Thermal Cycling Cost Driver
Keemilise reaktori küttesüsteem töötab 25 kraadist 150 kraadini ja tagasi kaks korda päevas – 730 täisküttetsüklit aastas. Iga tsükkel pingestab soojusvaheti materjale soojusülekande pinna ja konstruktsioonialuse vahelise erineva soojuspaisumise kaudu.
Klaa Klaasil ja terasel on erinevad soojuspaisumistegurid: klaasil 3-6 × 10⁻⁶/kraadi, terasel 12-15 × 10⁻⁶/ kraadi. 2–4-kordne erinevus tähendab, et iga termotsükli jooksul klaas ja teras paisuvad ja tõmbuvad kokku erineva kiirusega. Klaasi-terase liidesel tekib nihkepinge.
PTFE soojusvahetitel pole liidest. Torusein on homogeenne fluoropolümeer. Soojuspaisumine toimub kogu seina paksuse elastse deformatsiooniga. Diferentsiaalstressi ei teki. Selle fundamentaalse erinevuse hoolduskulude mõju seadmete kasutusiga aastakümnetes mõõdetuna on märkimisväärne.
Klaasi lõhenemisvea režiim
Korduva termilise tsükli korral põhjustab kumulatiivne nihkepinge klaas-terase liidesel progresseeruvaid kahjustusi. Mikro-praod tekivad mikroskoopilistel defektidel klaasimull{3}}, kandmisel või algsest valmistamisel tekkinud õhukestest täppidest. Iga termotsükkel pikendab pragusid veidi.
Lõpuks ühenduvad praod ja terasest aluspinnast eraldub klaasitükk. See on lõhenemine. Purustatud ala puutub palja terasega kokku protsessikemikaaliga. Happetöös teras korrodeerub kiiresti. Korrosiooniproduktid võivad protsessi saastada. Avatud ala kasvab, kui kemikaal õõnestab külgnevat klaasi. Soojusvaheti tuleb ümberklaasimiseks kasutusest välja võtta.
Klaasimine ei ole väliremont. Kogu soojusvaheti tuleb eemaldada, saata spetsialiseeritud rajatisse, eemaldada ülejäänud klaasist, uuesti klaasida, põletada, katsetada ja tagastada. Protsess kestab 4-8 nädalat. Tootmine kaob selleks ajaks, välja arvatud juhul, kui saadaval on varuvaheti. Varu-ostetud, hoiustatud ja hooldatud kulud peavad sisalduma elutsükli kuludes.
Tabel 1: hoolduskulude võrdlus 10 aasta jooksul (730 soojustsüklit aastas, 25–150 kraadi)
| Hoolduskulude element | Klaas-vooderdatud teras | PTFE |
|---|---|---|
| Klaasvoodri eeldatav eluiga termilise tsükli korral (aastates) | 3-6 | N/A (pole vooder) |
| Üle 10 aasta kestnud ürituste läbivaatamine | 1-3 | 0 |
| Ümberklaasimise kulu ürituse kohta (% uutest seadmetest) | 50-80% | N/A |
| Seisakud iga taasklaasimise sündmuse kohta (nädalad) | 4-8 | N/A |
| Vajalik varuvaheti | Jah (tootmise säilitamiseks klaasimise ajal) | Ei |
| Iga-aastane ülevaatuse maksumus | Mõõdukas (sädemete test klaasidefektide tuvastamiseks) | Madal (visuaalne + ultraheli paksus) |
| Väliremondi võimalus | Puudub (klaasikahjustused=tehase remont) | Jah (toru ühendamine või asendamine) |
| Remondi seisak väiksemate kahjustuste korral | Nädalad (tehaseklaas) | Töötunnid (väliremont) |
| 10 aasta hoolduskulud kokku (suhteline) | 2-4× esialgne varustuse maksumus | 0,1-0,3× esialgne varustuse maksumus |
Väliremondi eelis
Kui PTFE-soojusvaheti torul tekib leke-tavaliselt pärast mitmeaastast töötamist, mis on tingitud libisemishõrenemisest-, tehakse remont kohapeal. Kahjustatud toru tuvastatakse survetesti abil. See on mõlema päise külge ühendatud PTFE-pistikutega. Vaheti naaseb tööle mõne tunni jooksul, töötades veidi vähendatud võimsusega.
Kui võimsuse vähenemine ühendamise tõttu on vastuvõetamatu, saab kahjustatud toru või torukimbu osa järgmise plaanilise hooldusseiskamise ajal välja vahetada. Vahetamine on mehaaniline: keerake lahti surveliitmikud, eemaldage kahjustatud toru, sisestage uus toru, keerake liitmikud uuesti-momenti. Spetsiaalseid rajatisi pole vaja. Remondi viivad lõpule tehase hoolduspersonal, kasutades standardseid tööriistu.
See välja parandatavus välistab vajaduse varuvaheti järele. See välistab tehase ümberklaasimise 4–8-nädalase tootmisseisaku. See võimaldab hooldust planeerida ja kontrollida, mitte klaasirikke sündmustest.
Kontrollimise lihtsuse kontrast
Klaasist{0}}vooderdatud teras nõuab klaasidefektide tuvastamiseks perioodilist sädemete testimist. Kõrgepinge sond juhitakse üle klaaspinna; säde viitab defektile, mis tungib teraseni. Test nõuab, et soojusvaheti oleks tühi ja kuiv. See on aeganõudev-ja tuvastab ainult juba olemasolevad vead-ei saa ennustada, millal järgmine defekt tekib.
PTFE-soojusvahetiid kontrollitakse seina paksuse ultrahelimõõtmise teel-kiire, mittepurustav ja toimiv ilma soojusvahetit kasutusest eemaldamata. Mõõtmised jälgivad roomamise hõrenemise aeglast ja prognoositavat progresseerumist. Tulevase seina paksuse saab prognoosida praeguste mõõtmiste põhjal, mis võimaldab väljavahetamist aastaid ette planeerida.
Kokkuvõte
PTFE-soojusvahetid pakuvad oluliselt madalamaid hoolduskulusid kui klaas{0}}vooderdatud teras termilise tsükliga teenustes, kuna PTFE-l pole vooderdust, mis ei eraldu, ei ole erinevat materjalist liideseid väsimiseks ja kohapeal{1}}remonditav konstruktsioon, mis välistab vajaduse tehase uuesti klaasimise ja varuvahetite järele. 10-aastase perioodi jooksul on PTFE hoolduskulud 0,1–0,3 korda suuremad kui algsed seadmed, võrreldes klaasvoodriga terase puhul 2–4 korda.
Võimalus parandada PTFE soojusvahetid välitingimustes tundide jooksul, võrreldes klaasi taasklaasimiseks vajalike nädalatega, annab tootmise kättesaadavuse eelised, mis sageli ületavad otsese hoolduskulude kokkuhoiu.
Termotsüklilise soojusvaheti materjali valiku tehniline analüüs on saadaval töötemperatuuri vahemiku, tsükli sageduse, protsessikeemia, jooksvate hoolduskulude ja tootmisseisaku kuluandmete esitamisel.
