Повышение экономической эффективности теплообменных установок

Сегодняшняя статья предоставлена EmersonExchange365.

Теплообменники получили широкое применение в области химического производства, благодаря таким процессам, как охлаждение, испарение, абсорбция, кристаллизация и другие. Cо временем из-за загрязнения, в том числе коррозии, эффективность теплообменников снижается, приводя к росту расхода энергии для обеспечения техпроцесса.

Условия применения и технологическая среда значительно влияют на конструкцию теплообменника. Самые распространенные из них: кожухотрубчатые, пластинчатые, ребристые.

Несмотря на существенные внешние отличия теплообменных аппаратов, экономическую эффективность составляют три ключевых показателя:

  • Стоимость содержания теплообменной установки, включая трудозатраты обслуживающего персонала, подготовку теплоносителя и использование топлива для обеспечения необходимого теплообмена
  • Коэффициент теплопередачи и скорость деградации качества теплообмена
  • Риск возникновения чрезвычайных ситуаций и взысканий за нарушение норм безопасности и экологии

Эксплуатация теплообменника в сложных условиях со временем может привести к его загрязнению, что является основной причиной снижения энергоэффективности производства.

Загрязнение приводит к следующим последствиям:

  • замедления и остановы в работе;
  • увеличение энергопотребления;
  • невыполнение производственных планов;
  • увеличение объема выбросов;
  • учащение периодичности технического обслуживания;
  • возможное повреждение оборудования, находящегося на последующих этапах технологического процесса.

На среднем предприятии устранение даже небольшого процента загрязнения может ежегодно обеспечивать существенную экономию. Исходя из опыта работы с заказчиками и данных из многочисленных отраслевых изданий потенциальные риски на технологической линии с теплообменными установками достигают следующих значений (подробнее в инфографике):

Параметры мониторинга состояния теплообменника

Обеспечение измерений параметров технологического процесса в критических точках теплобменников позволяет включать их в систему планирования ресурсами предприятия – ЕАМ. Применение ЕАМ-систем ориентировано на сокращение затрат технического обслуживания и ремонта без снижения уровня надежности, либо повышение производственной эффективности без увеличения затрат.

Мониторинг теплообенника по средством ЕАМ сводится к расчету основных показателей состояния установки:

  • Тепловая нагрузка по горячей стороне
  • Тепловая нагрузка по холодной стороне
  • Ошибка тепловой нагрузки
  • Средняя тепловая нагрузка
  • Коэффициент теплопередачи
  • Откорректированный коэффициент теплопередачи
  • Коэффициент загрязнения
  • Стоимость потерь

Полный коэффициент теплопередачи
Позволяет оценить эффективность теплопередачи в теплообменнике. Чем выше коэффициент, тем лучше производительность теплообменника. На коэффициент теплопередачи теплообменника влияют изменения расходов с горячей и холодной стороны.

Ошибка тепловой нагрузки
Ошибкой тепловой нагрузки теплообменника является измерение разницы тепловых нагрузок с горячей и холодной сторон. Это значение должно быть близким к нулю. Если ошибка тепловой нагрузки превышает 5-10%, оператор должен проверить правильность физических постоянных для обеих сторон теплообменника, а также значения расходов и температур. Ошибка тепловой нагрузки рассчитывается в виде процентного отношения к средней тепловой нагрузке теплообменника.

Коэффициент загрязнения
EAM теплообменника измеряет величину загрязнения путем сравнения текущего коэффициента теплопередачи относительно  коэффициента теплопередачи чистого теплообменника. Потери тепла измеряются с регулярными интервалами времени (дни или месяцы) и отображаются на графиках. Так же рассчитывается увеличение затрат из-за потери производительности и отображается общая наработка с момента последней чистки.

Прогноз
Поскольку загрязнение происходит в течение долгого периода времени, система EAM предсказывает его. Значительное увеличение загрязнения определяется путем сравнения ежедневной скорости изменения загрязнения с ежемесячной скоростью.

Очистка теплообменника
ЕАМ теплообменника рекомендует оператору время для выполнения очистки или ремонта теплообменника. Эта сигнализация генерируется при высокой разности давлений на горячей или холодной стороне и срабатывании сигнализации по высокому коэффициенту загрязнения.

Комплекс мер повышения эксплуатационной готовности теплообменного оборудования

  • Объединение информации о состоянии оборудования и качества технологического процесса — наблюдайте за параметрами установки и процесса с единого рабочего места оператора в реальном времени: анализ трендов, аварийное оповещение, история событий, индикаторы ключевых показателей производительности и расчеты для статистического контроля.
  • Раннее оповещение о возможных неисправностях и рисках для безопасности — узнавайте, когда элементы теплообменника достигают расчётных пределов по основным характеристикам, а также о нежелательных утечках технологической среды или теплоносителя.
  • Повышение экономической и технической эффективности обслуживания — получайте информацию о динамике изменения работоспособности оборудования и о непредвиденном загрязнении на ранних этапах, а так же рекомендации по очистке теплообменников и техническому обслуживанию оборудования в экономически выгодное время.
  Предотвращение неисправности вентиляторов в системах воздушного охлаждения снижает расходы на ремонт в среднем на 30%.

Автоматизированные решения для мониторинга воздуходувок контролируют механические параметры оборудования и оповещают персонал об ухудшении процесса охлаждения с выявлением возможной причины этого события.

 

  Повышение качества контроля температурных параметров без необходимости изменений конструкции установки, используя высокоточный беспроводной преобразователь с накладным температурным сенсором Rosemount X-Well.

Беспроводные технологии значительно снизили стоимость реализации мониторинга состояния технологического оборудования. Беспроводные устройства могут быть установлены в труднодоступных местах и в местах, считающихся, в общепринятом смысле, излишне затратными для контроля параметров.

  Снижение риска незапланированного останова, благодаря постоянному мониторингу состояния клапанов, не допуская их неисправности.
  Мониторинг образования коррозии и уменьшения толщины стенки трубопровода с помощью неинтрузивного сенсора.

Неинтрузивные сенсоры позволяют непрерывно следить за целостностью теплообменника и передавать данные в реальном времени. При использовании решений для мониторинга коррозии Permasense от Emerson нет необходимости погружать чувствительный элемент в технологический процесс.

  Снижение количества запасных приборов и рисков при проведении ремонтных работ, благодаря предложению «Приоритетное изготовление» от Emerson.

Добавить комментарий