Kuidas koostada PFA-küttekehadele prognoositav hooldusgraafik, mis põhineb salvestatud kumulatiivsetel soojustsüklitel?

PFA-soojendid ebaõnnestuvad peamiselt väsimusmehhanismide- tõttu – termiline tsüklipinge, roomamine, keskkonnamõjude lõhenemine – mitte ühtlane kulumine. Küttekeha eluea parim ennustaja on termiliste tsüklite koguarv (temperatuuri muutus $\\ge 30^\\circ$C sisselülitamisest või partiist partii) ja see on parem kui kalendriaeg või kogu töötunnid. Tavalise tööstusliku teenuse PFA-soojendi (2 mm sein, 4 W/cm2, 80 kraadi vedelik) tsüklite keskmine rikkeni on 8000–12 000 tsüklit. Ülevaatuse või asendustoimingu saab käivitada eelmääratletud tsüklilävedel, kasutades prognoositava hooldusprogrammi koostamiseks tsüklipõhist eluea tarbimistegurit ja kumulatiivseid tsükleid saab logida. Lisaks enneaegsete asendamiste vähendamisele vähendab see meetod kalendripõhiste programmidega võrreldes ka planeerimata tõrkeid 60–80%.

Tsükliloenduse lähenemine
Soojustsükkel on temperatuurimuutus 30 kraadi või rohkem küttekeha pinnal kõige kuumemas kohas (sageli 10–20 cm külmast otsast kõrgemal). Kui küttekehadel puuduvad in-situ temperatuuriandurid, saab tsükli järeldamiseks kasutada protsessikontrollerit: iga kord, kui kütteseade on pinge all pärast seda, kui see on kauem kui 30 minutit välja lülitatud (kesta on jahtunud peaaegu -ümbritseva temperatuurini), arvestage ühte tsüklit. Partiiprotseduuride puhul, kus paak jahtub partii käitamise vahel täielikult, on iga partii üks tsükkel. Loendage tsükleid puhastussündmuse kohta pidevate protsesside puhul, mille temperatuur on konstantne, kuid igapäevane puhastus (CIP), mis jahutab paaki. Vahelduva kuumutamisega protsesside puhul (nt sättepunkt koos hüstereesiga) loetakse tsükleid ainult siis, kui temperatuur langeb rohkem kui 15 kraadi alla seadeväärtuse, nii et tagasihoidlikke muutusi (5–10 kraadi) ei loeta terveteks tsükliteks.

Salvestustsükleid saab teha, ühendades küttekeha kontaktoriga põhilise elektromehaanilise loenduri (summaarelee). Kui kontaktor on avatud rohkem kui 30 minutit, suureneb loendur selle sulgemisel. Keerulisemad meetodid kasutavad temperatuuri ja elektrienergia registreerimiseks PLC-d või andmesalvestussüsteemi. Tsüklite loendur tuleks salvestada muutumatusse mällu- ja lähtestada ainult siis, kui kütteseade vahetatakse. Rohkem kui ühe kütteseadmega rajatistes peaks igal kütteseadmel olema oma tsükliloendur (või kordumatu identifikaator juhtimissüsteemis).

Elutarbimise tsüklite tegurid
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) küttetsüklit. Kui kütteseade on osa tsüklist kuiv (õhu käes), põhjustab see tõsiseid kahjustusi. Seetõttu tuleb lihtsat tsüklite arvu kaaluda raskusastmega. Ekvivalentsed kahjustustsüklid (EDC)=tegelikud tsüklid * (ΔTactual / ΔTref) n * (qactual / qref) m ΔTref=50 kraad n=2.5 qref=3 W/cm2 m=1.5 Soojendi jaoks (kraadise teguri juures ΔT{{11} (80/50)^2.5=1.6^2,5 ≈ 4,0) ja q=4 W/cm2 (tegur (4/3)^1.5=1.33^1,5 ≈ 1,5), EDC=tegelikud tsüklid x 6,0 Sama küttekeha puhul W/DC Δ}{2 kraad {,2}6=tegelikku tsüklit x (0,6) 2,5 x (0,67)1.5=tegelikku tsüklit x 0,22 x 0.55=tegelikku tsüklit x 0,12.

Tõhusa prognoositava hoolduse jaoks kasutab enamik rajatisi lihtsustatud raskusastme klassifikatsiooni:

Raskusklass ΔT tsükli vatti kohta Tihedus (W/cm2) Keskkonnakahjustuse raskuskordaja (võrreldes kergega) Protsessi tüüpiline näide
Nõrk 30–40 kraadi 2,5Puhas vedelik, ilma termošokita 1,0× Pidev veesoojendus, ühtlane temperatuur
Mõõdukas 40-60 kraadi 2,5-3,5Puhas vedelik, aeglane tsükkel 2,5-3,5x Partii katmine, igapäevased tsüklid
Tugev 60-80 kraadi 3,5-5,0 Mõõdukas määrdumine, mõningane kuumašokk 6-10 × marineerimisvann, palju partii vahetusi
Extreme >80 °C or dry exposure >5.0 Agressiivsed kemikaalid, termiline stress, kuivatustsüklid 20-50 x kõrge temperatuuriga hape koos jahutusega
Kumulatiivne tsüklite prognoositav hooldusgraafik
Raskusklass Tsüklid kuni esimese kontrollini (visuaalne, isolatsioonitakistus) Tsüklid ennetava asendamiseni (80% prognoositavast elueast) Keskmised tsüklid kuni eeldatava rikkeni Kalendri aja ekvivalent (1 tsükkel päevas)
Kerge 5,000 10,000 15,000 kuni 20,000 27 kuni 55 aastat (elab sageli üle kütte)
Mõõdukas 2,000 4,000 5,000–8,000 5–8 aastat
Raske 800 1,500 2,000-3,500 2-5 aastat
Äärmuslikud 200-400 500-1,000 0.5-1.5 aastat
Ennustava ajakava rakendamine
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 >1000 MΩ kuni 100–500 MΩ näitab tõsise lagunemise algust). 3. samm: kalibreerige selle protsessi asenduslävi lähtetaseme suhtes. Kui näiteks isolatsioonitakistus langeb 800 tsükliga 200 MΩ-ni, seadke ennetav asendamine 600 tsüklile (75% lagunemise algusest). 4. samm. Salvestage tsüklite arv igal kütteseadme vahetamisel. Protseduuri parema raskusastme klassifikatsiooni saamiseks võtke mitme küttekeha keskmine.

Ilma tsükliloendurita rajatised võivad mõistlikult hinnata tsüklite arvu, korrutades tööpäevad eeldatava tsüklite sagedusega. Kui eeldada, et partiide plaadistustehases on üks partii päevas, oleks see 300 tsüklit aastas. Eeldage 50 tsüklit aastas pideva järjekorra jaoks koos iganädalase puhastamisega. Rea puhul, millel on mitu sisse-/väljalülitamistsüklit päevas (nt katkendlik töö), loendage ühe nädala tegelikud tsüklid ja ekstrapoleerige. Lähendusest tulenev viga on üldiselt +/- 30-50%. See on parem kui kalendripõhised ajakavad (viga +/- 200% või rohkem), kuid halvem kui tegelik tsüklite loendamine.

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 minutit pausi). Korrutage ülaltoodud tabelis toodud raskusastme kordajaga: küttekeha puhul, mis on töötanud 3 aastat 1 tsükliga päevas (1095 tsüklit) mõõduka raskusastmega (kordaja 3×), EDC=3,285. Kütteseade on mõõdukas ja seda tuleks peagi kontrollida. Asendage graafiku alusel 3 kuu jooksul, kui samaväärsete kahjustuste tsüklid on suuremad kui ennetav asendamise tase.

Järeldus: eluea pikendamine ja ebaõnnestumiste vältimine tsükli{0}}põhise ajakava kaudu
Kalendripõhine prognoositav hooldusgraafik, mis põhineb kumulatiivsetel soojustsüklitel, vähendab PFA-küttekeha plaaniväliseid rikkeid 60{21}}80% ja enneaegseid asendamisi 30–50%. Pange igale kütteseadmele põhilised summeerimisreleed (tsükliloendurid), määrake protsessi raskusaste (kerge, mõõdukas, raske, äärmuslik) ja rakendage kontrollimiseks (50–70% eeldatavast elueast) ja ennetavaks asendamiseks (80% eeldatavast elueast) tsüklipiiranguid. Kui teil on protsessi jaoks palju kütteseadmeid, jälgige tsükleid eraldi. Küttekeha piki paagi seina võivad lokaalse temperatuurierinevuse tõttu omada teistsuguseid tsükleid kui paagi keskel asuval soojendil. Ajakava reguleerimine pärast esimest küttekatkestust, võrreldes tegelikke tsükleid eeldatava läveni jõudmisega. Kohtades, kus PFA-küttekeha rikked on olnud ettearvamatud, vähendab tsükliloenduse kasutuselevõtt tavaliselt rikkega seotud seisakuaega esimesel aastal 70–90%. Tsükliloenduri (50–150 küttekeha) maksumus kaetakse pärast ettekavatsematu tõrke (50–150 küttekeha) ärahoidmist pärast planeerimata rikke (500–5000 seisaku ja asendamise) ärahoidmist. Kasutage oluliste protsesside puhul PLC tsükliloendureid ja laske neil automaatselt alarmeerida, kui need saavutavad 80% asenduslävest. Operaatori mälu-soojustsüklid ei ehita vaikselt ja kalendriaeg on kehv asendusmaterjal. Loendage tsükleid. Tsüklid annavad teile teada, millal vahetada.