Tveganje kontaminacije UPW
Sistemi ultra{0}}čiste vode v polprevodniških in farmacevtskih obratih delujejo pri upornosti nad 18 MΩ·cm. Puščanje pare čez steno cevi izmenjevalnika toplote-celo luknjica, ki proizvaja mikrolitre kondenzata na uro-vnaša raztopljene trdne snovi, silicijev dioksid in organski ogljik v UPW. Kontaminacija se odkrije navzdol na točki uporabe, potem ko je potencialno onesnažena voda že dosegla občutljivo procesno opremo. Škoda na rezinah ali izdelku je že narejena.
Standardno odkrivanje puščanja temelji na občasnem tlačnem testiranju izmenjevalnika toplote-preskusu brez povezave, ki se izvaja med načrtovanim vzdrževanjem. Puščanje, ki se razvije med testi, lahko kontaminira proces tedne pred odkritjem.
Vgrajene sonde prevodnosti, nameščene neposredno v PTFE izmenjevalniku toplote na strateških lokacijah, zagotavljajo-odkrivanje puščanja v realnem času. Povečanje prevodnosti na mestu sonde signalizira kontaminacijo v nekaj sekundah, kar omogoča takojšnjo izolacijo prizadetega vezja izmenjevalnika, preden onesnažena voda doseže nadaljnjo opremo.
Integrirana zasnova senzorja
Sonda prevodnosti je par elektrod iz titana ali nerjavečega jekla, vgrajenih v ohišje iz PTFE, ki se namesti v namensko odprtino v zbiralniku kondenzata toplotnega izmenjevalnika ali plenumu za vstop pare. Elektrode pridejo v stik s tekočino znotraj razdelilne-pare ali kondenzata med običajnim delovanjem ali z mešanico pare in tehnološke vode, če pride do puščanja.
Običajni parni kondenzat ima zelo nizko prevodnost-običajno 1-5 μS/cm za pravilno obdelano napajalno vodo kotla. Če zaradi puščanja cevi UPW (ali procesna kemikalija) vstopi v parni prostor, se prevodnost tekočine v zbirni zbirki spremeni. Sama UPW ima prevodnost pod 0,055 μS/cm-nižjo od kondenzata, zato lahko uhajanje UPW v paro dejansko zmanjša prevodnost na sondi. Strategija zaznavanja torej spremlja odstopanje prevodnosti v obe smeri od uveljavljene osnovne vrednosti, ne le povečanja.
Pri toplotnih izmenjevalnikih, ki segrevajo kemične raztopine namesto UPW, je sprememba prevodnosti dramatična in nedvoumna: procesne kemikalije, ki vstopajo v parni prostor, takoj povečajo prevodnost z 1–5 μS/cm na 500–5000 μS/cm. Sonda v nekaj sekundah sproži alarm.
| Parameter oblikovanja | Specifikacija | Utemeljitev |
|---|---|---|
| Lokacija sonde | Zbiralnik kondenzata, za snopom cevi | Zazna kontaminacijo iz katere koli puščajoče cevi |
| Vrsta sonde | Prevodna celica v stiku z 2 elektrodama | Enostavno, zanesljivo, malo vzdrževanja |
| Material elektrod | Titan (razred 2) ali SS316L | Združljivo s kemijo parnega kondenzata |
| Material ohišja sonde | PTFE, obdelan iz trdne snovi | Ujema se z materialom izmenjevalnika toplote; brez različnih materialnih težav |
| Povezava vrat sonde | 1/2" NPT PTFE z navojem ali prirobnico | Standardna oprema instrumentov; odstranljiv za kalibracijo |
| Merilno območje | 0,01–1000 μS/cm | Zajema izhodiščno vrednost kondenzata in območje onesnaženosti-z uhajanjem |
| Odzivni čas (T90) | < 5 seconds | Omogoča hitro izolacijo |
| Nastavljena vrednost alarma | ±50 % odstopanje od tekoče osnovne črte | Zazna puščanje UPW (zmanjšanje prevodnosti) in puščanje kemikalij (povečanje) |
| Interval menjave sonde | Letno (priporočeno) | Preprečuje odnašanje zaradi umazanije elektrod |
Strategija več-sond za lokalizacijo puščanja
V večkrožnem PTFE toplotnem izmenjevalniku je sonda prevodnosti nameščena na izhodu kondenzata vsakega neodvisnega kroga. To ne omogoča le odkrivanja puščanja, temveč tudi lokalizacijo puščanja: sonda, ki pokaže odstopanje prevodnosti, identificira, v katerem krogu je cev, ki pušča. Prizadeto vezje je mogoče izolirati, medtem ko se ostala vezja še naprej segrevajo. Proizvodnja se nadaljuje z zmanjšano zmogljivostjo, medtem ko je popravilo načrtovano.
Pri velikih izmenjevalnikih z enim-krogom je mogoče namestiti več sond vzdolž zbiralnika kondenzata, da zožite mesto puščanja na določen del snopa, s čimer zmanjšate število cevi, ki jih je treba pregledati med popravilom.
Integracija nadzornega sistema
Sonde za prevodnost se povežejo z več-kanalnim oddajnikom prevodnosti ali neposredno s PLC/DCS v objektu prek analognih izhodov 4–20 mA. Nadzorni sistem neprekinjeno spremlja vsak kanal sonde in primerja izmerjeno prevodnost z osnovno linijo drsečega povprečja, izračunanega v zadnjih 24 urah običajnega delovanja.
Alarmi za odstopanje so konfigurirani z dvema nivojema: opozorilni nivo (±30 % od izhodišča), ki operaterje opozori na preiskavo, in kritični nivo (±50 % od izhodišča), ki samodejno zapre parni izolacijski ventil na prizadetem krogu in odpre obvod za preusmeritev potencialno onesnaženega kondenzata iz povratne napajalne vode kotla.
Logika alarma vključuje časovno zakasnitev (običajno 10–30 sekund), da prepreči moteče alarme zaradi prehodnih nihanj prevodnosti med zagonom ali spremembami obremenitve.
Povzetek
Toplotni izmenjevalniki iz PTFE z vgrajenimi sondami za prevodnost zagotavljajo-odkrivanje puščanja v realnem-času za aplikacije ultra-čiste vode in visoko{2}}čistega kemičnega ogrevanja. Sonde, nameščene na izhodu kondenzata vsakega tokokroga, zaznajo odstopanja prevodnosti od izhodišča v nekaj sekundah po puščanju cevi, kar omogoča takojšnjo izolacijo, preden onesnažena tekočina doseže nadaljnje procese.
Strategija več-sond lokalizira puščanje v določenem tokokrogu, kar omogoča nadaljevanje delnega delovanja med načrtovanim popravilom. Spremljanje-v realnem času odpravlja okno tveganja, ki je značilno za periodično testiranje tlaka brez povezave.
Inženirska podpora za specifikacijo PTFE toplotnega izmenjevalnika integrirane sonde prevodnosti je na voljo po predložitvi kemije procesne tekočine, normalne prevodnosti parnega kondenzata, zahtev glede odziva na alarm in specifikacij vmesnika krmilnega sistema.
