Kako ustvariti napovedni načrt vzdrževanja za grelnike PFA na podlagi zabeleženih kumulativnih toplotnih ciklov?

Grelniki PFA večinoma odpovejo zaradi mehanizmov utrujenosti--toplotne ciklične obremenitve, lezenja, pokanja zaradi okoljskih obremenitev--neenakomerne obrabe. Najboljši napovednik življenjske dobe grelnika je skupno število toplotnih ciklov (sprememba temperature za $\\ge 30^\\circ$C od vklopa do izklopa ali od serije do serije) in to je boljše od koledarskega časa ali skupnih ur delovanja. Mediana ciklov do okvare za običajni industrijski grelnik PFA (2 mm stene, 4 W/cm2, tekočina 80 stopinj) je 8.000–12.000 ciklov. Ukrep pregleda ali zamenjave je mogoče sprožiti pri vnaprej določenih pragovih cikla z uporabo faktorja porabe življenjske dobe, ki temelji na ciklu, da sestavi napovedni program vzdrževanja, kumulativne cikle pa je mogoče zabeležiti. Poleg zmanjšanja prezgodnjih zamenjav ta metoda zmanjša tudi nenačrtovane okvare za 60–80 % v primerjavi s programi, ki temeljijo na koledarju.

Pristop štetja ciklov
Toplotni cikel je opredeljen kot sprememba temperature za 30 stopinj ali več na površini grelnika na najbolj vroči točki (pogosto 10–20 cm nad hladnim koncem). V primeru grelnikov, ki nimajo-temperaturnih senzorjev na kraju samem, se lahko krmilnik procesa uporabi za sklepanje o ciklu: vsakič, ko je grelnik pod napetostjo, potem ko je bil izklopljen več kot 30 minut (ohišje se bo ohladilo skoraj do-okoljske temperature), preštejte en cikel. Za šaržne postopke, pri katerih se rezervoar popolnoma ohladi med serijami, je vsaka serija en cikel. Štejte cikle na dogodek čiščenja za neprekinjene procese s konstantno temperaturo, vendar z dnevnim čiščenjem (CIP), ki hladi rezervoar. Za procese s prekinjenim segrevanjem (npr. nastavljena točka s histerezo) štejte cikle le, ko temperatura pade za več kot 15 stopinj pod nastavljeno vrednost, tako da se skromne spremembe (5-10 stopinj) ne štejejo za celotne cikle.

Snemanje ciklov je mogoče izvesti s priključitvijo osnovnega elektromehanskega števca (seštevalni rele) na kontaktor grelnika. Če je kontaktor odprt več kot 30 minut, se števec poveča, ko je zaprt. Bolj zapletene metode uporabljajo PLC ali sistem za snemanje podatkov za beleženje temperature in električne energije. Število ciklov mora biti shranjeno v-obstojnem pomnilniku in ponastavljeno šele, ko je grelec zamenjan. V objektih z več kot enim grelnikom mora imeti vsak grelnik svoj števec ciklov (ali edinstven identifikator v krmilnem sistemu).

Dejavniki življenjskih ciklov porabe
But not all cycles are created equal. The Coffin-Manson fatigue relationship for PFA (damage ∝ ΔT^2.5–3.0) suggests that a cycle with ΔT=100°C (e.g. 20°C to 120°C) causes 8–10× greater fatigue damage than a cycle with ΔT=30°C (e.g. 50°C to 80°C). Low watt density heating cycles are less damaging than high watt density (>4 W/cm^2) ogrevalnih ciklov. Če je grelec del cikla suh (izpostavljen zraku), to povzroči resno škodo. Zato je treba preprosto štetje ciklov tehtati s faktorjem resnosti. Ekvivalentni cikli poškodb (EDC)=dejanski cikli * (ΔTactual / ΔTref) n * (qactual / qref) m ΔTref=50 stopinja n=2.5 qref=3 W/cm2 m=1.5 Za grelnik pri ΔT=80 stopinji (faktor (80/50)^2.5=1.6^2,5 ≈ 4,0) in q=4 W/cm2 (faktor (4/3)^1.5=1.33^1,5 ≈ 1,5), EDC=realnih ciklov x 6,0 Za isti grelec ΔT=30 stopinj, q=2 W/cm2 EDC=dejanskih ciklov x (0,6)2,5 x (0,67)1.5=dejanskih ciklov x 0,22 x 0.55=dejanskih ciklov x 0,12.

Za učinkovito prediktivno vzdrževanje večina objektov uporablja poenostavljeno klasifikacijo resnosti:

Razred resnosti ΔT na cikel Gostota v vatih (W/cm2) Množitelj resnosti okoljske škode (glede na blago) Tipičen primer postopka
Blaga 30 – 40 stopinj 2,5 Čista tekočina, brez toplotnega šoka 1,0 × Neprekinjeno ogrevanje vode, stalna temperatura
Zmerno 40-60 stopinj 2,5-3,5 Čista tekočina, počasno kroženje 2,5-3,5x Serijsko nanašanje, dnevni cikli
Huda 60-80 stopinj 3,5-5,0 Zmerno onesnaženje, nekaj toplotnega šoka 6-10× Dekapirna kopel, številne menjave serij
Extreme >80 °C or dry exposure >5.0 Agresivne kemikalije, toplotni stres, suhi cikli 20-50 x Visokotemperaturna kislina z dušenjem
Razpored predvidenega vzdrževanja kumulativnih ciklov
Razred resnosti Cikli do prvega pregleda (vizualni, izolacijska upornost) Cikli do preventivne zamenjave (80 % predvidene življenjske dobe) Mediana ciklov do pričakovane okvare Ekvivalent koledarskega časa (1 cikel/dan)
Blaga 5,000 10,000 15,000 do 20,000 27 do 55 let (pogosto preživi grelec)
Zmerno 2,000 4,000 5,000–8,000 5–8 let
Huda 800 1,500 2,000-3,500 2-5 let
Ekstremnih 200-400 500-1,000 0.5-1.5 let
Izvedba predvidenega urnika
Step 1: Fit cycle counters to all important heaters. For new installations provide heaters with a cycle counter built-in or supply a cycle counting relay in the control panel. It has to be power-loss resistant (either mechanical or battery-backed electrical). Step 2: Monitor both cycles and actual heater operation for the first 6 months. Insulation resistance testing should be carried out at 100 cycle intervals to establish a baseline link between cycles and degradation (a decline in insulation resistance from >1.000 MΩ do 100-500 MΩ pomeni začetek resne degradacije). 3. korak: Umerite prag zamenjave za ta postopek glede na osnovno vrednost. Če na primer izolacijska upornost pade na 200 MΩ pri 800 ciklih, nastavite preventivno zamenjavo na 600 ciklov (75 % začetka razgradnje). 4. korak. Zabeležite število ciklov ob vsaki menjavi grelnika. Vzemite povprečje več grelnikov, da dobite boljše razvrstitve v razrede resnosti postopka.

Objekti brez števcev ciklov lahko razumno ocenijo število ciklov tako, da delovne dni pomnožijo s pričakovano frekvenco ciklov. Ob predpostavki obrata za serijsko nanašanje z eno serijo na dan bi bilo to 300 ciklov vsako leto. Predpostavimo 50 ciklov/leto za neprekinjeno čakalno vrsto s tedenskim čiščenjem. Za linijo z več cikli vklopa/izklopa na dan (npr. občasno delovanje) preštejte dejanske cikle za en teden in ekstrapolirajte. Napaka zaradi aproksimacije je običajno +/- 30-50%. To je boljše od urnikov, ki temeljijo na koledarju (napaka +/- 200% ali več), vendar slabše od dejanskega štetja ciklov.

Estimate cycles from process logs for heaters in operation without cycle history. The log indicates the number of batches, cleaning cycles or power interruptions. Count 1 cycle every heating cycle (power on after >30 minut odmora). Pomnožite z množiteljem resnosti v zgornji tabeli: za grelnik, ki je deloval 3 leta pri 1 ciklu na dan (1.095 ciklov) z zmerno resnostjo (množitelj 3×), EDC=3,285. Grelnik je na zmerni nastavitvi in ​​ga je treba kmalu preveriti. Zamenjajte po načrtu v 3 mesecih, če so ekvivalentni cikli poškodb večji od stopnje preventivne zamenjave.

Zaključek: Podaljšanje življenjske dobe in izogibanje okvaram s-razporejanjem na podlagi ciklov
Napovedni načrt vzdrževanja, ki temelji na koledarju in temelji na kumulativnih toplotnih ciklih, zmanjša nenačrtovane okvare grelnikov PFA za 60-80 % in prezgodnje zamenjave za 30-50 %. Namestite osnovne seštevalne releje (števce ciklov) na vsak grelnik, določite resnost procesa (blago, zmerno, hudo, ekstremno) in uporabite omejitve ciklov za pregled (pri 50-70 % pričakovane življenjske dobe) in preventivno zamenjavo (pri 80 % pričakovane življenjske dobe). Če imate za proces številne grelnike, sledite ciklom ločeno. Grelnik vzdolž stene rezervoarja ima lahko drugačne cikle kot grelnik, ki se nahaja proti sredini rezervoarja zaradi lokalne temperaturne razlike. Prilagoditev urnika po prvem izpadu ogrevanja s primerjavo dejanskih ciklov s pričakovanim izpadom na prag. Na lokacijah, kjer so bile okvare grelnika PFA nepredvidljive, uvedba štetja ciklov običajno zmanjša čas izpadov zaradi okvare za 70-90 % v prvem letu. Stroški števca ciklov (50–150 grelnika grelnika) se povrnejo po preprečitvi ene nenačrtovane okvare (50–150 grelnika grelnika) se povrnejo po preprečitvi ene nenačrtovane okvare (500–5000 v izpadih in zamenjavi). Uporabite števce ciklov PLC pri bistvenih procesih in jih samodejno alarmirajte, ko dosežejo 80 % praga zamenjave. Operaterjev pomnilniško-termični cikli se ne gradijo tiho in koledarski čas je slab nadomestek. Preštejte cikle. Cikli vas bodo obvestili, kdaj zamenjati.