Bagaimana Cara Mendeteksi Tabung Bocor Menggunakan Kamera Pencitraan Termal Selama Pengoperasian?

Penukar panas tabung shell-PTFE sedang berjalan dan ada kecurigaan kebocoran kecil pada tabung internal. Cara konvensional adalah dengan mematikan proses, menguras unit dan menguji tekanannya. Namun kamera pencitraan termal genggam yang sensitif yang diarahkan ke bagian luar cangkang logam mungkin sering mengamati hantu termal kebocoran yang tidak terlihat saat penukar masih berfungsi. Cairan dingin yang merembes dari lubang jarum di dalam tabung menghasilkan titik dingin yang terlokalisasi dan tidak biasa di dinding cangkang luar – sebuah titik sejuk di lautan kehangatan yang seragam.

Cara Menemukan Kebocoran Tabung Tersembunyi Menggunakan Pencitraan Termal
Prinsip diagnosis penukar PTFE deteksi kebocoran pencitraan termal sederhana. Dalam penukar panas shell and tube standar, dinding tabung membagi dua cairan. Satu fluida (biasanya aliran proses yang lebih panas atau lebih dingin) dilewatkan melalui tabung sementara fluida lainnya dilewatkan melalui sisi cangkang. Permukaan cangkang luar umumnya memiliki profil suhu yang halus dan cukup seragam dengan perubahan kecil akibat penempatan penyekat, nozel saluran masuk/keluar, dan konveksi alami.

Jika satu tabung PTFE mengalami kebocoran atau retak lubang jarum, cairan di dalam tabung akan mengalir ke sisi cangkang. Jika cairan di sisi tabung berada pada tekanan yang lebih tinggi (yang sering terjadi untuk mencegah kontaminasi-sisi cangkang), cairan yang bocor akan keluar dari lubang dan mengenai tabung yang berdekatan atau langsung ke dinding bagian dalam cangkang. Aliran fluida yang terlokalisasi ini memiliki temperatur yang berbeda dari fluida sisi cangkang curah. Perbedaan suhu mungkin serendah 2-5 derajat dan setinggi 20-30 derajat tergantung pada prosesnya.

Dinding cangkang logam merupakan konduktor panas yang sangat baik. Area kontak cairan bocor dengan permukaan bagian dalam cangkang dengan cepat mencapai suhu cairan bocor. Hal ini diamati dari luar melalui kamera pencitraan termal yang sensitif (kadang-kadang disebut kamera inframerah atau IR) sebagai titik dingin yang persisten dan terlokalisasi (atau titik panas, jika cairan yang bocor lebih panas daripada cairan di sisi cangkang). Titik tersebut biasanya cukup kecil (berdiameter beberapa sentimeter) dan lokasi tepatnya adalah titik di mana jet menghantam bagian dalam cangkang.

Prosedur Pemindaian Termal: Prosedur Lapangan Langkah-demi-Langkah
Pencitraan termal adalah metode cepat dan non-invasif yang dapat dilakukan saat penukar beroperasi pada kapasitas penuh, dan tanpa perlu menguras cairan apa pun atau mengurangi tekanan pada sistem. Kami menganjurkan prosedur berikut.

1. Bersihkan Permukaan Exchanger
Permukaan cangkang luar harus bersih, kering dan bebas dari isolasi (setidaknya di wilayah yang dipindai). Insulasi dapat dilepas sementara di strip atau jendela kecil. Refleksi termal yang salah dapat disebabkan oleh serpihan, minyak atau air pada permukaan cangkang atau suhu sebenarnya dapat disembunyikan. Yang diperlukan hanyalah lap sederhana dengan handuk kering.

2. Pilih Kamera Termal yang Sesuai
Direkomendasikan: Kamera termal-resolusi tinggi dengan sensitivitas termal (NETD) Kurang dari atau sama dengan 0,05 derajat (50 mK). Kamera-berbiaya lebih rendah (misalnya. 0.10 derajat sensitivitas) masih dapat mendeteksi kebocoran yang lebih besar, namun akan melewatkan variasi suhu yang lebih kecil. Bidang pandang kamera harus sesuai dengan ukuran penukar; lensa umum 24 derajat sudah cukup untuk sebagian besar ukuran cangkang (300–1000 mm). Tetapkan emisivitas ke 0,95 untuk baja karbon yang dicat atau terkorosi ringan, atau 0,85 untuk baja tahan karat mengkilap.

3. Pindai seluruh permukaan cangkang
Operator berada jauh dari bahaya dan perlahan-lahan menggeser kamera sepanjang cangkang, sebaiknya mengelilingi lingkaran penuh. Pancaran kebocoran biasanya terjadi di dekat potongan penyekat dan lembaran tabung, sehingga menyebabkan banyak lintasan yang menekankan titik-titik tersebut. Penukar yang panjangnya 3 meter biasanya memerlukan waktu 5-10 menit untuk memindai.

4. Deteksi anomali termal lokal
Dalam penukar sehat biasa, suhu kulit luar akan menunjukkan gradien yang stabil - lebih dingin di pintu masuk fluida pendingin dan lebih hangat di aliran keluar.  Kebocoran tabung menyebabkan area dingin yang tajam, terlokalisasi, melingkar atau oval yang tidak sesuai dengan gradien alami. Tempat tersebut biasanya menampilkan:

Suhu yang berbeda 1-5C (atau lebih) dari suhu cangkang di sekitarnya pada lokasi aksial yang sama.

Batas-yang sering kali terdefinisi dengan baik dengan "halo" konsentris dengan suhu sedang.

Keadaan tunak yang tidak bergerak ketika aliran proses berubah (berlawanan dengan efek turbulensi sementara).

Kamera termal melihat tanda kebocoran tersembunyi yang sedingin es dan sedingin es, dicat sebagai memar gelap dan dingin pada kulit hangat cangkang baja.

5. Dokumen dan Kontras
Gambar termal disimpan. Jika terdeteksi titik dingin yang dicurigai, area tersebut ditandai pada cangkang dengan kapur atau spidol permanen. 15 hingga 30 menit kemudian, situs yang sama akan dipindai ulang. Fakta bahwa titik dingin masih ada dan berada di tempat yang sama mendukung diagnosis. Anomali suhu sementara (misalnya akibat gelembung uap yang lewat, atau aliran udara lokal) akan hilang dengan cepat.

6. Lakukan Tes Tekanan dengan Fokus
Pencitraan termal adalah alat skrining." Hal ini tidak menggantikan uji tekanan. Namun hal ini menunjukkan lokasi yang tepat untuk potensi kebocoran. Selama penghentian terencana, cangkang akan dikeringkan, area yang dicurigai akan diidentifikasi dan tabung yang terkait dapat diuji tekanannya secara individual (misalnya dengan memblokir salah satu ujungnya dan memberi tekanan dengan udara saat direndam dalam air atau larutan sabun). Gambar inframerah membawa teknisi langsung ke tabung yang bocor atau setidaknya ke sekelompok kecil tabung, sehingga menghemat waktu pengujian buta.

Kapan Pencitraan Termal Paling Akurat?
Cara ini tidak berlaku untuk semua kasus. Tumbuh paling baik dalam kondisi berikut:

Large temperature difference between the tube-side and shell-side fluids. A minimum difference of 5 °C (ideally >10 derajat) memberikan kontras termal yang berbeda. Jika suhu kedua fluida hampir sama, kebocoran tidak menunjukkan tanda termal.

Cairan di sisi tabung pada tekanan yang lebih tinggi. Hal ini menjamin bahwa cairan yang bocor dikeluarkan dengan kecepatan yang cukup untuk mencapai dinding cangkang. Jika sisi cangkang berada di bawah tekanan yang lebih tinggi, kebocoran akan terjadi ke dalam (cairan cangkang masuk ke dalam tabung) dan tanda termal mungkin ada pada permukaan lembaran tabung, bukan pada bagian luar cangkang.

Permukaan cangkang bersih dan tidak berinsulasi. Isolasi adalah selimut termal yang memperhalus fluktuasi suhu lokal. Lepaskan sebagian insulasi. Namun beberapa bahan isolasi tipis-berdensitas rendah (misalnya wol mineral) tetap memungkinkan konduksi termal yang cukup ke permukaan untuk mendeteksi kebocoran besar.

Status-stabil berfungsi. Penukar harus berada dalam kondisi kerja normal setidaknya 30 menit sebelum pemindaian. Transien startup dapat menghasilkan beberapa anomali termal yang mungkin disalahartikan sebagai kebocoran.

Contoh dan Keterbatasan-dunia nyata
Contoh 1 Pendinginan air garam panas dengan air pendingin
Air garam panas (85 derajat ) didinginkan dengan air pendingin (25 derajat ) dalam penukar PTFE di sisi tabung. Kebocoran terjadi di dalam tabung. Air pendingin 25 derajat bocor ke air garam 85 derajat. Namun arah kebocorannya ke dalam (tube to shell). Air pendingin ini tidak mengenai dinding cangkang, oleh karena itu suhu bagian luar cangkang tetap tinggi. Pencitraan termal pada bagian luar cangkang tidak akan mendeteksi kebocoran ini, karena cairan yang mengalir tidak menyentuh cangkang. Sebaliknya operator harus memindai bagian depan lembaran tabung atau pipa yang dihubungkan ke sisi tabung. Hal ini menggarisbawahi perlunya mengetahui arah aliran dan perbedaan tekanan.

Contoh 2: Kondensor pada sisi tabung dingin
Penukar PTFE mengembunkan uap panas (120 derajat ) di sisi cangkang, sedangkan air pendingin dingin (30 derajat ) mengalir di sisi tabung dengan tekanan lebih tinggi. Sebuah tabung bocor, dan air dingin menyembur dari lubang jarum ke bagian dalam cangkang. Kulit terluarnya memiliki area dingin yang nyata dan selalu 5 derajat lebih dingin dibandingkan cangkang di sekitarnya. Ini adalah penggunaan yang tepat untuk pencitraan termal.

Contoh 3: Exchanger besar, kebocoran kecil
Kebocoran yang sangat kecil, misalnya lubang jarum<0.5 mm, may only produce a very little flow rate. The jet may not impinge on the shell wall, but instead become entrained in the shell-side flow and evaporate or mix prior to impingement. In these circumstances the shell does not show detectable thermal anomaly. The method has a sensitivity limit and extremely small leaks may still need a traditional pressure test for identification.

Keunggulan Dibandingkan Metode Tradisional Aspek Pengujian tekanan konvensional Pencitraan Inframerah
Gangguan proses Shutdown, drain diperlukan Tidak ada (web)
Waktu untuk mendiagnosis Menit hingga berjam-jam hingga berhari-hari
Akurasi dalam deteksi kebocoranRendah (seringkali hanya baris tabung yang mana)Tinggi (dapat mengidentifikasi zona pelampiasan)
Biaya peralatan Rendah (pengukur tekanan, pompa)Kamera termal: 5-5k-30k Sedang
Tingkat keterampilan Rendah Sedang (membaca gambar termal)
Keselamatan Penanganan cairan bertekanan diperlukan Tidak ada kontak, tidak ada risiko
Untuk pabrik yang telah menggunakan kamera pencitraan termal (untuk inspeksi kelistrikan, survei refraktori, atau pemeliharaan prediktif lainnya), biaya tambahan untuk menggunakan kamera tersebut untuk mendeteksi kebocoran adalah nihil. Waktu yang dihemat karena tidak adanya penghentian yang tidak perlu atau karena penghentian yang sangat singkat untuk perbaikan tertentu akan mengembalikan investasi dengan sangat cepat.

Praktik Terbaik dan Kesalahan Umum
Jangan pernah mempercayai satu pemindaian pun. Daerah dingin palsu dapat disebabkan oleh angin sekitar, beban sinar matahari, dan permukaan panas di sekitarnya. Pindai pada waktu yang berbeda dalam sehari, atau dari sudut pandang yang berbeda.

"Tandai sekaligus titik yang dicurigai; Gunakan penanda non-permanen untuk menandai cangkangnya. Ambil foto cahaya tampak dengan gambar termal untuk dikorelasikan.

Geometri penyekat dipertimbangkan. Pancaran bocor biasanya mengenai cangkang tepat di seberang potongan penyekat karena arah aliran dipaksa di sekitar tepi penyekat. Fokus pada bidang-bidang ini.

Lakukan analisis suhu diferensial. Banyak kamera termal dapat menunjukkan perbedaan suhu antara titik referensi dan tempat yang dicurigai. Perbedaan 2 derajat atau lebih yang stabil merupakan indikator signifikan.

Berkorelasi dengan parameter proses. Sedikit peningkatan pada konduktivitas sisi cangkang, penurunan tekanan sisi tabung, atau perubahan suhu saluran keluar dapat mendukung temuan pencitraan termal.

Kesimpulan: Melihat Panas Yang Tak Terlihat
Pencitraan termal adalah instrumen diagnostik yang kuat, non-invasif, dan prediktif yang memungkinkan deteksi kebocoran internal pada penukar PTFE dari luar saat proses sedang berlangsung. Operator yang terlatih dapat menentukan dengan tepat tabung atau area tabung yang memerlukan perawatan dengan memperhatikan karakteristik titik dingin yang dihasilkan oleh pancaran cairan bocor yang mengenai dinding cangkang. Hal ini memungkinkan perbaikan-waktu henti yang minimal dan terfokus selama pemadaman terjadwal, bukan pencarian membabi-buta yang-memakan waktu. Mata diagnosa yang paling ampuh adalah mata yang mampu melihat panas yang tak kasat mata. Menambahkan pencitraan termal ke kotak alat diagnostik untuk tim pemeliharaan penukar panas PTFE dalam operasi kimia atau panas bumi yang tidak bersahabat mengubah hilangnya kinerja yang misterius dan lambat menjadi peta termal kerusakan tersembunyi yang terlihat dan dapat ditindaklanjuti.