रिकॉर्ड किए गए संचयी थर्मल चक्रों के आधार पर पीएफए हीटरों के लिए पूर्वानुमानित रखरखाव अनुसूची कैसे बनाएं?
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पीएफए हीटर ज्यादातर थकावट तंत्र के कारण विफल होते हैं - - थर्मल साइकलिंग तनाव, रेंगना, पर्यावरणीय तनाव क्रैकिंग - एक समान घिसाव नहीं। हीटर जीवन का सबसे अच्छा भविष्यवक्ता थर्मल चक्रों की कुल संख्या है (चालू से बंद या बैच से बैच तक $\\ge 30^\\circ$C का तापमान परिवर्तन) और यह कैलेंडर समय या कुल चलने वाले घंटों से बेहतर है। एक सामान्य औद्योगिक सेवा पीएफए हीटर (2 मिमी दीवार, 4 डब्ल्यू/सेमी2, 80 डिग्री तरल) के लिए विफलता का औसत चक्र 8,000-12,000 चक्र है। पूर्वानुमानित रखरखाव कार्यक्रम के निर्माण के लिए चक्र आधारित जीवन उपभोग कारक का उपयोग करके पूर्वनिर्धारित चक्र सीमा पर एक निरीक्षण या प्रतिस्थापन कार्रवाई शुरू की जा सकती है और संचयी चक्र लॉग किए जा सकते हैं। समय से पहले प्रतिस्थापन को कम करने के अलावा, यह विधि कैलेंडर-आधारित कार्यक्रमों की तुलना में अनिर्धारित विफलताओं को भी 60-80% तक कम कर देती है।
चक्र गणना दृष्टिकोण
तापीय चक्र को हीटर की सतह पर सबसे गर्म बिंदु (अक्सर ठंडे सिरे से 10-20 सेमी ऊपर) पर 30 डिग्री या उससे अधिक के तापमान में परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया जाता है। हीटर में सीटू तापमान सेंसर की कमी के मामले में, प्रक्रिया नियंत्रक का उपयोग चक्र का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है: हर बार जब हीटर 30 मिनट से अधिक समय तक बंद रहने के बाद सक्रिय होता है (शीथ लगभग परिवेश तक ठंडा हो चुका होगा) तो एक चक्र की गणना करें। बैच प्रक्रियाओं के लिए जहां टैंक बैच रन के बीच पूरी तरह से ठंडा हो जाता है, प्रत्येक बैच एक चक्र होता है। स्थिर तापमान लेकिन टैंक को ठंडा करने वाली दैनिक सफाई (सीआईपी) के साथ निरंतर प्रक्रियाओं के लिए प्रति सफाई कार्यक्रम में चक्रों की गणना करें। आंतरायिक हीटिंग वाली प्रक्रियाओं के लिए (उदाहरण के लिए हिस्टैरिसीस के साथ सेटपॉइंट) केवल चक्रों की गणना करें जब तापमान सेटपॉइंट से 15 डिग्री से अधिक नीचे चला जाता है, जैसे कि मामूली परिवर्तन (5-10 डिग्री) को संपूर्ण चक्र नहीं माना जाता है।
हीटर कॉन्टैक्टर में एक बुनियादी इलेक्ट्रोमैकेनिकल काउंटर (टोटलाइज़िंग रिले) लगाकर रिकॉर्डिंग चक्र बनाया जा सकता है। यदि संपर्ककर्ता 30 मिनट से अधिक समय तक खुला रहता है, तो बंद होने पर काउंटर बढ़ जाता है। अधिक जटिल विधियाँ तापमान और बिजली को लॉग करने के लिए पीएलसी या डेटा रिकॉर्डिंग सिस्टम का उपयोग करती हैं। चक्र गणना को गैर-अस्थिर मेमोरी में संग्रहित किया जाना चाहिए और हीटर बदलने पर ही रीसेट किया जाना चाहिए। एक से अधिक हीटर वाली सुविधाओं में, प्रत्येक हीटर का अपना साइकिल काउंटर (या नियंत्रण प्रणाली में एक विशिष्ट पहचानकर्ता) होना चाहिए।
जीवन उपभोग चक्र कारक
But not all cycles are created equal. The Coffin-Manson fatigue relationship for PFA (damage ∝ ΔT^2.5–3.0) suggests that a cycle with ΔT=100°C (e.g. 20°C to 120°C) causes 8–10× greater fatigue damage than a cycle with ΔT=30°C (e.g. 50°C to 80°C). Low watt density heating cycles are less damaging than high watt density (>4 W/cm^2) ताप चक्र। यदि चक्र के कुछ भाग के लिए हीटर सूखा (हवा के संपर्क में) है, तो इससे गंभीर क्षति होती है। इसलिए एक साधारण चक्र गणना को गंभीरता कारक द्वारा भारित किया जाना चाहिए। समतुल्य क्षति चक्र (EDC)=वास्तविक चक्र * (ΔTactual / ΔTref) n * (qactual / qref) m ΔTref=50 डिग्री n=2.5 qref=3 W/cm2 m=1.5 ΔT=80 डिग्री पर हीटर के लिए (कारक (80/50)^2.5=1.6^2.5 ≈ 4.0) और q=4 W/cm2 (कारक (4/3)^1.5=1.33^1.5 ≈ 1.5), EDC=वास्तविक चक्र x 6.0 एक ही हीटर के लिए ΔT=30 डिग्री, q=2 W/cm2 EDC=वास्तविक चक्र x (0.6)2.5 x (0.67)1.5=वास्तविक चक्र x 0.22 x 0.55=वास्तविक चक्र x 0.12।
प्रभावी पूर्वानुमानित रखरखाव के लिए अधिकांश सुविधाएं सरलीकृत गंभीरता वर्गीकरण का उपयोग करती हैं:
गंभीरता वर्ग ΔT प्रति चक्र वाट घनत्व (W/cm2) पर्यावरणीय गंभीरता क्षति गुणक (हल्के के सापेक्ष) प्रक्रिया का विशिष्ट उदाहरण
हल्का 30 - 40 डिग्री 2.5 स्वच्छ तरल, कोई थर्मल झटका नहीं 1.0× निरंतर पानी गर्म करना, स्थिर तापमान
मध्यम 40-60 डिग्री 2.5-3.5 स्वच्छ तरल, धीमी साइकिलिंग 2.5-3.5x बैच प्लेटिंग, दैनिक चक्र
गंभीर 60-80 डिग्री 3.5-5.0 मध्यम दूषण, कुछ हीट शॉक 6-10× अचार स्नान, कई बैच परिवर्तन
Extreme >80 °C or dry exposure >5.0 आक्रामक रसायन, थर्मल तनाव, शुष्क चक्र 20-50 x शमन के साथ उच्च तापमान एसिड
संचयी चक्र पूर्वानुमानित रखरखाव अनुसूची
प्रथम निरीक्षण तक गंभीरता वर्ग चक्र (दृश्य, इन्सुलेशन प्रतिरोध) निवारक प्रतिस्थापन तक चक्र (अनुमानित जीवन का 80%) औसत चक्र विफलता प्रत्याशित कैलेंडर समय समतुल्य (1 चक्र/दिन)
हल्के 5,000 10,000 15,000 से 20,{5}} से 55 वर्ष (अक्सर हीटर से अधिक समय तक जीवित रहता है)
मध्यम 2,000 4,000 5,000–8,000 5–8 वर्ष
गंभीर 800 1,500 2,000-3,500 2-5 वर्ष
अत्यधिक 200-400 500-1,000 0.5-1.5 वर्ष
पूर्वानुमानित अनुसूची कार्यान्वयन
Step 1: Fit cycle counters to all important heaters. For new installations provide heaters with a cycle counter built-in or supply a cycle counting relay in the control panel. It has to be power-loss resistant (either mechanical or battery-backed electrical). Step 2: Monitor both cycles and actual heater operation for the first 6 months. Insulation resistance testing should be carried out at 100 cycle intervals to establish a baseline link between cycles and degradation (a decline in insulation resistance from >1,000 MΩ से 100-500 MΩ गंभीर गिरावट की शुरुआत को इंगित करता है)। चरण 3: बेसलाइन के विरुद्ध उस प्रक्रिया के लिए प्रतिस्थापन सीमा को कैलिब्रेट करें। उदाहरण के लिए, यदि इन्सुलेशन प्रतिरोध 800 चक्रों पर 200 MΩ तक गिर जाता है, तो निवारक प्रतिस्थापन को 600 चक्रों (क्षरण की शुरुआत का 75%) पर सेट करें। चरण 4. प्रत्येक हीटर परिवर्तन पर चक्र गणना रिकॉर्ड करें। प्रक्रिया के लिए बेहतर गंभीरता वर्ग वर्गीकरण प्राप्त करने के लिए, कई हीटरों का औसत लें।
चक्र काउंटरों के बिना सुविधाएं परिचालन दिनों को अपेक्षित चक्र आवृत्ति से गुणा करके चक्र गणना का उचित अनुमान लगा सकती हैं। प्रति दिन एक बैच के साथ बैच प्लेटिंग प्लांट को मानते हुए, यह प्रत्येक वर्ष 300 चक्र होगा। साप्ताहिक सफ़ाई के साथ निरंतर कतार के लिए 50 चक्र/वर्ष मान लें। प्रति दिन कई चालू/बंद चक्रों वाली एक लाइन के लिए (उदा. रुक-रुक कर संचालन) एक सप्ताह के लिए वास्तविक चक्रों की गणना करें, और एक्सट्रपलेशन करें। सन्निकटन के कारण त्रुटि आम तौर पर +/- 30-50% होती है। यह कैलेंडर आधारित अनुसूचियों (त्रुटि +/- 200% या अधिक) से बेहतर है लेकिन वास्तविक चक्र गणना से भी बदतर है।
Estimate cycles from process logs for heaters in operation without cycle history. The log indicates the number of batches, cleaning cycles or power interruptions. Count 1 cycle every heating cycle (power on after >30 मिनट की छूट)। ऊपर दी गई तालिका में गंभीरता गुणक से गुणा करें: एक हीटर के लिए जो प्रति दिन 1 चक्र (1,095 चक्र) पर मध्यम गंभीरता (गुणक 3×), ईडीसी=3,285 के साथ 3 साल तक चला है। हीटर मध्यम सेटिंग पर है और इसकी जल्द ही जांच की जानी चाहिए। यदि समतुल्य क्षति चक्र निवारक प्रतिस्थापन स्तर से अधिक है तो 3 महीने के भीतर समय पर बदलें।
निष्कर्ष: चक्र आधारित शेड्यूलिंग के माध्यम से जीवन विस्तार और विफलता से बचाव
संचयी तापीय चक्रों पर आधारित एक कैलेंडर आधारित भविष्य कहनेवाला रखरखाव कार्यक्रम अनिर्धारित पीएफए हीटर विफलताओं को 60{21}}80% और समय से पहले प्रतिस्थापन को 30-50% तक कम कर देता है। प्रत्येक हीटर पर बुनियादी टोटलाइजिंग रिले (साइकिल काउंटर) लगाएं, प्रक्रिया की गंभीरता (हल्के, मध्यम, गंभीर, चरम) निर्धारित करें और निरीक्षण के लिए चक्र सीमाएं लागू करें (अपेक्षित जीवन के 50-70% पर) और निवारक प्रतिस्थापन (अपेक्षित जीवन के 80% पर)। यदि आपके पास एक प्रक्रिया के लिए कई हीटर हैं, तो चक्रों को अलग से ट्रैक करें। स्थानीय तापमान अंतर के कारण टैंक की दीवार के साथ लगे हीटर का चक्र टैंक के केंद्र की ओर स्थित हीटर की तुलना में भिन्न हो सकता है। अपेक्षित सीमा तक विफलता के साथ वास्तविक चक्रों की तुलना करके पहली हीटिंग विफलता के बाद शेड्यूल समायोजन। उन स्थानों पर जहां पीएफए हीटर विफलताएं अप्रत्याशित रही हैं, चक्र गणना की शुरूआत आमतौर पर पहले वर्ष में विफलता से संबंधित डाउनटाइम को 70-90% तक कम कर देती है। एक साइकिल काउंटर (50-150परहीटर) की लागत एक अनियोजित विफलता को रोकने के बाद वसूल की जाती है (50-150परहीटर) एक अनियोजित विफलता को रोकने के बाद वसूल की जाती है (डाउनटाइम और प्रतिस्थापन में 500-5,000)। आवश्यक प्रक्रियाओं पर पीएलसी चक्र काउंटरों का उपयोग करें और जब वे प्रतिस्थापन सीमा के 80% तक पहुंच जाएं तो उनमें स्वचालित रूप से अलार्म लगा दें। ऑपरेटर मेमोरी-थर्मल चक्र चुपचाप नहीं बनता है, और कैलेंडर समय एक खराब विकल्प है। चक्रों की गिनती करें. साइकिलें आपको सूचित करेंगी कि कब बदलना है।
