PTFE熱交換器からカタカタ音がし始めました。数週間以内に、チューブ束が故障しました。原因は過剰な流速でした。-ポンプが大きすぎたため、フレキシブル PTFE チューブが振動し、互いにこすれてしまいました。毎日圧力と流量を監視していれば、問題を早期に発見できたでしょう。
流体力学の観点から見ると、PTFE 熱交換器は金属製の熱交換器とは異なる動作をします。チューブは熱膨張に対応するために意図的に薄肉で柔軟ですが、同じ柔軟性により流路内の力に対して脆弱になります。-流速が設計限界-チューブ内で通常 2 m/s-）を超えると、流体の運動エネルギーが固有振動モードを励起し始めます。チューブは前後に激しく動き、隣接するチューブやバッフルサポートに毎分数千回衝突します。この繰り返しの微小衝撃はフレッティング摩耗として知られ、PTFE 表面を急速に侵食します。かすかなガラガラ音として始まり、最後にはピンホール漏れが発生し、腐食性のプロセス流体がスチールシェルに到達します。静かな交換者は幸せな交換者です。騒音は警告です。
圧力損失が大きいとリスクが増大します。管束全体の圧力降下は速度の 2 乗に応じて増加するため、わずかな過速度でも差圧が 2 倍または 3 倍になる可能性があります。薄い PTFE 壁は、構造的負荷ではなく化学的攻撃に耐えるように設計されており、過剰な外圧がかかると内側に曲がったり、ライナーが完全にサポートされていない場合に局所的に崩れたりする可能性があります。オペレータは、ポンプ速度が一定であるにもかかわらず、ポンプ吐出圧力の原因不明の上昇または流量の低下として最初にこれに気づくことがよくあります。熱交換器は最初から劇的に故障しているわけではありません。-単に、その柔軟な内部構造が許容できる以上の油圧負荷を運ぶことが求められているだけです。
ウォーターハンマーは、瞬間的な 3 番目の脅威を追加します。バルブがバタンと閉まるか、ポンプがトリップすると、流体柱が突然停止し、システム内に高速の圧力波が発生します。-硬い金属配管では、波は配管壁によって吸収されます。 PTFE-ライニングまたは PTFE- チューブ付き熱交換器では、波は柔らかいライナーに直接当たります。結果として生じる衝撃はライナーの破裂強度を超え、チューブが潰れたり、チューブシートの PTFE とスチールの間の結合がせん断されたりする可能性があります。場合によっては、1 回のウォーターハンマー現象で隠れた亀裂が発生し、数日間の稼働後にのみ漏れが発生することがあります。-毎日のゲージの測定値は機器の心拍数であり、-それを追跡します。
したがって、交換器の保護は、規律ある毎日の監視から始まります。すべてのシフトの開始時に、プロセス側とユーティリティ側の両方で入口と出口の圧力を記録します。圧力損失を計算し、データシートに示されている正確な設計値と比較します。-突然の増加は、チャネルの汚れまたは部分的なブロックを示している可能性があります。突然の減少により、流路を短絡させたチューブの破裂が明らかになることがよくあります。-同時に、交換機の周りを歩き回って耳を傾けます。新たなガタガタ音、うなり音、または金属音はチューブの振動を示しており、直ちに対処する必要があります。-続行する前に流量を 20% 減らし、メンテナンスに通知してください。
流量自体は元の設計に対して検証する必要があります。ポンプを大型のものに交換したり、下流側の制御バルブを絞ったりした場合、チューブ内の速度が気づかないうちに上昇している可能性があります。システムが常に 2 m/s を超えて動作する場合は、単純な流量制限オリフィス プレートまたは可変周波数ドライブをポンプに取り付けます。-圧力サージが既知のリスクである場合、-急速に閉まるバルブを備えたラインなど--熱交換器入口の近くにサージ抑制装置またはブラダー型アキュムレータを追加します。-これらのデバイスは、衝撃波が PTFE チューブに到達する前に衝撃波を吸収します。絶対にポンプを熱交換器の閉じたバルブに押し当てないでください。-その結果生じる過剰な圧力により、PTFE チューブが外側に膨らみ、破裂するかシートから剥がれる可能性があります。
各交換機に専用のログブックまたはデジタル トレンド シートを保管します。圧力降下、流量、入口温度と出口温度、および観測された音を毎日同時に入力します。数週間、数か月にわたって、データから明確なパターンが明らかになります。圧力損失が徐々に上昇する場合は、通常の汚れを示しており、次の計画停止時に対処できます。ただし、突然のジャンプは、詰まり、チューブの崩壊、またはバンドル内に破片が詰まっていることを示します。傾向は、冷却水温度の通常の季節変化と本物の機械的故障とを区別するのにも役立ちます。-ログが上限に向かって徐々に速度が上昇していることを示している場合、オペレータはフレッチング摩耗が始まる前に介入できます。
圧力、流量、音を毎日簡単にチェックすることで、壊滅的なチューブ束の故障を防ぐことができます。データを聞いて記録するオペレーターが防御の最前線となります。すべてのガタガタ音を信号として扱い、すべての原因不明の圧力変化を調査のプロンプトとして扱うことで、プラントは PTFE 熱交換器を流体力学限界内で安全に動作させ続けます。-その結果、耐用年数が長くなり、漏れが少なくなり、機器が成り行き任せではなく注意深く監視することによって保護されているという安心感が得られます。
