Riscul de contaminare UPW
Sistemele de apă ultra-pură din instalațiile semiconductoare și farmaceutice funcționează la rezistivitate peste 18 MΩ·cm. O scurgere de abur prin peretele unui tub schimbător de căldură-chiar și un orificiu care produce microlitri pe oră de condens-introduce solide dizolvate, silice și carbon organic în UPW. Contaminarea este detectată în aval la punctul de utilizare, după ce apa potențial contaminată a ajuns deja la echipamentele de proces sensibile. Deteriorarea napolitanelor sau a produsului este deja făcută.
Detectarea scurgerilor standard se bazează pe testarea periodică a presiunii a schimbătorului de căldură{0}}un test offline efectuat în timpul întreținerii programate. O scurgere care se dezvoltă între teste poate contamina procesul timp de săptămâni înainte de detectare.
Sondele de conductivitate integrate, montate direct în schimbătorul de căldură din PTFE în locații strategice, asigură detectarea scurgerilor în timp real-. O creștere a conductibilității la locația sondei semnalează contaminarea în câteva secunde, permițând izolarea imediată a circuitului schimbătorului afectat înainte ca apa contaminată să ajungă la echipamentul din aval.
Designul senzorului integrat
Sonda de conductivitate este o pereche de electrozi din titan sau oțel inoxidabil încorporați într-o carcasă din PTFE care se montează într-un port dedicat din colectorul de condens al schimbătorului de căldură sau din plenul de intrare a aburului. Electrozii intră în contact cu fluidul din interiorul colectorului-abur sau condens în timpul funcționării normale, sau un amestec de abur și apă de proces, dacă apare o scurgere.
Condensul de abur normal are o conductivitate foarte scăzută-de obicei 1-5 μS/cm pentru apa de alimentare a cazanului tratată corespunzător. Dacă o scurgere din tub permite UPW (sau substanța chimică de proces) să intre în spațiul de abur, conductivitatea fluidului din colector se modifică. UPW în sine are o conductivitate sub 0,055 μS/cm-mai mică decât condensul, așa că o scurgere de UPW în abur ar putea scădea de fapt conductivitatea la sondă. Prin urmare, strategia de detectare monitorizează deviația de conductivitate în oricare direcție față de linia de bază stabilită, nu doar pentru o creștere.
Pentru schimbătoarele de căldură care încălzesc soluții chimice, mai degrabă decât UPW, schimbarea conductivității este dramatică și lipsită de ambiguitate: substanțele chimice de proces care intră în spațiul de abur măresc conductivitatea de la 1-5 μS/cm la 500-5.000 μS/cm instantaneu. Sonda declanșează o alarmă în câteva secunde.
| Parametrul de proiectare | Caietul de sarcini | Motivație |
|---|---|---|
| Locația sondei | Cap de condens, în aval de fascicul de tuburi | Detectează contaminarea din orice tub care curge |
| Tipul sondei | Celulă de conductivitate de contact cu 2 electrozi | Simplu, fiabil, întreținere redusă |
| Materialul electrodului | Titan (gradul 2) sau SS316L | Compatibil cu chimia condensului de abur |
| Materialul carcasei sondei | PTFE, prelucrat din solid | Se potrivește cu materialul schimbătorului de căldură; fără probleme materiale diferite |
| Conexiune la portul sondei | PTFE filetat sau cu flanșă de 1/2" NPT | Montaj standard pentru instrumente; detasabil pentru calibrare |
| Domeniul de măsurare | 0,01-1.000 μS/cm | Acoperă linia de bază a condensului și zona de scurgeri-contaminate |
| Timp de răspuns (T90) | < 5 seconds | Permite izolarea rapidă |
| Setare de alarmă | Abatere de ±50% de la linia de bază de rulare | Detectează atât scurgerea UPW (scăderea conductibilității) cât și scurgerea chimică (creștere) |
| Interval de înlocuire a sondei | Anual (recomandat) | Previne deriva de la murdărirea electrozilor |
Strategia cu mai multe-sonde pentru localizarea scurgerilor
Într-un schimbător de căldură PTFE cu mai multe-circuite, la ieșirea de condens a fiecărui circuit independent este instalată o sondă de conductivitate. Acest lucru permite nu numai detectarea scurgerilor, ci și localizarea scurgerilor: sonda care arată deviația de conductivitate identifică circuitul care conține tubul scurs. Circuitul afectat poate fi izolat în timp ce circuitele rămase continuă să se încălzească. Producția continuă la capacitate redusă în timp ce reparația este programată.
Pentru schimbătoarele mari cu un singur circuit-, pot fi instalate mai multe sonde de-a lungul capului de condens pentru a restrânge locația scurgerii la o anumită secțiune a pachetului, reducând numărul de tuburi care trebuie inspectate în timpul reparației.
Integrarea sistemului de control
Sondele de conductivitate se conectează la un transmițător de conductivitate cu mai multe-canal sau direct la PLC/DCS al instalației prin ieșiri analogice de 4-20 mA. Sistemul de control monitorizează continuu fiecare canal al sondei, comparând conductivitatea măsurată cu o linie de bază medie mobilă calculată în ultimele 24 de ore de funcționare normală.
Alarmele de abatere sunt configurate cu două niveluri: un nivel de avertizare (±30% față de linia de bază) care alertează operatorii să investigheze și un nivel critic (±50% față de linia de bază) care închide automat supapa de izolare a aburului de pe circuitul afectat și deschide o derivație pentru a devia condensul potențial contaminat din returul apei de alimentare a cazanului.
Logica de alarmă include o întârziere de timp (de obicei 10-30 de secunde) pentru a preveni alarmele neplăcute de la fluctuațiile tranzitorii de conductivitate în timpul pornirii sau modificările sarcinii.
Rezumat
Schimbătoarele de căldură din PTFE cu sonde de conductivitate integrate oferă-detecția scurgerilor în timp real pentru apă ultra-pură și aplicații de încălzire chimică de înaltă-puritate. Sondele instalate la ieșirea de condens a fiecărui circuit detectează abaterile de conductivitate față de linia de bază în câteva secunde de la o scurgere a tubului, permițând izolarea imediată înainte ca fluidul contaminat să ajungă în procesele din aval.
Strategia cu mai multe-sonde localizează scurgerea într-un anumit circuit, permițând funcționarea parțială continuă în timp ce reparația este programată. Monitorizarea-în timp real elimină fereastra de risc inerentă testării periodice a presiunii offline.
Asistența tehnică pentru specificația schimbătorului de căldură PTFE a sondei de conductivitate integrată este disponibilă la prezentarea chimiei fluidului de proces, a conductibilității normale a condensului de abur, a cerințelor de răspuns la alarmă și a specificațiilor interfeței sistemului de control.
