Bagaimana untuk Mencipta Jadual Penyelenggaraan Ramalan untuk Pemanas PFA Berdasarkan Kitaran Terma Kumulatif yang Dirakam?

Pemanas PFA kebanyakannya gagal disebabkan oleh mekanisme kelesuan--tegasan kitaran haba, rayapan, rekahan tekanan persekitaran--bukan kehausan seragam. Peramal hayat pemanas terbaik ialah jumlah bilangan kitaran haba (perubahan suhu $\\ge 30^\\circ$C dari hidup ke mati atau dari kelompok ke kelompok) dan ini lebih baik daripada masa kalendar atau jumlah jam berjalan. Putaran median kepada kegagalan untuk pemanas PFA perkhidmatan industri biasa (dinding 2 mm, 4 W/cm2, cecair 80 darjah) ialah 8,000-12,000 kitaran. Tindakan pemeriksaan atau penggantian boleh dicetuskan pada ambang kitaran yang dipratentukan menggunakan faktor penggunaan hayat berasaskan kitaran untuk membina program penyelenggaraan ramalan dan kitaran kumulatif boleh direkodkan. Selain mengurangkan penggantian pramatang, kaedah ini juga mengurangkan kegagalan tidak berjadual sebanyak 60–80% berbanding dengan program berasaskan kalendar.

Pendekatan Mengira Kitaran
Kitaran haba ditakrifkan sebagai perubahan suhu 30 darjah atau lebih pada permukaan pemanas pada titik paling panas (selalunya 10–20 cm di atas hujung sejuk). Dalam kes pemanas tidak mempunyai-penderia suhu di situ, pengawal proses boleh digunakan untuk membuat kesimpulan kitaran: setiap kali pemanas dihidupkan selepas dimatikan selama lebih daripada 30 minit (sarung akan menjadi sejuk kepada hampir-ambien) kira satu kitaran. Untuk prosedur kelompok di mana tangki benar-benar sejuk antara larian kelompok, setiap kelompok adalah satu kitaran. Kira kitaran setiap peristiwa pembersihan untuk proses berterusan dengan suhu malar tetapi pembersihan harian (CIP) yang menyejukkan tangki. Untuk proses dengan pemanasan terputus-putus (cth. titik set dengan histerisis) hanya mengira kitaran apabila suhu merosot lebih daripada 15 darjah di bawah titik set, supaya perubahan sederhana (5-10 darjah ) tidak dianggap sebagai keseluruhan kitaran.

Kitaran rakaman boleh dibuat dengan pendawaian kaunter elektromekanikal asas (geganti penjumlahan) kepada penyentuh pemanas. Jika penyentuh dibuka lebih daripada 30 minit, kaunter bertambah apabila ia ditutup. Kaedah yang lebih kompleks menggunakan PLC atau sistem rakaman data untuk log suhu dan elektrik. Kiraan kitaran hendaklah disimpan dalam-memori tidak menentu dan hanya ditetapkan semula apabila pemanas diganti. Dalam kemudahan dengan lebih daripada satu pemanas, setiap pemanas harus mempunyai pembilang kitaran sendiri (atau pengecam unik dalam sistem kawalan).

Faktor Kitaran Penggunaan Hayat
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) kitaran pemanasan. Jika pemanas kering (terdedah kepada udara) untuk sebahagian daripada kitaran, ini menyebabkan kerosakan yang serius. Oleh itu kiraan kitaran mudah mesti ditimbang dengan faktor keterukan. Kitaran Kerosakan Setara (EDC)=kitaran sebenar * (ΔTactual / ΔTref) n * (qactual / qref) m ΔTref=50 darjah n=2.5 qref=3 W/cm2 m=1.5 Untuk pemanas pada ΔT=80{140} darjah (8.2}} (faktor) ≈ 4.0) dan q=4 W/cm2 (faktor (4/3)^1.5=1.33^1.5 ≈ 1.5), EDC=kitaran sebenar x 6.0 Untuk pemanas yang sama ΔT=30 darjah , q=2 W/cm2} EDC {0.} sebenar (0.67)1.5=kitaran sebenar x 0.22 x 0.55=kitaran sebenar x 0.12.

Untuk penyelenggaraan ramalan yang berkesan kebanyakan kemudahan menggunakan klasifikasi keterukan yang dipermudahkan:

Kelas Keterukan ΔT setiap Kitaran Ketumpatan Watt (W/cm2) Pengganda Kerosakan Keterukan Alam Sekitar (berbanding dengan Ringan) Contoh Biasa Proses
Lembut 30 – 40 darjah 2.5Cecair bersih, tiada kejutan haba 1.0× Pemanasan air berterusan, suhu stabil
Sederhana 40-60 darjah 2.5-3.5Cecair bersih, berbasikal perlahan 2.5-3.5x Penyaduran kelompok, kitaran harian
Teruk 60-80 darjah 3.5-5.0 Kekotoran sederhana, beberapa renjatan haba 6-10× Mandian jeruk, banyak perubahan kelompok
Extreme >80 °C or dry exposure >5.0 Bahan kimia agresif, tekanan haba, kitaran kering 20-50 x Asid suhu tinggi dengan pelindapkejutan
Jadual Penyelenggaraan Ramalan Kitaran Terkumpul
Kitaran Kelas Keterukan kepada Pemeriksaan Pertama (visual, rintangan penebat) Kitaran kepada Penggantian Pencegahan (80% daripada jangka hayat) Kitaran median kepada kegagalan dijangka Setara Masa Kalendar (1 kitaran/hari)
Ringan 5,000 10,000 15,000 hingga 20,000 27 hingga 55 tahun (selalunya lebih lama daripada pemanas)
Sederhana 2,000 4,000 5,000–8,000 5–8 tahun
800 1,500 2,000-3,500 2-5 tahun yang teruk
200-400 500-1,{1}} tahun yang melampau
Pelaksanaan Jadual Ramalan
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 hingga 100-500 MΩ menunjukkan permulaan kemerosotan yang serius). Langkah 3: Tentukan ambang penggantian untuk proses itu terhadap garis dasar. Jika misalnya rintangan penebat menurun kepada 200 MΩ pada 800 kitaran, tetapkan penggantian pencegahan pada 600 kitaran (75% daripada permulaan degradasi). Langkah 4. Catatkan kiraan kitaran pada setiap pertukaran Pemanas. Ambil purata beberapa pemanas, untuk mendapatkan klasifikasi kelas keterukan yang lebih baik untuk prosedur.

Kemudahan tanpa pembilang kitaran mungkin menganggarkan kiraan kitaran secara munasabah dengan mendarabkan hari operasi dengan kekerapan kitaran yang dijangkakan. Dengan mengandaikan loji penyaduran kelompok dengan satu kelompok setiap hari, ini akan menjadi 300 kitaran setiap tahun. Andaikan 50 kitaran/tahun untuk baris gilir berterusan dengan pembersihan mingguan. Untuk garisan dengan beberapa kitaran hidup/mati setiap hari (cth. operasi terputus-putus) kira kitaran sebenar selama satu minggu, dan ekstrapolasi. Ralat disebabkan anggaran biasanya +/- 30-50%. Ini lebih baik daripada jadual berasaskan kalendar (ralat +/- 200}% atau lebih) tetapi lebih teruk daripada pengiraan kitaran sebenar.

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 >cuti 30 minit). Darab dengan pengganda keterukan dalam jadual di atas: Untuk pemanas yang telah berjalan selama 3 tahun pada 1 kitaran sehari (1,095 kitaran) dengan keterukan sederhana (pendarab 3×), EDC=3,285. Pemanas berada pada tetapan sederhana dan harus diperiksa tidak lama lagi. Gantikan mengikut jadual dalam tempoh 3 bulan jika kitaran kerosakan yang setara lebih besar daripada tahap penggantian pencegahan.

Kesimpulan: Pelanjutan Hayat dan Pengelakan Kegagalan Melalui Kitaran-Penjadualan Berasaskan
Jadual penyelenggaraan ramalan berasaskan kalendar berdasarkan kitaran terma terkumpul mengurangkan kegagalan pemanas PFA tidak berjadual sebanyak 60-80% dan penggantian pramatang sebanyak 30-50%. Letakkan geganti penjumlahan asas (pembilang kitaran) pada setiap pemanas, tentukan keterukan proses (ringan, sederhana, teruk, melampau) dan gunakan had kitaran untuk pemeriksaan (pada 50-70% jangka hayat) dan penggantian pencegahan (pada 80% jangka hayat). Jika anda mempunyai banyak pemanas untuk sesuatu proses, jejaki kitaran secara berasingan. Pemanas di sepanjang dinding tangki mungkin mempunyai kitaran yang berbeza daripada pemanas yang terletak ke arah tengah tangki disebabkan perbezaan suhu setempat. Jadual pelarasan selepas kegagalan pemanasan pertama dengan membandingkan kitaran sebenar dengan kegagalan kepada ambang yang dijangkakan. Di tapak di mana kegagalan pemanas PFA tidak dapat diramalkan, pengenalan pengiraan kitaran biasanya mengurangkan masa henti berkaitan kegagalan sebanyak 70-90% pada tahun pertama. Kos pembilang kitaran (50–150pemanas)dipulihkan selepas mengelakkan kegagalan tunggal yang tidak dirancang(50–150pemanas)dipulihkan selepas mencegah kegagalan tunggal tidak dirancang(500–5,000 dalam masa henti dan penggantian). Gunakan pembilang kitaran PLC pada proses penting dan buat penggera secara automatik apabila ia mencapai 80% daripada ambang penggantian. Kitaran terma ingatan operator tidak dibina secara senyap, dan masa kalendar adalah pengganti yang lemah. Kira kitaran. Kitaran akan memberitahu anda bila perlu menggantikan.