Mitä IoT-anturitekniikoita on tulossa ennakoivaa huoltoa varten PTFE-lämmönvaihdinkalustoille?

Lämmönvaihtimen suorituskyky laskee normaalisti hiljaa, kunnes vuoto tai tukos pysäyttää tuotannon. Nyt edullisia-langattomia antureita voidaan asentaa PTFE-vaihtimiin, jotka tarkkailevat jatkuvasti elintoimintojaan ja lähettävät tietoja algoritmeille, jotka ennustavat vaaran päiviä tai viikkoja etukäteen. Lupaus on siirtymässä "ajoa-to-epäonnistumiseen" "säilytä-on-ennustus", ja uusien IoT-anturiteknologioiden kehitys mahdollistaa tämän siirtymän fluoripolymeerilämmönvaihdinkalustoille. Laitosten käyttäjille, joilla on useita PTFE-kuori{8}}- ja-putkivaihtimia suolanpoistossa, kemiallisessa käsittelyssä tai pinnan viimeistelyssä, nämä tekniikat tarjoavat skaalautuvan tien paremman käytettävyyden ja alempien elinkaarikustannusten saavuttamiseen.

Sensor Suite: tarkoituksenmukainen-rakennettu, ei--tunkeileva, langaton
Perinteisesti lämmönvaihtimien valvonta tapahtuu manuaalisilla tulo-/poistolämpötilojen ja painemittareiden lukemilla, yleensä viikoittain tai kuukausittain. Tämä ajoittainen tiedonkeruu korvataan jatkuvalla, automatisoidulla tunnistuksella ja IoT-pohjaisella ennakoivalla ylläpidolla. Tyypillinen anturisarja PTFE-lämmönvaihtimelle sisältää:

Kiinnitä-lämpötila-anturit – Kiinnitetty sekä vaipan että putken puolen tulo- ja poistoputkiin Ei--tunkeilevat mallit kiinnitetään putken ulkoseinään keskeyttämättä prosessia. Nämä anturit soveltuvat yhtä hyvin PTFE-vaihtimiin, joissa on muovikuoret tai vuoratut teräskuoret.

Paine-eroanturit - Kuoren puolen suuttimien poikki ja putken puolen suuttimien poikki . Näitä käytetään painehäviön arvioimiseen; tärkeä merkki likaantumisesta tai muutoksista virtauksen jakautumisessa. Langattomat paine-erolähettimet tarjotaan 3–5 vuoden paristoilla.

Langattomat tärinäanturit - Asennettu suoraan vaipan pintaan tulosuuttimen läheisyyteen tai putkinipun keskelle. Kiihtyvyysmittarit havaitsevat poikkeavia värähtelyjä, jotka johtuvat virtauksen-aiheuttamasta tärinästä, ohjauslevyn kolinasta, törmäysvaurioista tai kiinnittämättömistä putkituista.

Kaikki anturit kommunikoivat paikalliseen yhdyskäytävään käyttämällä vähän virtaa{0}}langattomia protokollia, kuten LoRaWAN, Zigbee tai Bluetooth Mesh. Yhdyskäytävä kerää tiedot ja siirtyy pilvi-pohjaiselle analytiikka-alustalle. IoT-jälkiasennussarja voidaan asentaa iltapäivällä olemassa olevaan PTFE-vaihtimeen ilman hitsausta, porausta tai prosessin pysäyttämistä.

Pilvianalyysi – raakatiedoista epäonnistumisennusteisiin
Aikaisempaan suoritukseen perustuvat koneoppimismallit käyttävät kerättyä dataa – lämpötilaerot, painehäviöt, värähtelyspektrit. IoT-anturin ennakoivan ylläpidon PTFE-lämmönvaihdinjärjestelmän analytiikkakerros suorittaa erilaisia ​​tehtäviä:

Likaantumisen havaitseminen ja erottaminen
Likaantuminen kuoren puolella on osoitus kuoren -puolen painehäviön hitaasta jatkuvasta kasvusta ja lasketun kokonaislämmönsiirtokertoimen (U--arvon) asteittaisesta laskusta. Jos painehäviö kasvaa ja lämpötilaero putken puolella pysyy vakiona, likaantuminen voi olla putkien sisällä. Malli analysoi reaaliaikaisia ​​lukemia perusviivalla, joka muodostuu vaihtimien puhtaan uuden tilan aikana.

Koneoppimisalgoritmit voivat havaita varhaisen likaantumisen pienet ominaisuudet paljon ennen kuin käyttäjä näkisi 5 prosentin suorituskyvyn heikkenemisen. Esimerkiksi ennustettu hälytys aktivoituu 2 %:n viikoittaisen kuoren puolen ΔP:n kasvulla, mikä olisi huomaamaton analogisella mittarilla, mutta ilmeinen suoratoistotiedoissa. Ja järjestelmä ehdottaa puhdistusta seuraavan käytettävissä olevan aikataulun mukaisen huoltoikkunan yhteydessä suunnittelemattoman seisokkiajan sijaan.

Tärinätunnistuskuviot
PTFE-putkiniput ovat joustavampia kuin metalliset niput ja siksi alttiita virtauksen synnyttämälle tärinälle joillakin virtausnopeuksilla. Tasainen matalataajuinen värähtely (esim. . 10-30 Hz) voi tarkoittaa, että putket iskevät ohjauslevyjä vasten; korkeamman taajuuden värähtely voi tarkoittaa ohjauslevyn kolinaa löysästä raidetangosta. IoT-alusta oppii terveen koneen normaalin värähtelytunnisteen ja hälyttää, jos siinä on vaihtelua. Jos tärinän amplitudit saavuttavat kynnyksen tietyn ajan, hälytys nostetaan tarkastusta varten.

Lämpötilan risti-/epäsymmetriahälytykset
Vastavirtakäytössä lämpötilan lähestymistapa (kuuma otto miinus kylmä ulosvirtaus) on suoraan verrannollinen tehokkuuteen. Kasvava lähestymistapa ilman virtausnopeuksien muutosta osoittaa lämmönsiirtoalueen menetystä, joka voi johtua likaantumisesta, ohitusvuodosta tai putken tukkeutumisesta. IoT-alusta voi havaita lämpötilaristikon (kylmä ulostulo kuuman ulostulon yläpuolella tai kuuma ulostulo kylmän sisääntulon alapuolella) ja varoittaa käyttäjiä välittömästi.

IoT-valvonta: PTFE:lle ominaiset edut
PTFE-lämmönvaihtimissa on erikoisominaisuuksia, jotka helpottavat anturin käyttöä ja tekevät tiedoista luotettavampia:

Korroosionkestävyys - PTFE-vaihtimissa, joissa on muovi- tai PTFE{1}}vuorattu kuori, ei esiinny ulkoista korroosiota. Anturit on asennettu puhtaille, vakaille pinnoille ja ulkokuoressa ei ole korroosiota tai hilseilyä, joka voisi häiritä tärinämittauksia. PTFE-vuorauksella varustetuissa teräskuorissa kosketin on kemiallisesti inertti.

E

Alhainen lämpömassa - Ohuet PTFE- tai PTFE{1}}-vuoratut seinät sallivat lämpötilan muutosten liikkumisen nopeasti, joten lämpötila-anturien kiinnitys{2}}reagoi prosessin dynamiikkaan.

Nämä ominaisuudet mahdollistavat erittäin toistettavat anturilukemat PTFE-vaihtimesta ja johtavat anturin lukemiin, jotka korreloivat voimakkaasti sisäisten olosuhteiden kanssa, mikä mahdollistaa koneoppimismallin koulutuksen puhtaiden, ennustettavien tietojen perusteella.

Käyttöönoton taloustiede: miljoonista dollareista keskikokoisiin laivastoihin
Aiemmin ennakoivia kunnossapitoratkaisuja sovellettiin vain suuriin ja tärkeisiin omaisuuseriin. Täydet instrumentointilaitteet liitettyine antureineen, omistettu tiedonkeruujärjestelmä ja erikoistunut analytiikkaohjelmisto voivat maksaa 20 000–20 000–50 000 dollaria vaihdinta kohden. Täydellisen jälkiasennussarjan (kolme lämpötila-anturia, kaksi paine-eroanturia, yksi tärinäanturi ja yhdyskäytävä) yksikköhinta on laskenut noin 1 500–5 000 euroon uusien IoT-anturitekniikoiden ansiosta.

Kustannukset ovat tarpeeksi alhaiset käytettäväksi keskikokoisissa{0}}vaihtimissa, ei vain miljoonan dollarin yksiköissä. IoT-toteutus 20 PTFE-vaihtimella varustetun kemian- tai suolanpoistolaitoksen kaikkeen omaisuuteen on 30 000–100 000 pääomasijoitus. Sijoitetun pääoman tuotto saadaan:

Vähemmän seisokkeja - Ennakoivan hälytyksen avulla voit järjestää siivouksen tai korjaukset suunniteltujen seisokkien aikana, jotta vältyt odottamattomilta pysähdyksiltä.

pidentyneet puhdistusvälit - Jos tiedot osoittavat likaantumisen kehittyvän hitaasti, puhdistusaikaa voidaan pidentää turvallisesti säästäen kemikaaleja ja työvoimaa.

Estetty katastrofaaliset viat - Tärinäanturit voivat havaita löysän välilevyn, joka voi hieroa PTFE-letkun läpi, jos sitä jätetään käsittelemättä ja aiheuttaa risti-kontaminaatiovuodon.

Eräs kemiallinen prosessori ilmoitti, että suunnittelemattomien huoltotapahtumien määrä väheni 70 % kahdessa vuodessa, ja järjestelmä maksoi itsensä takaisin yhdeksässä kuukaudessa sen jälkeen, kun IoT-anturit oli asennettu kuuteen PTFE-vaihtimeen.

Edge Computing ja Digital Twins: Roolit
Nykypäivän järjestelmissä on reunalaskentalaitteita, jotka suorittavat jonkin verran alkutietojen käsittelyä yhdyskäytävässä ja välittävät vain tärkeitä tapahtumia tai poikkeavuuksia pilveen. Tämä säästää kaistanleveyttä ja antaa reaaliaikaisia ​​hälytyksiä jopa ajoittaisen Internet-yhteyden sattuessa. Jotkut kehittyneet järjestelmät luovat myös "digitaalisen kaksoiskappaleen" jokaisesta PTFE-vaihtimesta-dynaamisen simulaatiomallin, joka toimii fyysisen yksikön rinnalla. Digitaalinen twin ennustaa odotetut lämpötilat ja paineet nykyisten virtausnopeuksien ja imuolosuhteiden funktiona. Mikä tahansa pysyvä ero havaitun ja ennustetun suorituskyvyn välillä on hälytys.

PTFE-vaihtimissa, joissa putken muodonmuutos ja viruminen tapahtuvat hitaasti, digitaalinen kaksois voi jäljitellä putken geometrian progressiivista muutosta ja sen vaikutusta painehäviöön. Tämä auttaa järjestelmää erottamaan luonnollisen ikääntymisen ja kehittyvän vian välillä.

Haasteet ja huomioita käytännössä
Tekniikka on edistynyt, mutta… On vielä tiettyjä haasteita:

Anturin teho ja sijoitus Paristoilla toimivilla langattomilla antureilla on rajallinen käyttöikä. Tämä tarkoittaa, että syrjäisissä tai vaikeapääsyisissä paikoissa paristot on vaihdettava osana huoltoa. Mutta akut ovat nyt vakiona viisi-vuotta.

Tietoturva ja integrointi - Pilvi-pohjainen analytiikka tarvitsee suojatun linkin tehdasverkkoon. Jotkut tilat valitsevat-tilojen palvelimia tai suljetun-silmukan reunajärjestelmiä. Useimmat myyjät myyvät molempia.

Koulutus ja muutosten hallinta - Käyttäjien on luotettava ennakoituihin hälytyksiin ja mukautettava huoltorutiineja. Kun se toteutetaan tehokkaasti, se sisältää kojelaudat ja mobiilihälytykset, joissa on selkeitä ja toimivia neuvoja.

Tulevaisuus: Itse{0}}kalibroivat energian-korjuuanturit
Kehittyvät anturiteknologiat lupaavat huomattavasti alhaisemmat kokonaiskustannukset. Pietsosähköiset energiankeruu (mekaaninen tärinä sähköksi) värähtelyanturit eliminoivat akut kokonaan. Itse-kalibroivat lämpötila-anturit, jotka arvioivat tuloksiaan sisäänrakennetun-viitteen perusteella, eivät vaadi manuaalista vahvistusta. 5G:n ja matalan{6}}maan kiertoradan-satelliittiyhteyden lisääntyessä jopa kaukaisiin kohteisiin asennetuilla PTFE-vaihdinasennuksilla on luotettava tiedonsiirto.

Johtopäätös
PTFE-vaihtimien ennakoiva huolto demokratisoi kehittyneen analytiikan, parantaa käytettävyyttä ja alentaa käyttöiän kustannuksia IoT:n ansiosta. Salaisuus on muuttaa raakadata käyttökelpoisiksi ylläpitotiedoiksi. Langattomat tärinä-, lämpötila- ja paineanturit voidaan asentaa häiritsemättä ja verkottaa pilvianalyysiin, jotta ne havaitsevat likaantumisen, välilevyvauriot ja virtauksen ohitukset päiviä tai viikkoja ennen kuin ne johtavat prosessin häiriintymiseen. Ja PTFE-lämmönvaihtimien kalustoissa, joissa korroosio ei ole ongelma, mutta likaantumista ja mekaanista eheyttä ovat, tämä tekniikka tarjoaa käyttökelpoisen, kustannustehokkaan tavan siirtyä reaktiivisesta ennakoivaan huoltoon. Hiljaisen suorituskyvyn heikkenemisen aika on ohi, datapohjaisen ennustamisen aikakausi on käsillämme.