El martell d'arrencada en fred
Dilluns al matí, 6:00 h. L'intercanviador de calor de PTFE-apagat del cap de setmana és-tubs freds, capçals i canonades de condensació, tot a temperatura ambient. La vàlvula de subministrament de vapor s'obre. En pocs segons, una sèrie de forts cops ressonen a través de les canonades. Tot l'intercanviador tremola. Els operadors fan una mumia. El soroll disminueix al cap de 2-3 minuts a mesura que el sistema s'escalfa, però el dany-fatiga als accessoris, les connexions afluixades, les micro-esquerdes a les parets del tub, s'acumulen amb cada arrencada en fred.
Aquest escenari es repeteix a centenars d'instal·lacions perquè el disseny del sistema de vapor i el procediment d'arrencada no tenen en compte les condicions úniques d'un intercanviador de calor de PTFE fred. El martell no és una característica inherent del PTFE. És un defecte corregible en la instal·lació o el procediment d'operació.
El mecanisme de concentració de condensats
Quan un intercanviador de calor de PTFE s'apaga i es refreda, el vapor dins dels tubs es condensa completament. El condensat s'acumula a les seccions més baixes del feix de tubs i al capçal del condensat. A diferència d'un intercanviador metàl·lic, que reté prou calor per mantenir el condensat a prop de l'ebullició durant un temps després de l'aturada, la baixa massa tèrmica de PTFE permet que els tubs es refredin ràpidament. El condensat arriba a la temperatura ambient en una hora.
Quan el vapor s'admet a l'intercanviador de fred, el vapor es troba amb aquesta piscina de condensat fred. El vapor es condensa violentament en contacte amb el líquid fred, creant un buit localitzat. El condensat circumdant entra per omplir el buit, xocant amb la paret del tub i creant el característic xoc de martell. Es tracta d'un cop d'ariet induït per vapor-, diferent del martell de flux de dues fases que es produeix durant el funcionament constant.
El martell persisteix fins que el condensat acumulat s'escalfa a una temperatura propera a la saturació o s'elimina físicament dels tubs pel flux de vapor. La durada del període de martell depèn del volum de condensat acumulat i de la velocitat d'admissió de vapor.
| Factor de martell | Instal·lació problemàtica | Instal·lació corregida |
|---|---|---|
| Agrupació de condensats després de l'aturada | Condensat atrapat als punts baixos del tub i al capçal | Drenatge complet mitjançant tubs i vàlvules de drenatge correctament inclinats |
| Tarifa d'entrada a Steam | Pressió de vapor completa aplicada a l'instant | Escalfament-gradual amb una petita vàlvula de derivació |
| Condició de la trampa de vapor durant l'inici | Trampa tancada (fred); el condensat no pot escapar | Trampa bypass oberta o element termostàtic permet el drenatge |
| Configuració de la línia de condensats | Butxaca o caiguda aigües avall de la trampa; el condensat no pot fluir | Pendent descendent continu fins al receptor de condensats |
| Pendent del paquet de tubs | Tubs anivellats o inclinats-enrere; el condensat no pot drenar | Pendent mínim 1:100 cap a la capçalera de condensats |
Les pràctiques d'instal·lació correctiva
El drenatge complet del condensat durant l'aturada és la defensa principal contra el martell d'arrencada en fred. El feix de tubs de PTFE s'ha d'instal·lar amb un pendent descendent continu d'almenys 1:100 (1 cm per metre de longitud de tub) cap al capçal de condensat. El mateix capçal de condensat ha d'inclinar-se cap al purgador de vapor. No es poden tolerar punts baixos, enfonsaments o butxaques en qualsevol lloc del camí de drenatge.
Una vàlvula de drenatge manual o automàtica al punt més baix del sistema de condensació permet que els tubs es drenin completament després de l'aturada. La vàlvula de drenatge s'ha d'obrir com a part del procediment d'apagada i romandre oberta fins que torni a entrar el vapor. Per als sistemes automatitzats, una vàlvula de drenatge termostàtica s'obre quan la temperatura baixa per sota d'un punt de consigna, drenant el condensat sense intervenció de l'operador.
Una trampa de vapor amb una sortida d'aire termostàtica proporciona un camí de drenatge durant les condicions de fred. El flotador estàndard-i-les trampes termostàtiques inclouen un element termostàtic que s'obre quan està fred, permetent que el condensat i l'aire passin lliurement durant l'inici. L'element es tanca a mesura que augmenta la temperatura, restablint el funcionament normal de la trampa.
El procediment d'escalfament-controlat
Fins i tot amb un drenatge adequat, es formarà una mica de condensació durant l'admissió inicial de vapor. Un procediment d'escalfament-controlat limita la velocitat de formació d'aquest condensat i evita el martell.
La vàlvula de subministrament de vapor s'ha d'obrir lentament-esquerda per admetre un petit flux de vapor inicialment. El mètode preferit és una vàlvula de derivació petita (15-20 mm) al voltant de la vàlvula de vapor principal. El bypass permet un flux controlat i baix de vapor per escalfar l'intercanviador gradualment. L'operador obre el bypass i espera fins que la canonada de condensat se senti càlida al tacte-indicant que els tubs estan per sobre de la temperatura de condensació, abans d'obrir la vàlvula de vapor principal.
El període d'escalfament-normalment requereix de 3 a 5 minuts per a un intercanviador petit i de 10 a 15 minuts per a un de gran. El temps es pot automatitzar amb un sensor de temperatura a la sortida del condensat que enclava la vàlvula principal de vapor, evitant que s'obri fins que la temperatura del condensat assoleixi un punt de consigna.
El benefici a-llarg termini
L'eliminació del martell d'arrencada en fred allarga la vida útil de l'intercanviador de calor de PTFE i els components del sistema de vapor connectats. El xoc repetit del cop d'ariet fatiga els accessoris de compressió, afluixa les connexions del capçal i, eventualment, pot provocar l'esquerda de la paret del tub als punts de concentració d'estrès. Els purgadors de vapor i les vàlvules de control, sotmeses a les ones de xoc, requereixen un manteniment més freqüent.
La inversió en un pendent de drenatge adequat, vàlvules de drenatge i una derivació d'escalfament-es recupera mitjançant un manteniment reduït i una vida útil allargada de l'equip. L'eliminació del característic cop de dilluns al matí és un avantatge per als operadors.
Resum
El martell de vapor durant l'arrencada en fred d'un intercanviador de calor de PTFE és causat per la condensació violenta del vapor en el condensat fred acumulat. La correcció consisteix a garantir un drenatge complet del condensat després de l'aturada mitjançant vàlvules de drenatge i pendent de tub adequats, instal·lar un purgador de vapor amb capacitat de drenatge en fred i implementar un procediment d'escalfament-controlat mitjançant una petita vàlvula de derivació. Aquestes mesures eliminen el martell, protegeixen l'equip i allargan la vida útil de tot el sistema de vapor.
El suport d'enginyeria per al disseny del sistema de vapor de l'intercanviador de calor de PTFE i el desenvolupament del procediment d'arrencada està disponible després de la presentació de la configuració actual de la canonada, la pressió del vapor, la freqüència d'aturada i els incidents observats de martell.
