熱画像を使用して内部シェルのサイド バイパス流を検出および定量化する方法{0}

PTFE 熱交換器の黒い密閉シェルの内部では、目に見えない内部漏れが性能を奪います。シェル-側の流体がバッフル界面の故障またはシールの損傷によりチューブ束をバイパスしており、望ましい流れ方向に従っていません。熱交換器はまだ作動しており、圧力は正常で、外部に漏れはありません。」しかし、プロセス流体の一部が出口に直接短絡するため、熱効率は静かに低下します。幸いなことに、この秘密の迂回路はシェルの外側に熱の痕跡を残します。これは、鋭い赤外線カメラがボルトを 1 本も損傷することなく検出できる控えめな熱パターンです。

サーマル イメージングは​​、実際のプロセス環境下で PTFE 熱交換器のシェル側バイパスの問題を発見するための最も効果的な非侵襲的診断技術の 1 つとして知られています。{0}

シェル側のバイパスフローを理解する
正しく動作しているシェルアンドチューブ交換器では、シェル側の流体が、バッフルとシール システムによって設定された制御されたパターンでチューブ束全体を流れるように押し出されます。{0}

このクロスフロー モーションは次の理由から重要です。

熱の伝達を最大限に高めます

乱気流を好む

滞留水を除去します

熱効率の向上

シェルが均一に使用されることを保証します

バイパスが発達すると、シェル側流体の一部が目的の流路を完全にバイパスします。

流体は PTFE チューブを通って移動せず、

バッフルシールの損傷

バッフルとシェル壁の間の隙間

故障した仕切り板

内部部品が腐食している

バンドル インターフェイスが正しく装着されていない

漏れた流れは、意味のある熱伝達をほとんど伴わずに出口に向かって突進します。

熱画像処理の仕組み
バイパス流により、熱交換器のシェル内に局所的な温度異常が発生します。

バイパスされた流体は依然としてシェル環境とは非常に異なる温度にあるため、不正な流れの上の鋼製シェル壁は異なる表面温度分布を持ちます。

サーマルカメラには、砲弾の表皮に熱で描かれた不正電流の幽霊が映っています。

この温度差は、制御されたプロセス温度が変化するとより顕著になります。

温度ステップ変化の作成
診断するための最良の方法は、シェル側の入口で意図的に急激な温度変化を引き起こすことです。{0}}

以下にいくつかの例を示します。

冷水と温水の比較

より高温のプロセス流体の導入

冷却水供給の温度短期調整-

再循環ループパラメータの変更

目的は、熱交換器内に伝播する熱フロントを作成することです。

温度変化を制御することの重要性
温度変化は、シェルの外側に明確な熱コントラストを生み出すのに十分である必要があります。

ただし、温度変化が激しくなりすぎないようにする必要があります。

PTFE チューブ システムは、金属チューブ システムよりも急速な熱衝撃に対する耐性が低くなります。過度の温度変化により、熱交換器バンドルに余分な機械的ストレスがかかる可能性があります。

したがって、安全な診断のためには、適度でありながら明確な温度ステップを設けることが好ましい。

サーマルスキャンの実施
温度変化が始まると、高解像度の赤外線カメラが外殻の表面を継続的にスキャンします。-

健全な熱交換器の熱パターン
一般に、正常に動作しているエクスチェンジャーは次のように表示されます。

一定の温度勾配

遅い熱転移

シェルの長さに沿った均一な熱分散

入口から出口までの均一な熱低下

シェル表面の温度は、束を通る一般的な熱伝導中にゆっくりと変化します。

バイパスストリームのサーマル署名
シェルサイドのバイパスはまったく異なる物語を語ります。

サーモグラフィー スキャンでは別の画像が表示されます。

連続ホットストリップ

甲羅を下る冷たい水路

密閉されたサーマルパッチ。

対称ではない温度パターン

流出領域への急速な熱伝播

この異常は、バイパスする流体が管束の周りに迂回される際の経路をたどります。

厳しい状況では、熱の痕跡は入口から出口までほぼまっすぐに伝わることがあります。

局所的な漏れと全体的な漏れの区別
熱画像によるシェル側バイパス検出 PTFE アプローチの主な利点は、さまざまな故障タイプを区別できることです。

バッフルを介した一般的なリーク
大規模な内部漏洩は次のように発生します。

気温の異常が広範囲に及んでいる

サーマルスミア、ワイド

全体的に熱均一性が低い

重複するホット スポットまたはコールド スポットが多数ある

このパターンは、シールの古さ、または熱交換器内部の全体的な劣化が原因である可能性があります。

局所的な障害のバイパス
通常、単一のシール不良またはパーティションの損傷により、次のような問題が発生します。

細い熱線

明確に定義されたチャネル。

冷たくて熱いエリアが集中

さまざまな方向の流れの特徴

この局所的な動作により、保守スタッフはシャットダウン前に検査エリアのサイズを大幅に縮小できます。

4.4.バイパス重大度の定量化
熱画像処理は単に欠陥を見つけるだけではありません。また、制御された環境での推定重症度の推定値を取得することもできます。

定性的評価
多くの産業シナリオでは、次のことを確認するには定性的な画像で十分です。

バイパスフローの有無

バイパスの位置（おおよそ）

漏れ相対強度

時間の経過とともに劣化が進行

この情報は、多くの場合、計画されたメンテナンス作業を正当化するのに十分です。

熱分析、定量
より高度な分析では、次のことが推定される可能性があります。

相対バイパス流量割合。

温度差の大きさ

伝熱劣化の程度

熱の伝播速度

定量的測定にはいくつかの要素が必要です。

校正された赤外線カメラ

既知の殻壁の吸収率

安定した環境条件

均一な視野角

プロセス制御された温度

温度の読み取りには放射率補正が必要ですが、視覚的なパターンは診断に関連します。

従来の検査方法と比べたメリット
定期的なシェル側の検査では通常、次のものが必要です。{0}

交換器が停止しています

隔離と排水

バンドルの削除

ブラインド解体

長期にわたる停電

熱画像処理は、こうした中断の多くを回避します。

非侵襲的診断の利点
主な運用上の利点は次のとおりです。

オンライン検品機能

生産を停止することはありません

迅速な欠陥検出

メンテナンス計画の不確実性の軽減

故障の早期発見

強化された修理ターゲティング

メンテナンス担当者は、交換器を無計画に停止するのではなく、次に予定されている停止に備えて特定の修理作業を計画できます。

画質に影響を与える要因
いくつかの実際的な問題は、サーマル バイパス シグネチャの明瞭さに影響を与えます。

殻表面の状態
塗装、酸化、湿気、絶縁状態は赤外線放射率の挙動に影響を与えます。

周囲の空気の流れ
シェル上の空気流量が多いと、外面温度に歪みが生じる可能性があります。

断熱材の除去
裸のシェルの表面を正確にスキャンできるように、一時的なシールドを除去することが必要になる場合がよくあります。

熱安定化時間
温度フロントがシェルを通って伝播し、外側に目に見えるコントラストを生み出すには、十分な時間が経過する必要があります。

PTFE 熱交換器システムでの用途
ポリマーチューブには積極的な侵襲的検査手順を常に適用できるとは限らないため、熱画像診断は PTFE 交換器に特に役立ちます。

一般的な用途には次のようなものがあります。

化学プロセス装置

冷却回路の酸。

溶剤回収熱交換器

表面仕上げ機

半導体プロセスの冷却

製薬における熱システム

特に、このような状況では稼働時間を維持し、隠れた熱損失を診断する必要があります。

結論
サーマル イメージングは​​、PTFE 熱交換器の隠されたシェル側バイパス流を明らかにするための強力な非接触、非侵襲性のツールです。-シェル外部の熱パターンを使用すると、制御された温度段階変化を適用することで、機器を開ける必要がなく、バイパス流路を迅速かつ正確に観察できます。

PTFE サーマルイメージングにおけるシェル側バイパス検出の幅広い分野において、この方法は内部漏れを迅速に視覚的に確認し、特定の故障領域を正確に特定し、熱性能の低下レベルの評価を可能にします。シェル表面上の明確な高温または低温のストライプは、通常、流体が効果的な流量制御から逃げている正確な場所を示す良い指標となります。

産業用診断技術の継続的な開発に伴い、熱画像処理はプロセス機器の操作用 X 線ビジョンとしてますます重要になってきています。-多くの状況において、最も有用なトラブルシューティング ツールは、最初にプロセスをシャットダウンすることなく状態を診断できるツールです。