なぜオペレーターは、損傷した PTFE 熱交換器チューブを通過した内部蒸気漏れを示す凝縮水温度のスパイクを報告するのでしょうか?

温度異常

トレンドログを確認しているプロセスオペレーターは、断続的な凝縮水温度のスパイクに気づきます。凝縮水は通常、143 度の蒸気飽和温度よりわずかにサブクールされた 95 度で PTFE 熱交換器から出ます。特定の生産期間中、凝縮水の温度は数分間で 120 度まで上昇し、その後通常に戻ります。

スチームトラップは機能しているようです。凝縮水の流れは安定しています。蒸気圧力は一定に保たれます。しかし、気温の急上昇は持続し、徐々に頻度が高くなります。何かが原因で、生蒸気が凝縮せずに凝縮システムを通過できます。

この観察結果は、計装ノイズまたはスチーム トラップの異常として無視するのが簡単です。ただし、通常の過冷却範囲を超える凝縮水温度のスパイクは、PTFE 熱交換器の内部チューブの損傷を示す信頼性の高い初期指標です。損傷により、蒸気が凝縮プロセスを迂回し、凝縮水戻りラインに直接入ることが可能になります。

漏れのメカニズム

PTFE チューブが損傷すると、蒸気スペースから凝縮水スペースへの直接経路が形成されます。損傷には、ピンホール、接続部の亀裂、または機械的衝撃やクリープ減肉による破断が考えられます。漏れにより、生蒸気が凝縮水の流れに入ることが可能になります。

生蒸気が過冷却された凝縮水と混合すると、凝縮水を飽和温度近くまで急速に加熱します。温度スパイクの大きさは、漏れ量と凝縮水の流量によって異なります。凝縮水の流れへの少量の漏れは、適度な温度上昇を引き起こします。低い凝縮水の流れへの漏れが大きくなると、劇的なスパイクが発生します。

熱サイクルによってリーク経路が開閉する可能性があるため、温度スパイクは断続的です。動作温度で亀裂が開き、蒸気が通過できるようになります。蒸気流量の増加やプロセスの変化によってチューブがわずかに冷えると、亀裂が部分的に閉じて、次の熱サイクルまでの漏れが減少します。

表 1: PTFE 熱交換器の故障診断のための凝縮水温度分析

チューブの漏れとトラップの故障の区別

スチーム トラップが開いていない場合も、生蒸気が凝縮水に戻ります。-凝縮水の温度パターンにより、チューブの損傷とトラップの故障が区別されます。

トラップが失敗すると、持続的で比較的安定した高温が生成されます。トラップオリフィスは開いた状態で固定されています。蒸気の吹き抜けは継続的です。-凝縮水の温度は継続的に飽和近くに保たれます。

チューブの漏れにより、断続的な温度スパイクが発生します。亀裂やピンホールは固定された開口部ではありません。熱膨張、圧力変動、振動に反応します。動作条件が変化すると、温度スパイクが現れたり消えたりします。

温度スパイクに対する動作応答

凝縮水の温度が急上昇した場合は、運転を継続するのではなく、調査を開始する必要があります。漏れのあるチューブは、蒸気凝縮水を本来の場所ではない場所に導入しています。プロセス流体を外部に運ぶチューブに漏れがある場合、プロセスは凝縮水によって希釈されています。漏れが同じチューブの蒸気側と凝縮水側の間を連絡する亀裂である場合、当面のプロセスリスクは低くなりますが、チューブは劣化し続けます。

スパイクの頻度、大きさ、およびプロセス変数との相関関係を文書化します。このデータは、次回のシャットダウン時にメンテナンスが損傷したチューブを特定するのに役立ちます。

プロセスが凝縮水汚染に敏感な場合、-無電解ニッケル、半導体メッキ、医薬品合成-）は、損傷したチューブが特定され、隔離されるまで操作を一時停止する必要があります。ヘッダー構成に組み込まれた個別のチューブ分離機能により、損傷したチューブが差し込まれている間も残りのチューブでの継続的な動作が可能になります。

まとめ

通常の過冷却レベルを超える凝縮水温度のスパイクは、生蒸気が損傷した PTFE チューブを通って凝縮水に戻ってくることを示しています。断続的な性質により、チューブの漏れと連続的なスチーム トラップの吹き抜けが区別されます。-

調査は速やかに進める必要があります。スパイク パターンを文書化し、次の機会にチューブ束の圧力テストを行い、プロセス汚染のリスクが高い場合は損傷したチューブを隔離します。温度スパイク監視により、致命的な故障が発生する前にチューブの損傷を早期に警告します。

PTFE 熱交換器の漏れ診断のエンジニアリング サポートは、凝縮水の温度傾向データ、蒸気圧力、凝縮水システムの構成、およびプロセス汚染の感度を提出すると利用できます。