Које се технологије ИоТ сензора појављују за предиктивно одржавање флота ПТФЕ измењивача топлоте?

Перформансе измењивача топлоте обично тихо опадају све док цурење или блокада не зауставе производњу. Сада јефтини{1}}бежични сензори могу да се монтирају на ПТФЕ измењиваче, континуирано надгледајући њихове виталне знаке и шаљући податке алгоритмима који предвиђају опасност данима или недељама унапред. Обећање се помера са „покрени-на-неуспешно“ на „одржавање-на-предвиђењу“, а развој нових технологија ИоТ сензора омогућава ову транзицију за флоте измењивача топлоте флуорополимера. За оператере постројења са много ПТФЕ измењивача са омотачем-и-у десалинизацији, хемијској обради или површинској обради, ове технологије нуде скалабилан пут ка побољшаном времену непрекидног рада и нижим трошковима животног циклуса.

Комплет сензора: наменски-изграђен, не-наметљив, бежични
Традиционално, праћење измењивача топлоте се врши ручним очитавањем улазних/излазних температура и манометара, углавном на недељном или месечном нивоу. Ово повремено прикупљање података замењено је континуираним, аутоматизованим сенсингом и предиктивним одржавањем заснованим на ИоТ-у. Типичан пакет сензора за ПТФЕ измењивач топлоте укључује:

Стезаљка-на температурним сензорима – причвршћена за улазне и излазне цеви са обе стране кућишта и цеви. Не-ненаметљиви дизајни се постављају на спољни зид цеви, без прекидања процеса. Ови сензори су подједнако применљиви на ПТФЕ измењиваче са пластичним омотачем или обложеним челичним шкољкама.

Сензори диференцијалног притиска - Преко млазница са стране шкољке и преко бочних млазница цеви. Они се користе за процену пада притиска; важан знак загађивања или промене у дистрибуцији протока. Бежични предајници диференцијалног притиска се нуде са трајањем батерије од 3-5 година.

Бежични сензори вибрација - Инсталирани директно на површину шкољке у близини улазне млазнице или у средини снопа цеви. Акцелерометри региструју аберантне вибрације изазване вибрацијама-индукованим протоком, звецкањем преграде, оштећењем при удару или необезбеђеним ослонцима цеви.

Сви сензори комуницирају помоћу{0}}бежичних протокола мале снаге као што су ЛоРаВАН, Зигбее или Блуетоотх Месх са локалним мрежним пролазом. Мрежни пролаз прикупља податке и прослеђује на платформу за аналитику засновану на облаку{2}}. ИоТ комплет за накнадну уградњу може се инсталирати поподне на постојећи ПТФЕ измењивач без заваривања, бушења или заустављања процеса.

Аналитика у облаку – од необрађених података до предвиђања неуспеха
Модели машинског учења засновани на прошлим перформансама користе прикупљене податке – температурне разлике, падове притиска, спектре вибрација. Слој аналитике ПТФЕ система измењивача топлоте за предиктивно одржавање ИоТ сензора обавља различите задатке:

Откривање и диференцијација прљања
Запрљање на страни омотача указује на споро константно повећање пада притиска на{0}}страни љуске и постепено смањење израчунатог укупног коефицијента преноса топлоте (вредност У-). Ако се губитак притиска повећа, а температурна разлика на страни цеви остане константна, запрљање може бити унутар цеви. Модел анализира очитања у реалном времену са базном линијом успостављеном током чистог новог стања измењивача.

Алгоритми машинског учења могу да открију ситне карактеристике раног загађивања много пре него што би људски оператер приметио смањење перформанси од 5%. На пример, предвиђено упозорење се активира 2% недељног повећања ΔП на страни шкољке које би било неприметно на аналогном мерачу, али очигледно у стримингу података. И систем предлаже чишћење у следећем доступном временском периоду одржавања, уместо непланираних застоја.

Обрасци за препознавање вибрација
ПТФЕ цевни снопови су флексибилнији од металних снопова и стога су подложни вибрацијама изазваним протоком при неким брзинама протока. Стална вибрација ниске фреквенције (нпр. . 10-30 Хз) може значити да цеви ударају о преграде; Вибрације веће фреквенције могу значити звецкање одбојне плоче од лабавих вучних шипки. ИоТ платформа учи нормалан вибрацијски потпис здраве машине и упозорава када постоји варијација. Ако амплитуде вибрација достигну праг за одређено време, подиже се упозорење за инспекцију.

Температурни унакрсни/асиметрични аларми
У противструјном раду, приступ температури (унос вруће минус одлив хладног) је директно пропорционалан ефикасности. Све већи приступ без промене протока указује на губитак површине за пренос топлоте, што може бити узроковано запрљањем, цурењем бајпаса или блокадом цеви. ИоТ платформа може да открије температурни прелаз (хладни излаз изнад топлог излаза или врући излаз испод хладног улаза) и одмах упозори оператере.

ИоТ мониторинг: Предности специфичне за ПТФЕ
ПТФЕ размењивачи топлоте имају посебне карактеристике које олакшавају примену сензора и поузданији подаци:

Отпорност на корозију - Код ПТФЕ измењивача са пластичним или ПТФЕ-обложеним омотачем неће доћи до спољне корозије омотача. Сензори су постављени на чисте, стабилне површине, а спољашњи омотач је без корозије или каменца које би могле да ометају мерење вибрација. За челичне шкољке са ПТФЕ облогом, контакт је хемијски инертан.

Не-спољне површине које се не загађују - Ниска површинска енергија ПТФЕ-а подразумева да спољашњост кућишта (где су причвршћени сензори вибрација) не скупља дебеле наслаге које могу да смање сигнале вибрација или да изолују сензоре температуре.

Ниска термичка маса - Танки зидови од ПТФЕ или ПТФЕ-омогућавају брзим променама температуре, тако да стезаљке-на температурним сензорима реагују на динамику процеса.

Ове карактеристике омогућавају изузетно поновљива очитавања сензора из ПТФЕ измењивача и резултирају очитањима сензора која су у великој корелацији са унутрашњим условима, чиме се омогућава да се модел машинског учења обучава на чистим, предвидљивим подацима.

Економија примене: од јединица од милион долара до средње великих флота
У прошлости су се решења за предиктивно одржавање примењивала само за велика, важна средства. Комплетна инструментална опрема са повезаним сензорима, наменским системом за прикупљање података и специјализованим софтвером за аналитику могла би коштати 20.000-20.000-50.000 долара по размењивачу. Цена по јединици комплетног комплета за накнадну уградњу (три температурна сензора, два сензора диференцијалног притиска, један сензор вибрација и капија) је пала на око 1.500–5.000 због нових технологија ИоТ сензора.

Цена је довољно ниска за примену на измењивачима средње величине{0}}а не само на јединицама од милион долара. Имплементација интернета ствари у свим средствима у хемијском постројењу или постројењу за десалинизацију које има 20 ПТФЕ измењивача је капитална инвестиција између 30.000 и 100.000. Повраћај инвестиције је изведен из:

Мање застоја - Са предиктивним упозорењима можете да организујете чишћење или поправке током планираног застоја, тако да избегавате неочекивана заустављања.

продужени интервали чишћења - Ако подаци показују да се запрљавање споро развија, период чишћења се може безбедно продужити уз очување хемикалија и рада.

Спречени катастрофални кварови - Сензори вибрације могу да открију лабаву преграду која би могла да протрља ПТФЕ цеви ако се не лечи, стварајући унакрсно-цурење контаминације.

Хемијски процесор је пријавио смањење од 70% инцидената непланираног одржавања током две године, при чему се систем исплатио за девет месеци, након постављања ИоТ сензора на шест ПТФЕ измењивача.

Едге Цомпутинг и дигитални близанци: улоге
Данашњи системи имају ивичне рачунарске уређаје који обављају почетну обраду података на мрежном пролазу и само преносе важне догађаје или аномалије у облак. Ово штеди пропусни опсег и пружа упозорења у реалном времену чак и у случају повремене интернет конекције. Неки напредни системи такође генеришу „дигитални близанац“ сваког ПТФЕ измењивача-динамички симулациони модел који ради заједно са физичком јединицом. Дигитални близанац предвиђа очекиване температуре и притиске као функцију тренутних брзина протока и услова усисавања. Свака трајна разлика између посматраног и пројектованог учинка је аларм.

За ПТФЕ измењиваче, где се деформација цеви и пузање јављају споро, дигитални близанац може да опонаша прогресивну промену геометрије цеви и њен утицај на пад притиска. Ово помаже систему да направи разлику између природног старења и дефекта у развоју.

Изазови и разматрања у пракси
Технологија је напредна, али… Још увек постоје одређени изазови:

Снага и положај сензора Бежични сензори који се напајају из батерија имају ограничен животни век. То значи да на удаљеним или тешко доступним локацијама батерије треба заменити као део одржавања. Али батерије су сада стандардне пето-годишње.

Безбедност података и интеграција - Цлоуд-аналитици је потребна безбедна веза са мрежом фабрике. Неки објекти бирају-локалне сервере или затворене-ивице системе. Већина продаваца продаје оба.

Обука и управљање променама - Оператери треба да верују предвиђеним алармима и прилагођавају рутине одржавања. Када се ефикасно примени, имаће контролне табле и мобилна упозорења са јасним саветима који се могу применити.

Будућност: Сензори за само{0}}калибрацију енергије-
Нове технологије сензора обећавају знатно ниже укупне трошкове власништва. Пиезоелектрични сензори за прикупљање енергије (механичке вибрације у електричну енергију) у потпуности елиминишу батерије. Сензори температуре за само-калибрацију који процењују своје резултате у поређењу са уграђеним-референцама не захтевају ручну верификацију. Са растом 5Г и сателитске везе у ниској{6}}земљи-орбити, чак и инсталације ПТФЕ размењивача на удаљеним локацијама имаће поуздан пренос података.

Закључак
Предиктивно одржавање за ПТФЕ измењиваче демократизује софистицирану аналитику, повећава време непрекидног рада и смањује трошкове животног века, захваљујући ИоТ-у. Тајна је у претварању сирових података у увиде у одржавање који се могу применити. Бежични сензори вибрација, температуре и притиска могу да се поставе не-ненаметљиво и умрежени са аналитиком у облаку да би се открили запрљања, оштећења преграде и заобилазнице протока данима или недељама пре него што доведу до поремећаја процеса. А у флоти ПТФЕ измењивача топлоте, где корозија није проблем, али запрљање и механички интегритет јесте, ова технологија пружа одржив, исплатив начин-преласка са реактивног на одржавање са предвиђањем. Време скривене деградације перформанси је прошло, ера предвиђања заснованог на подацима је пред нама.