Katere senzorske tehnologije IoT se pojavljajo za predvideno vzdrževanje na flotah izmenjevalnikov toplote iz PTFE?

Učinkovitost izmenjevalnika toplote običajno tiho upada, dokler puščanje ali blokada ne zaustavi proizvodnje. Zdaj je mogoče nizko{1}}cenovne brezžične senzorje namestiti na PTFE izmenjevalnike, ki nenehno spremljajo njihove vitalne znake in pošiljajo podatke algoritmom, ki napovedujejo nevarnost dni ali tednov vnaprej. Obljuba se premika od »teči-do-neuspešno« k »ohranjati-na-napovedi« in razvoj novih tehnologij senzorjev IoT omogoča ta prehod za flote izmenjevalnikov toplote iz fluoropolimera. Upravljavcem obratov s številnimi PTFE lupino-in-cevnimi izmenjevalniki pri razsoljevanju, kemični obdelavi ali površinski obdelavi te tehnologije ponujajo razširljivo pot do izboljšanega časa delovanja in nižjih stroškov življenjskega cikla.

Senzorska zbirka: namensko-zgrajena, ne-vsiljiva, brezžična
Običajno se spremljanje izmenjevalnikov toplote izvaja z ročnim odčitavanjem vstopnih/izhodnih temperatur in manometrov, običajno tedensko ali mesečno. To občasno zbiranje podatkov je nadomeščeno z neprekinjenim, avtomatiziranim zaznavanjem in predvidenim vzdrževanjem na podlagi interneta stvari. Tipičen nabor senzorjev za toplotni izmenjevalnik PTFE vključuje:

Temperaturni senzorji-pritrjeni – pritrjeni na dovodne in izstopne cevi na obeh straneh lupine in cevi. Ne{1}}nevsiljive oblike se namestijo na zunanjo steno cevi, ne da bi prekinili proces. Ti senzorji so enako uporabni za PTFE izmenjevalnike s plastičnimi lupinami ali obloženimi jeklenimi lupinami.

Senzorji diferenčnega tlaka - Preko stranskih šob lupine in čez cevne stranske šobe. Ti se uporabljajo za oceno padca tlaka; pomemben znak obraščanja ali sprememb v porazdelitvi toka. Brezžični oddajniki diferenčnega tlaka so na voljo s 3–5-letno življenjsko dobo baterije.

Brezžični senzorji tresljajev - Nameščeni neposredno na površino lupine v bližini vstopne šobe ali na sredini cevnega snopa. Merilniki pospeška zaznavajo nenormalne vibracije, ki jih povzročajo vibracije-povzročene s pretokom, ropotanje odbijača, poškodbe zaradi udarca ali nezavarovane podpore cevi.

Vsi senzorji komunicirajo prek-brezžičnih protokolov nizke porabe, kot so LoRaWAN, Zigbee ali Bluetooth Mesh, z lokalnim prehodom. Prehod zbira podatke in jih pošilja v analitično platformo,-ki temelji na oblaku. Komplet za naknadno vgradnjo interneta stvari je mogoče namestiti popoldne na obstoječi PTFE izmenjevalec brez varjenja, vrtanja ali zaustavitve postopka.

Cloud Analytics – od neobdelanih podatkov do napovedi napak
Modeli strojnega učenja, ki temeljijo na pretekli uspešnosti, uporabljajo zbrane podatke – temperaturne razlike, padce tlaka, spektre vibracij. Analitični sloj senzorja IoT za predvideno vzdrževanje PTFE sistem toplotnega izmenjevalnika opravlja različne naloge:

Odkrivanje in razlikovanje obraščanja
Obraščanje na strani ohišja je označeno s počasnim stalnim naraščanjem padca tlaka na-strani ohišja in postopnim zmanjševanjem izračunanega skupnega koeficienta prenosa toplote (vrednost U-). Če se izguba tlaka poveča in temperaturna razlika na strani cevi ostane konstantna, je umazanija lahko znotraj cevi. Model analizira odčitke v realnem času z osnovno linijo, ki se vzpostavi med čistim novim stanjem izmenjevalnikov.

Algoritmi strojnega učenja lahko zaznajo drobno značilnost zgodnjega onesnaženja, veliko preden človeški operater opazi 5-odstotno zmanjšanje zmogljivosti. Na primer, predvideno opozorilo se aktivira z 2-odstotnim tedenskim povečanjem ΔP na strani lupine, ki bi bilo neopazno na analognem merilniku, vendar očitno v pretočnih podatkih. In sistem predlaga čiščenje ob naslednjem razpoložljivem načrtovanem vzdrževalnem obdobju namesto nenačrtovanega izpada.

Vzorci za prepoznavanje vibracij
PTFE cevni snopi so prožnejši od kovinskih snopov in zato dovzetni za vibracije, ki jih povzroča tok pri nekaterih pretokih. Enakomerna nizkofrekvenčna vibracija (npr. . 10-30 Hz) lahko pomeni, da cevi udarjajo ob lopute; vibriranje z višjo frekvenco lahko pomeni ropotanje odbojne plošče zaradi ohlapnih veznih drogov. Platforma IoT se nauči običajnega vibracijskega podpisa zdravega stroja in opozori, ko pride do spremembe. Če amplitude vibracij dosežejo prag za določen čas, se sproži opozorilo za pregled.

Alarmi temperaturnega križa/asimetrije
Pri delovanju proti-toku je temperaturni pristop (toplo dovod minus hladen odtok) neposredno sorazmeren z učinkovitostjo. Naraščajoči pristop brez spremembe pretokov kaže na izgubo površine za prenos toplote, ki jo lahko povzroči umazanija, puščanje obvoda ali blokada cevi. Platforma IoT lahko zazna temperaturni križ (hladni izhod nad vročim izhodom ali vroč izhod pod hladnim vhodom) in takoj opozori operaterje.

Nadzor IoT: Prednosti, specifične za PTFE
PTFE toplotni izmenjevalniki imajo posebne lastnosti, ki olajšajo uporabo senzorjev in zanesljivejše podatke:

Odpornost proti koroziji - Zunanja korozija ohišja ne bo nastala pri PTFE izmenjevalnikih s plastično ali PTFE-obloženo lupino. Senzorji so nameščeni na čistih, stabilnih površinah, zunanja lupina pa je brez korozije ali lusk, ki bi lahko vplivale na meritve vibracij. Pri jeklenih lupinah s PTFE oblogo je stik kemično inerten.

Ne{0}}zunanje površine, ki se ne obraščajo - Nizka površinska energija PTFE pomeni, da zunanja stran ohišja (kjer so pritrjeni senzorji vibracij) ne zbira debelih usedlin, ki lahko zmanjšajo signale vibracij ali izolirajo senzorje temperature.

Nizka toplotna masa - Tanke stene, obložene s PTFE ali PTFE-, omogočajo hitro premikanje temperaturnih sprememb, zato se vpenjalni-temperaturni senzorji odzivajo na dinamiko procesa.

Te funkcije omogočajo izredno ponovljive odčitke senzorjev iz PTFE izmenjevalnika in povzročijo odčitke senzorjev, ki so v veliki korelaciji z notranjimi pogoji, kar omogoča, da se model strojnega učenja uri na čistih, predvidljivih podatkih.

Ekonomika uvajanja: od enot v vrednosti milijon dolarjev do srednje velikih flot
V preteklosti so se rešitve za napovedno vzdrževanje uporabljale le za velika, pomembna sredstva. Popolna instrumentacijska oprema s povezanimi senzorji, namenskim sistemom za zbiranje podatkov in specializirano analitično programsko opremo bi lahko stala 20.000–20.000–50.000 USD na izmenjevalnik. Cena na enoto za celoten komplet za naknadno vgradnjo (trije temperaturni senzorji, dva senzorja diferenčnega tlaka, en senzor vibracij in prehod) je zaradi novih tehnologij IoT senzorjev padla na približno 1.500–5.000.

Cena je dovolj nizka za uvedbo na srednje{0}}velike izmenjevalnike, ne le na enote v milijonih dolarjev. Implementacija interneta stvari v vseh sredstvih v kemični tovarni ali obratu za razsoljevanje, ki ima 20 PTFE izmenjevalnikov, je kapitalska naložba med 30.000 in 100.000. Donosnost naložbe izhaja iz:

Manj izpadov - S predvidenimi opozorili lahko uredite čiščenje ali popravila med načrtovanimi izpadi, da se izognete nepredvidenim postankom.

podaljšani intervali čiščenja - Če podatki kažejo, da se obraščanje razvija počasi, je mogoče obdobje čiščenja varno podaljšati s prihrankom kemikalij in dela.

Preprečene katastrofalne okvare - Vibracijski senzorji lahko zaznajo ohlapno pregrado, ki bi lahko podrgnila PTFE cev, če je ne obdelamo, in povzročila navzkrižno-puščanje kontaminacije.

Kemični procesor je poročal o 70-odstotnem zmanjšanju nenačrtovanih vzdrževalnih dogodkov v dveh letih, pri čemer se je sistem povrnil v devetih mesecih, potem ko je senzorje IoT namestil na šest PTFE izmenjevalnikov.

Robno računalništvo in digitalni dvojčki: vloge
Današnji sistemi imajo robne računalniške naprave, ki opravijo nekaj začetne obdelave podatkov na prehodu in v oblak prenesejo samo pomembne dogodke ali anomalije. To prihrani pasovno širino in zagotavlja opozorila v realnem času tudi v primeru občasne internetne povezave. Nekateri napredni sistemi ustvarijo tudi "digitalnega dvojčka" vsakega PTFE izmenjevalnika-dinamičnega simulacijskega modela, ki deluje skupaj s fizično enoto. Digitalni dvojček napoveduje pričakovane temperature in tlake kot funkcijo trenutnih pretokov in pogojev vnosa. Vsaka trajna razlika med opazovano in predvideno učinkovitostjo je alarm.

Za PTFE izmenjevalnike, kjer se deformacija in lezenje cevi pojavita počasi, lahko digitalni dvojček posnema progresivno spremembo geometrije cevi in ​​njen učinek na padec tlaka. To sistemu pomaga razlikovati med naravnim staranjem in razvojno okvaro.

Izzivi in ​​premisleki v praksi
Tehnologija je napredna, vendar ... Še vedno obstajajo določeni izzivi:

Moč in namestitev senzorja Brezžični senzorji, ki jih napajajo baterije, imajo omejeno življenjsko dobo. To pomeni, da je na oddaljenih ali težko dostopnih lokacijah treba baterije zamenjati kot del vzdrževanja. Toda baterije so zdaj standardne pet-letne.

Varnost podatkov in integracija - Analitika v oblaku- potrebuje varno povezavo z omrežjem obrata. Nekatere zmogljivosti izberejo-lokalne strežnike ali-robne sisteme zaprte zanke. Večina prodajalcev prodaja oboje.

Usposabljanje in upravljanje sprememb - Operaterji morajo zaupati predvidenim alarmom in prilagoditi vzdrževalne rutine. Ko bo učinkovito implementiran, bo vseboval nadzorne plošče in mobilna opozorila z jasnimi in praktičnimi nasveti.

Prihodnost: samo{0}}kalibracijski-senzorji za pridobivanje energije
Nastajajoče senzorske tehnologije obljubljajo bistveno nižje skupne stroške lastništva. Vibracijski senzorji za zbiranje piezoelektrične energije (mehanske vibracije v elektriko) popolnoma odstranijo baterije. Samo-temperaturni senzorji s kalibracijo, ki svoje rezultate ovrednotijo ​​glede na vgrajeno-referenco, ne zahtevajo ročnega preverjanja. Z rastjo 5G in nizke{6}}zemeljske-satelitske povezave bodo imele celo namestitve PTFE izmenjevalnikov na oddaljenih lokacijah zanesljivo povratno povezavo podatkov.

Zaključek
Predvideno vzdrževanje za PTFE izmenjevalnike demokratizira sofisticirano analitiko, povečuje čas delovanja in zmanjšuje stroške življenjske dobe, zahvaljujoč IoT. Skrivnost je spremeniti neobdelane podatke v uporabne vpoglede v vzdrževanje. Brezžične senzorje za vibracije, temperaturo in tlak je mogoče postaviti ne-vsiljivo in jih povezati v analitiko v oblaku za odkrivanje umazanije, poškodb pregrad in obvodov pretoka dni ali tednov, preden povzročijo motnje v procesu. In v flotah izmenjevalnikov toplote iz PTFE, kjer korozija ni problem, temveč obraščanje in mehanska celovitost, ta tehnologija zagotavlja izvedljiv, stroškovno-učinkovit način za prehod z reaktivnega na predvideno vzdrževanje. Čas prikritega zmanjševanja zmogljivosti je mimo, pred nami je doba napovedovanja na podlagi podatkov.