Właściwie funkcjonujący oddzielacz skroplin otwiera się, aby uwolnić zgromadzoną skroplinę i automatycznie zamyka w chwili pojawienia się pary. Uszkodzone oddzielacze skroplin generują straty paliwa, zwiększają koszty produkcji oraz narażają na szwank integralność systemów parowych ze skroplinowymi. Oddzielacze skroplin powinny być testowane regularnie, gdyż w przeciwnym wypadku może się to okazać bardzo kosztowne.
Odwadniacze powinny być testowane regularnie, uszkodzone generują straty paliwa, zwiększają koszty produkcji oraz narażają na szwank integralność systemów parowych ze skroplinowymi
Zachowanie energii parowej jest ważnym interesem narodowym. Statystyki Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych, Wydajności Energetycznej i Energii Odnawialnej pokazują, że:
- więcej niż 45% z wszystkich paliw spalanych przez producentów w Stanach Zjednoczonych jest konsumowane w celu podtrzymywania pary. Ta z kolei stosowana jest głównie do ogrzewania materiałów surowcowych oraz obróbki półproduktów. Para jednak nie jest darmowa. Koszt pracy bojlerów generujących parę wynosi w przybliżeniu 18 mld USD w skali roku (Stany Zjednoczone),
- wielu producentów potrafi odzyskać energię poprzez instalację bardziej wydajnego i nowoczesnego osprzętu pary lub poprzez unowocześnienie swojego procesu technologicznego. Typowy zakład przemysłowy potrafi wygenerować 20% oszczędności kosztów poprzez udoskonalenie swojego systemu parowego. Jeśli usprawnienia systemu byłyby wdrożone w skali krajowej, oszczędności sięgnęłyby 4 mld USD w sektorze redukcji kosztów paliwa i nastąpiłoby zmniejszenie o 32 mln ton emisji spalin w skali roku.
Dlaczego odwadniacze ulegają awarii?
Oczywiście każde urządzenie mechaniczne ulega po pewnym czasie awarii – odwadniacze nie stanowią tu wyjątku. Jednakże odpowiednia konserwacja pozwala ulepszyć trwałość i niezawodność urządzenia oraz ograniczyć koszty jego utrzymania. Istnieją trzy ogólne warunki, które niekorzystnie wpływają na odwadniacze:
- Brud jest główną przyczyną awarii odwadniaczy, wywołując różnorodne przecieki lub zatkania.
- Skoki ciśnienia (powstałe przez nagłe otwarcie zaworu, nieodpowiednie orurowanie lub niedopasowanie odwadniacza do wymogów aplikacji) mogą doprowadzić do zjawiska uderzenia wodnego, a następnie zniszczenia wewnętrznych komponentów oddzielacza skroplin.
- Przewymiarowanie osuszaczy typu IB może doprowadzić do niespełniania ich podstawowych funkcji. Osuszacze typu TD mogą doświadczyć nagłej pracy cyklicznej.
W jaki sposób zminimalizować występowanie problemów i utrzymywać koszty energetyczne na stabilnym poziomie?
Jednym z prostych sposobów jest analiza i reagowanie na alarmujące symptomy. Siedem najbardziej widocznych sygnałów, które alarmują o stanie zagrożenia, pochodzących od systemu parowego:
Smuga wody lub pary pochodząca od komina oddzielacza skroplin jest jak rozpędzony pociąg towarowy bez jakiejkolwiek kontroli. Para wydostająca się z układu bez twojej uwagi może być bardzo kosztowna. - Rosnące ciśnienie powrotne pochodzące od skroplin może mieć wpływ na samozniszczenie pompy z napędem elektrycznym. Wysokotemperaturowe skropliny nie mogą być obsługiwane przez konwencjonalne pompy z napędem elektrycznym. Temperatury wyższe niż 100°C sprawiają, że skroplina powrotna, która znajdzie się w pompie elektrycznej, powoduje zjawisko kawitacji. Silniki spalają się, a mechaniczne uszczelnienia zaczynają przeciekać w momencie obecności pary.
- Zawory redukcyjne (PRV) lub zawory regulacyjne nieutrzymujące zadanych wartości ciśnień. W pełni lub częściowo zatkane zawory uniemożliwiają wyeliminowanie skropliny z systemu parowego. Nieudrożniony kondensat w stacjach zaworów redukcyjnych powraca do linii parowej i powoduje zwiększenie nacisków w głowicach i gniazdach zaworów redukcyjnych. Zjawisko to powstaje, kiedy wysoka prędkość wody w systemie parowym powoduje nacinanie powierzchni głowic oraz gniazd. Nawet najmniejsza mikroskopijna skaza uniemożliwia prawidłowe funkcjonowanie tych zaworów.
- Zdolności produkcyjne zostały ograniczone. Otwarte lub zamknięte oddzielacze skroplin, które działają wadliwie, wpłyną negatywnie na proces produkcyjny. Zatkane oddzielacze spowodują cofnięcie skropliny z powrotem do układu i znacząco zredukują wydajność systemu. Wydmuchujące lub przeciekające oddzielacze skroplin są kosztowne produkcyjnie w odniesieniu do dodatkowej i niepotrzebnej konsumpcji energii.
- Grubość ścianek rur systemu skroplin. W pełni lub częściowo otwarte oddzielacze skroplin, które nie są remontowane w odpowiednim czasie pogorszą stan kondensacyjnych rur powrotnych. Jedne z pierwszych symptomów ostrzegawczych to przecieki.
- Koszt utrzymania i konserwacji węzłów wymienników ciepła, nawilżaczy, wężownic systemów wentylacji, klimatyzacji i ogrzewnictwa oraz innego osprzętu dramatycznie wzrosły. Uszkodzone oddzielacze uniemożliwiają prawidłową pracę czułego osprzętu. Kiedy odwadniacz ulegnie awarii w pozycji zamkniętej, stojący kondensat zamienia się w kwas węglowy (CO3), który z kolei niszczy każdy metal wchodzący z nim w kontakt. Poza zwiększoną konsumpcją energii, awaria otwarcia odwadniacza stworzy problemy z regulacją i wydajnością.
- Zjawisko uderzenia wodnego (młot wodny) może rozwinąć się w zaniedbanych lub źle zarządzanych systemach parowych i skroplinowych. Uderzenie wodne w praktyce podobne jest do uderzeń młotem o rury. Czasami może wystąpić w sytuacji, kiedy porcja pary skrapla się w wodę wewnątrz rury z parą. Pozostawiony bez udrożnienia kondensat przedostanie się od systemu parowego i zostanie coraz bardziej gromadzony. Ostatecznie stworzy się fala wody. Wytworzony pocisk wody będzie przenoszony przy dużej prędkości przez parę, aż w końcu natrafi na przeszkodzę, taką jak zamknięty zawór, wzniesienie lub nagła zmiana kierunku orurowania.
Odwadniacz, który wydmuchuje parę, może również powodować młot wodny. Może on wytworzyć ciśnienie powrotne w systemie rur kondensacyjnych. Jeśli rury te w obecnej chwili są źle dobrane, problem będzie spotęgowany poprzez dodatkowe ciśnienie pochodzące od źle zwymiarowanego odwadniacza. Nieudrożniony kondensat może wrócić do parowych rur dystrybucyjnych. Z punktu widzenia bezpieczeństwa zakładu produkcyjnego jest niezwykle ważne, aby przetestować i zakonserwować wszystkie oddzielacze skroplin.
Plan działania
Poniższy plan działania pomaga zapewnić odpowiednie przygotowanie oddzielaczy skroplin, tak aby system działał we właściwy sposób:
- wykonuj regularne przeglądy zgodnie z wcześniej przygotowanym harmonogramem,
- zidentyfikuj problemy powstałe przez niedokładność projektu,
- przeprowadź audyt materiałów izolacyjnych – obszary, w których izolacje zostały usunięte i nie zastąpione nowymi, znacznie wpłyną na zwiększenie ogólnych kosztów produkcyjnych związanych z eksploatacją,
- stosuj sprzęt detekcji ultradźwiękowej, badaj zawory obejściowe, jeśli występują w systemie parowym – często mogą przeciekać w momentach, kiedy powinny być całkowicie szczelne,
- wyłącz sprzęt użytkowany sezonowo, taki jak jednostki grzewcze,
- sprawdzaj okresowo zawory odcinające i regulujące w systemach HVAC (klimatyzacja, wentylacja i ogrzewnictwo) za pomocą miernika podczerwieni IR oraz ultradźwiękowego detektora przecieków; jeśli chociaż częściowo przeciekają, to są niekorzystnym dodatkiem do ogólnych kosztów systemu,
- audytuj system i inwentaryzuj nieużywany sprzęt; zezłomuj niefunkcjonujące elementy systemu,
- kiedy jest to możliwe i praktyczne, stosuj skomputeryzowany system kontroli i monitoringu systemu.
Zakup odpowiedniego sprzętu testującego
Nawet jeśli zatrudniamy zewnętrznego profesjonalistę do testowania systemu parowego, problem nadal będzie się pojawiał. Czas to pieniądz. Posiadanie odpowiedniego osprzętu i przynajmniej jednego wyszkolonego pracownika może pomóc zaoszczędzić kosztowne przestoje. Podstawowe elementy osprzętu, które powinny znajdować się w posiadaniu zakładu, to podczerwony termometr i napowietrzny przyrząd ultradźwiękowy. Taki osprzęt jest dostępny w szerokich zakresach cenowych. Termometr z podstawowymi parametrami jest wystarczający, jednakże ultradźwiękowe narzędzie nasłuchujące powinno być dobrane z większą starannością, tak aby przyrząd oferował wysoką jakość sygnału.
Sytuacja ta jest analogiczna do zakupu domowego systemu dźwiękowego i porównywania jednego zestawu głośników do drugiego. Wsłuchując się w wysoko jakościowy system głośników, tony dźwiękowe tego, co akurat słyszymy, otwierają nasz słuch na zupełnie nowe doznania akustyczne. Podobną sytuację można odnaleźć w przypadku nasłuchiwania oddzielaczy skroplin. Z dobrze dobranym przyrządem pomiarowym możesz usłyszeć dźwięki, których do tej pory nie byłeś w stanie zarejestrować.
Zanim zaczniemy
Zanim spożytkujesz swoje ciężko wydane pieniądze, rozważ kilka dodatkowych czynników związanych z charakterystyką przyrządów ultradźwiękowych:
- Jaka jest jakość sygnałów akustycznych słyszanych w słuchawkach (zastosowanie zewnętrznych głośników będzie trudne w użyciu w większości środowisk przemysłowych)?
- Czy miernik jest wszechstronny (czy ma możliwość zmiany częstotliwości i kilku modułów testowych)?
- Czy nie jest zbyt ciężki oraz/lub nieporęczny, aby go użyć na wysokości, np. na drabinie?
- Czy ma wydłużony czas gwarancyjny?
- Czy jest odpowiednie wsparcie techniczne zlokalizowane w okolicy zakładu?
- Czy baterie mają możliwość szybkiej wymiany i doładowania?
- Czy jest możliwość wypożyczenia na okres próbny?
Zakup urządzenia ultradźwiękowego powinien być dobrze przemyślany. Przyrząd musi być w stanie dostarczyć jasne i przefiltrowane sygnały diagnostyczne. Czas odczytu oraz koszt oprzyrządowania od tego zależy.
Dlaczego stosować ultradźwięki do testowania odwadniaczy?
Ze wszystkich metod inspekcyjnych ultradźwięki są najbardziej rekomendowane i niezawodne. Ultradźwięki to sygnały dźwiękowe o małej długości fali i dużej częstotliwości, które nie przebywają dużej odległości od swego źródła. Poprzez komponenty aparatury ultradźwiękowej wsłuchują się w odwadniacz, użytkownik może łatwo odizolować sygnały i z łatwością zidentyfikować eksploatacyjne dźwięki.
Ultradźwiękowe testery przekładają wysokoczęstotliwościowe sygnały generowane przez mechaniczne i przepływowe dźwięki pochodzące od oddzielacza skroplin w słyszalny zakres. Nasłuchiwanie odbywa się za pomocą słuchawek oraz poprzez wizualizację na specjalnym wykresie kolumnowym ekranu przyrządu. Niektóre urządzenia mają możliwość regulacji częstotliwości filtrowania dodatkowych sygnałów i dostrajania się do sygnałów pochodzących od pary i skropliny.
Badanie odwadniaczy za pomocą ultradźwięków zapewnia wyniki w czasie rzeczywistym. Izoluje obszar badania od zewnętrznych szumów. Użytkownik może szybko reagować na rozpoznane różnice pomiędzy podobnymi odwadniaczami.
Detektor ultradźwiękowy może być najprostszy w użyciu, najbardziej elastyczny i najbardziej dokładny ze sposobów badania przy pomocy metod dźwiękowych. Jednakże miernik ultradźwiękowy nie powie nam, kiedy odwadniacz jest zablokowany lub nie w pełni sprawny. Dlatego najpierw powinno się użyć temperaturowego miernika, aby upewnić się, że system pracuje. Następnie wykorzystuje się przyrząd ultradźwiękowy, aby określić, czy odwadniacz jest częściowo przyblokowany i czy istnieje ciśnienie powrotne na jego wylocie.
Bruce Gorelick jest wiceprezesem firmy Enercheck Systems, Charlotte – Stany Zjednoczone.
Artykuł pod redakcją mgr. inż. Kamila Żarów
Autor: Bruce Gorelick
