ایجاد تنش حرارتی می شود و ممکن است اجزای PTFE را تغییر شکل دهد.
گرمایش کنترل شده ضروری است. گردش هوای گرم یا شستشوی آب ولرم به تدریج یخ را ذوب می کند در حالی که شیب دما را محدود می کند. دریچه ها باید باز بمانند تا فشار را کاهش دهند زیرا یخ نرم می شود. فشار اجباری قبل از ذوب کامل خطر پارگی فاجعه بار را به همراه دارد.
بازرسی پس از ذوب ضروری است زیرا ممکن است ترک های میکروسکوپی وجود داشته باشد حتی اگر نشت بلافاصله قابل مشاهده نباشد.
راه اندازی مجدد پس از خاموش شدن زمستانی
یک مبدل زمستانی مناسب نیاز به معرفی مجدد دقیق به سرویس دارد. جریان اولیه باید تدریجی باشد و اجازه یکسان سازی دما را بدهد. ورود سریع سیال داغ به یک واحد سرد می تواند شوک حرارتی ایجاد کند و نشت موقت یا دائمی ایجاد کند.
نظارت در اولین عملیات یکپارچگی مهر و موم و پایداری ساختاری را تأیید می کند. هرگونه افت فشار غیرعادی یا ظاهر رطوبت، خاموش شدن و بازرسی فوری را تضمین می کند.
شکست های فصلی قابل پیشگیری
آسیب انجماد ناشی از ضعف مواد نیست، بلکه از مایع به دام افتاده و آماده سازی ناکافی ناشی می شود. روشهای زمستانی کردن-تخلیه کامل، دمیدن هوا، و محافظت مناسب در برابر یخ زدگی{2}}علت اصلی پارگی را از بین میبرد.
برای نصب دائمی در فضای باز، ترکیب عایق، ردیابی گرما، و زهکشهای خوب{0} قرار داده شده، محافظت مداوم را در طول سال فراهم میکند. با این اقدامات، تغییرات دمای فصلی بهجای تهدید قابلیت اطمینان، به ملاحظات عملیاتی تبدیل میشوند.
