Як виявити трубку, що протікає, за допомогою простого, недорогого ультразвукового течешукача?

Маленький плачучий отвір у трубці з ПТФЕ, глибоко всередині теплообмінника, є тихим крадієм продукту та продуктивності. Тест на воду або тест на барвник, щоб виявити його, є безладним, займає багато часу та зазвичай не дає остаточних результатів при дуже невеликому витоку. Нове покоління дешевих портативних ультразвукових течешукачів може «чути» невидиме. Турбулентність газу під високим тиском, що викидає навіть найменшу дірочку, створює чітке високочастотне ультразвукове шипіння, яке далеко за межами людського слуху. Чутливий мікрофон і схема детектора перетворюють ультразвуковий крик на звуковий сигнал і видимі показання лічильника. Технік просто сканує повітря навколо підозрілої області та може визначити точне джерело витоку.

Завдання: невеликий витік трубки в PTFE теплообміннику
Кожухові-і-теплообмінники з ПТФЕ зазвичай використовуються в корозійних системах, зокрема на лініях травлення кислотою, хімічній обробці та виготовленні напівпровідників. Одна трубка, що протікає, може призвести до перехресного-забруднення між рідинами-з боку оболонки та -з боку трубки, що призведе до погіршення якості продукту, корозії обладнання, що йде далі, або екологічних проблем. Це класичне завдання польового обслуговування — знайти конкретну трубку, що протікає, із сотень.

Основними недоліками традиційних підходів є:

Гідростатичне випробування (наповнення водою): сторона оболонки заповнюється водою та створюється тиск. Краплі води означають витік. Однак PTFE є трохи пористим і може вбирати воду, що призводить до помилкових ознак. Потім пучок потрібно висушити, що займає години.

Випробування на проникнення барвника: наноситься флуоресцентний барвник, і пучок розглядається в УФ-світлі. Це брудно, потребує гарного очищення, і PTFE може ввібрати барвник.

Тест з мильними бульбашками: збризніть трубку мильним розчином. Бульбашки вказують на витік. Це працює, але повільно при великих навантаженнях і залишає залишки мила.

Є чиста, швидка, не-інвазивна альтернатива: ультразвуковий течешукач.

Як працює ультразвуковий течешукач
Ультразвуковий метод виявлення витоку PTFE теплообмінної трубки базується на базовому принципі динаміки рідини, а саме на турбулентному потоці газу під тиском через дуже малий отвір (дірку або тріщину). Ця турбулентність створює широкий діапазон звуку, у тому числі велику кількість в діапазоні ультразвукових частот, як правило, 20-100 кГц, що перевищує максимальну межу людського слуху (близько 20 кГц).

До складу ультразвукового течешукача входять:

Чутливий до ультразвукової частоти спрямований мікрофон (часто параболічний відбивач або сфокусований хвилевід).

Сигнальний процесор видаляє нижчі частоти фонового шуму (мотори, насоси, розмови тощо) і перетворює ультразвуковий сигнал на звуковий сигнал (гетеродинування).

Навушники для прослуховування трансформованого звуку.

Візуальне відображення (світлодіодна гістограма або РК-дисплей) потужності сигналу.

Наведіть мікрофон на місце витоку газу, і детектор видає в навушниках шиплячий або стрибаючий звук, а лічильник піднімається. Звук припиняється, коли його відводити. Мікрофон є спрямованим, дозволяючи користувачеві "ввімкнути" певне джерело.

Детектор — це електронне вухо,-схоже на кажана, яке може почути тихий надзвуковий крик крихітного витоку високого-тиску.

Процедура виявлення витоку крок за кроком
Наступний метод виконується на кожухотрубному теплообміннику з ПТФЕ, який було виведено з експлуатації, осушено та відокремлено.

Крок 1: Налаштувати обмінник
Повністю злийте з боку оболонки. Будь-яка рідина, що залишилася всередині оболонки, послабить ультразвуковий сигнал і може перешкодити виявленню.

Ізолюйте трубку від прикріпленої труби. Сторона труби відкрита в атмосферу (тиск дорівнює атмосферному).

По можливості підсушити гроно. Для важливих застосувань короткий порив теплого сухого повітря через корпус видалить вологу.

Крок 2: Тиск газу на стороні оболонки
Сторона оболонки підключена до чистого сухого інертного газу (стисненого повітря, азоту або аргону). Тиск газу підвищується до значення, яке створюватиме помітний струмінь через будь-який отвір, але не вище безпечного робочого тиску теплообмінника. Типовий випробувальний тиск становить 10-30 psi (0,7-2 бар). Вищий тиск дає сильніший ультразвуковий сигнал, але може призвести до пошкодження PTFE трубок або ущільнень.

Тиск має бути стабільним і підтримуватися протягом випробування. Якщо витік відбувається з боку корпусу, тиск впаде. Якщо витік незначний, може знадобитися постійна подача, щоб підтримувати тиск.

Крок 3: Налаштуйте ультразвуковий детектор витоків
Встановіть нові батареї та перевірте детектор, використовуючи відомий витік, наприклад маленький отвір у шматку трубки, щоб визначити, чи він працює.

Вставте навушники та відрегулюйте гучність до комфортного рівня.

Якщо можливо, адаптуйте частотний фільтр до загального діапазону витоків газу (часто 35-45 кГц). Деякі детектори мають фіксований фільтр.

Обнуліть вимірювач або встановіть чутливість так, щоб фоновий ультразвуковий шум (наприклад, від люмінесцентних ламп або витоків повітря під тиском деінде) давав низькі безперервні показання.

Крок 4: Огляньте сторону трубної дошки
Технік стоїть на лицьовій частині трубної решетки, на кінці пучка, де видно труби. Мікрофонна паличка детектора обережно пересувається по обличчю, проходячи повз кожну трубку. Сканування проводиться на відстані 5–15 мм від кінців трубки. Паличка поміщається прямо в кожну трубку.

Для герметичної, не{0}}протікає трубки: жодних змін у тоні навушників або показаннях лічильника на детекторі. Немає струменя газу, тому немає ультразвукового сигналу.

Якщо протікає трубка: у навушниках чути помітне шипіння або шум. Лічильник реєструє більш високі показники." Звук триває доти, доки газ виходить. Переміщайте стрілку, доки звук не стане найгучнішим, і ви знайдете ідеальну трубку. Несправну трубку можна позначити маркуванням (наприклад, "Ряд 4, трубка 17")

Крок 5: Підтвердьте та запишіть
Повторно -скануйте підозрілу трубку під дещо іншим кутом, щоб підтвердити сигнал.

Порівняйте з сусідніми трубками, щоб уникнути помилкового позитивного результату через витік поблизу.

Зареєструйте місце розташування та показання лічильника (як відносну міру розміру витоку). Великий витік створює потужний гучний сигнал. Дуже маленька дірка робить слабший переривчастий сигнал.

4. Перед виконанням будь-яких ремонтних робіт скиньте тиск зі сторони корпусу.

Підхід чистий, дуже швидкий, не-інвазивний і не використовує жодних хімікатів. Сканування повної пачки з 500 тюбиків займає 10-15 хвилин.

Технічна коректність: параметри та обмеження
Ключовим є перепад тиску
Ультразвукове виявлення є найбільш ефективним, коли існує велика різниця тиску в місці витоку. У разі витоку трубки сторона оболонки знаходиться під тиском (скажімо, 2 бар), а сторона трубки – під тиском повітря (0 бар). Диференціал у 2 бари утворює звуковий або дозвуковий струмінь, який створює ультразвук. Якщо різниця занадто низька (наприклад, . 0.1 бар), швидкість газу може бути недостатньо високою, щоб дати помітний сигнал. Ми пропонуємо мінімальний диференціал 0,5 бар (7 фунтів на квадратний дюйм), найкращим є 1-2 бар.

Випадок газового середовища
Метод передбачає витік середовища газу. Рідини (вода, олія), що протікають через невеликий отвір, не виробляють суттєвого ультразвуку (але можуть створювати певний шум від спалаху, якщо тиск достатньо високий). Тому сторона оболонки повинна бути осушена та створена під тиском газу, зазвичай сухого повітря або азоту. Ніколи не випробовуйте цей тест із стороною оболонки, наповненою рідиною.

Фільтрація та фоновий шум
Промислові підприємства - це шумні місця. Проте фоновий шум, тобто двигуни, насоси, вентилятори, вібраційне обладнання, зосереджено в діапазоні чутних частот (нижче 20 кГц). Електронний фільтр ультразвукового детектора витоку відфільтровує ці нижчі частоти та пропускає лише сигнали, що перевищують заздалегідь визначений поріг (наприклад, . 35 кГц). Це дає детектору високу стійкість до шумів рослин. Однак такі джерела можуть заважати:

Інші витоки газу під тиском поблизу (наприклад, лінії стисненого повітря, пневматичні клапани). Їх слід тимчасово вимкнути або задіяти детектор, коли активність низька.

Ультразвукові зварювальники або прибиральники (в тому ж будинку). Вони створюють гучний ультразвук, і їх можна помітити здалеку. Випробування слід запланувати, поки таке обладнання не використовується.

Баласти люмінесцентного світла (попередні магнітні типи) Ультразвуковий шум. Сканування можна виконувати з вимкненим світлом або захищеним детектором, детектор може бути чутливим до них

Розмір витоку та чутливість
Більшість портативних ультразвукових детекторів витоків можуть виявляти витоки газу всього за 0,1 стандартного кубічного фута на годину (приблизно 0,0028 м3/год) за оптимальних умов. Це приблизно швидкість витоку теплообмінної трубки PTFE з отвором 0,1 мм під тиском 2 бар. Менші витоки (наприклад, мікро-тріщини) можуть не дати достатньої кількості ультразвукових даних для виявлення. У таких випадках може знадобитися більш чутливе обладнання (наприклад, датчик акустичної емісії) або інший підхід (наприклад, зниження тиску). Однак для більшості польових застосувань ультразвуковий підхід виявляє основну частину труб, що протікають, що впливає на продуктивність процесу.

Поради з безпеки
Захист органів слуху. Детектор оснащений навушниками, які дозволяють вимкнути гучний шум рослини. Однак, якщо детектор використовується без навушників, звуковий сигнал може бути достатньо гучним, щоб викликати пошкодження слуху, якщо використовувати його з високою інтенсивністю протягом тривалого часу. Дотримуйтесь інструкцій виробника з безпеки.

Газ під тиском: сторона оболонки під тиском. Переконайтеся, що всі з’єднання герметичні, а тиск не перевищує номінального значення теплообмінника. Придбайте регулятор тиску. Не стійте безпосередньо перед трубкою, якщо тиск може призвести до викиду сміття.

Вибір газу: якщо ви використовуєте азот або інший інертний газ, переконайтеся, що у вас є хороша вентиляція, щоб уникнути витіснення кисню. Не використовуйте легкозаймисті гази.

Переваги перед іншими методами виявлення витоків
Метод Clenliness Швидкість Обладнання CostPost-Тест Очищення Хибні спрацьовування
Ультразвуковий пристрій для виявлення витоківДуже чисто (без хімікатів).Дуже швидко (хвилини/пакет)Низький-помірний (300-300-1500)Низький (з достатньою фільтрацією)Ніхто
Гідростатичне наповнення водою Вологе, потрібно висихати Повільно (години плюс час висихання) Насос, шланг, низька Необхідність сушіння Помірна (проникнення)
Проникаючий барвник Dirty Slow Низький (барвник, УФ-лампа) Інтенсивне очищення Низький
Мильна бульбашка Чистий, але залишає трохи залишківПовільний для великих пачокДуже низький (мильний розчин)Низький рівень видалення мила
Манометр спаду тиску Чистий Непрямий (лише визначає місцезнаходження, не визначає точно) Помірний (манометр) Н/Д (без розташування) Немає
Ультразвуковий детектор ідеально підходить для польового обслуговування, коли час обмежений, а чистота критична (фармацевтичні, напівпровідникові або харчові теплообмінники).

Практичний приклад: визначення місця отвору в теплообміннику лінії травлення
Кожух-і-теплообмінник з ПТФЕ, підозрюваний у витоку в лінії травлення сталі. Сторона оболонки містить 15% HCl при 80 градусах; сторона трубки містить охолоджуючу воду. Потік води демонструє невелике зниження pH, що свідчить про кислотний прорив. Пучок знімають, осушують і ставлять на підставки. Сторона оболонки створюється під тиском стисненого повітря до 15 psi (1 бар). Вмикається ультразвуковий течешукач вартістю 600$. Технік сканує трубну решетку та чує чітке шипіння з труби №83. Лічильник показує 80% шкали. Трубка маркована. Подальше видалення підтверджує наявність шпилькового отвору розміром 0,2 мм від механічного стирання. Трубку закупорюють, і обмінник повертають до роботи. Діагностика завершується за 20 хвилин.

Висновок: слухайте Invisible для швидкого та надійного виявлення витоку
Простий ультразвуковий детектор витоків — це потужний, сучасний і високоефективний інструмент для визначення місця витоку трубки в PTFE-зв’язку. Він перетворює тривалий-хімічний тест на швидке електронне сканування. Завдяки нагнітанню газу на сторону оболонки та скануванню поверхні трубної решетки портативним детектором високочастотне шипіння навіть дуже маленького отвору швидко перетворюється на звуковий сигнал і візуальне зчитування. Підхід є чистим, не-інвазивним, не потребує хімікатів або часу на сушіння та працює в шумних умовах заводу завдяки електронній фільтрації. У польових умовах ультразвуковий детектор витоків є пристроєм, який фахівець з обслуговування обирає для швидкого та надійного виявлення витоків труб у теплообмінниках з ПТФЕ.

Найкращі діагностичні засоби – це ті, які можуть слухати невидиме. Ви не можете побачити крихітний шиплячий витік у щільному пучку листів PTFE, але ви можете почути його-за допомогою бити-як електронне вухо, яке перетворює тиху проблему на чіткий, незаперечний сигнал.