Penukar Panas Uap dan Sistem Pelacakan:Praktik Terbaik untuk Insinyur Desain

Penukar Panas Uap dan Sistem Pelacakan:Praktik Terbaik untuk Insinyur Desain

Alex Chu, UKM Sistem Uap Industri, Teknik Lapangan Swagelok

Merancang penukar panas uap atau sistem pelacakan panas uap yang tepat terlebih dahulu membutuhkan pemahaman penuh tentang karakteristik operasional di mana sistem akan berfungsi. Kinerja yang tidak memadai paling sering dikaitkan dengan kegagalan insinyur desain untuk mempertimbangkan semua karakteristik sistem uap. Tinjauan menyeluruh harus dilakukan terhadap parameter dan dokumentasi pengoperasian sistem uap. Gagal memahami konteks aplikasi biasanya menghasilkan kontrol atau pemilihan komponen sistem yang tidak tepat.

Masalah Umum Desain dan Pemilihan Produk

Dasar-dasar dasar harus dipertimbangkan ketika merancang sistem uap industri untuk menghindari kegagalan prematur atau kinerja yang buruk. Para ahli di Swagelok telah meninjau berbagai aplikasi perpindahan panas industri di berbagai lokasi dan industri dan telah menemukan masalah yang paling umum disebabkan oleh pemilihan komponen yang salah atau praktik pemasangan yang tidak tepat. Contoh soal meliputi:

• Kualitas produk akhir yang tidak dapat diterima
• Kegagalan dini komponen
• Kontrol suhu buruk
• Perpindahan panas tidak memadai
• Palu air
• Kotoran pada peralatan perpindahan panas
• Pelanggaran Kode dan Standar

Praktik Terbaik untuk Desain Sistem Steam

Mengikuti beberapa panduan sederhana dan teknik lapangan yang telah terbukti dapat membantu Anda menghindari masalah umum yang terkait dengan perancangan sistem uap industri. Praktik terbaik berikut yang tercantum di seluruh artikel ini harus ditinjau dan diimplementasikan dalam program desain, pemeliharaan, dan spesifikasi sistem uap fasilitas Anda sebelum memilih penukar panas uap dan komponen pelacakan berikutnya.

1. Hilangkan penumpukan dan sisa kondensat pasokan uap

Katup kontrol uap dirancang untuk memodulasi aliran uap antara 0 hingga 100%. Pada skenario aliran rendah atau tanpa aliran, kondensat dapat menumpuk sebelum masuk ke katup kontrol. Akumulasi kondensat sebelum katup dapat menyebabkan palu air. Selain itu, setiap kondensat yang melewati katup kontrol uap dapat menyebabkan kegagalan prematur dari katup kontrol.

Anda dapat menghilangkan penumpukan kondensat dalam beberapa cara. Memasang kaki tetesan sebelum katup, peningkatan insulasi, menilai jalur uap dengan benar, atau pemasangan pemisah uap sebelum katup hanyalah beberapa metode. Metode ini baik mencegah kondensasi di tempat pertama atau membiarkan kondensat dialihkan dari katup kontrol untuk dievakuasi dengan bantuan steam trap.

2. Ikuti panduan rasio turndown untuk katup kontrol

Komponen perpindahan panas memerlukan katup kontrol berukuran tepat untuk kontrol suhu proses dan masa pakai kursi yang efektif. Faktor utama dalam memilih katup kontrol adalah kemampuan turndown, jangkauan atau jangkauan kerja katup.

Semua katup akan memiliki sejumlah aliran tak terkendali, terutama pada rentang ekstrim dari langkah katup karena toleransi penyegelan dan linieritas aliran.

Berikut adalah beberapa panduan rasio turndown untuk katup kontrol:

• Kontrol sangkar =rasio turndown 40:1 memberikan tingkat pengendalian tertinggi.
• Katup kontrol globe =rasio turndown 30:1.
• Katup pengatur =rasio turndown 20:1.

Ukuran katup kontrol yang salah dapat menyebabkan kontrol suhu proses yang buruk, keausan prematur pada dudukan katup, dan kebisingan yang berlebihan.

3. Pasang pengukur tekanan sebelum dan sesudah katup kontrol

Pengukur tekanan memberikan informasi yang diperlukan untuk memahami kondisi di dalam sistem. Ini adalah praktik yang baik untuk memasang pengukur tekanan sebelum dan sesudah katup kontrol dan pada kaki balik kondensat setelah perangkap uap. Ini memberikan data yang akurat untuk membantu dalam memahami karakteristik tekanan uap yang melewati penukar panas uap. Selain itu, semua pengukur tekanan harus dipasang dengan siphon koil (pigtail) untuk mencegah kerusakan suhu tinggi dan katup isolasi blok ganda untuk memungkinkan perawatan.

4. Pasang pemutus vakum

Setiap sistem uap yang dapat diisolasi dari pasokan uap dan tidak terbuka ke atmosfer harus memasang pemutus vakum. Ini termasuk peralatan seperti saluran uap, ketel, pelat atau penukar panas shell and tube. Ketika uap mendingin di dalam peralatan, itu akan mengembun. Karena kondensat hanya dapat menempati hingga 1/1700 dari total volume massanya dibandingkan ketika dalam fase gas, ruang hampa akan terbentuk.

Pemutus vakum melindungi sistem uap dari ledakan saat sistem dimatikan dengan mencegah terjadinya vakum. Secara umum direkomendasikan bahwa semua peralatan uap memiliki ventilasi udara dan pemutus vakum yang dipasang pada titik-titik yang ditentukan oleh pabrikan peralatan.

5. Pasang ventilasi udara otomatis

Selama penghentian dan pemeliharaan, udara masuk ke sistem uap. Udara harus dibersihkan sebelum sistem dapat kembali berfungsi. Keberadaan udara dalam sistem penukar panas uap memiliki beberapa efek merugikan pada perpindahan panas dan sering menjadi penyebab lambatnya startup. Udara dalam sistem dapat membentuk lapisan batas tipis pada permukaan perpindahan panas—menciptakan efek isolasi dan menghambat perpindahan panas. Lapisan udara yang tebalnya hanya 1/1000 inci memiliki efek yang sama dengan 13 inci tembaga atau 3 inci besi tuang.

Perangkap uap tidak boleh diandalkan untuk mengalirkan udara karena terletak di titik terendah dalam sistem dan udara panas cenderung, sebaliknya, terperangkap di titik tertinggi. Ventilasi udara otomatis adalah salah satu cara paling efisien untuk membuang udara di dalam sistem uap. Ventilasi udara yang dipasang di ujung saluran uap, atau pada titik tertinggi pada peralatan yang berhubungan dengan pemutus vakum, akan terbuka jika ada udara.

6. Hindari tekanan balik dalam peralatan perpindahan panas

Saat merancang peralatan perpindahan panas untuk sistem uap Anda, drainase kondensat dilakukan dengan gravitasi atau perbedaan tekanan. Jika memungkinkan, peralatan perpindahan panas harus dipasang untuk mendorong drainase gravitasi tanpa pengangkatan vertikal sebelum atau sesudah steam traps. Ini sangat penting dalam aplikasi apa pun yang memiliki katup kontrol uap modulasi. Beberapa aplikasi tidak mengizinkan drainase gravitasi, dan dalam kasus ini harus berhati-hati untuk memastikan bahwa tidak ada tekanan balik yang tidak semestinya ditempatkan pada perangkat kondensat seperti perangkap uap atau katup kontrol. Kegagalan dini dan masalah kinerja dapat terjadi karena tekanan balik yang tidak terduga pada perangkat pembuangan, yang menyebabkan kondensat menumpuk di peralatan. Ini akan menghasilkan palu air, kontrol suhu yang tidak memadai, pengurangan efisiensi dan masalah korosi.

7. Cegah uap super panas

Aplikasi pemanasan uap tipikal membutuhkan pasokan uap jenuh berkualitas 100%. Tingkat kualitas ini mengacu pada uap yang tidak mengandung tetesan kondensat yang terperangkap di dalam uap. Steam superheated, atau steam pada suhu yang lebih tinggi dari titik jenuhnya, harus dicegah memasuki proses perpindahan panas. Steam superheated mengandung lebih sedikit energi per unit volume daripada steam jenuh dan dapat menyebabkan masalah kinerja jika tidak diantisipasi dalam desain sistem steam asli. Suplai uap superheated dapat dikondisikan dengan memasang de-superheater.

8. Katup bola pengunci

Katup bola dapat memberikan solusi yang aman, andal, dan hemat biaya untuk isolasi kedap kebocoran dalam sistem uap. Katup bola memungkinkan identifikasi cepat status isolasi melalui orientasi pegangannya. Katup bola dua inci atau lebih kecil dapat dibeli dengan pegangan pengunci, memberikan praktik keselamatan terbaik untuk penguncian atau penandaan. Pastikan untuk memeriksa dengan departemen keselamatan dan inspeksi Anda untuk memastikan kepatuhan dengan situs atau peraturan lokal mana pun tentang prosedur penguncian atau penandaan dalam sistem uap Anda.

9. Pemilihan dan ukuran steam trap yang benar

Ada banyak desain mekanis yang berbeda untuk steam traps. Desain yang berbeda melayani aplikasi yang berbeda dan beberapa lebih dapat diandalkan daripada yang lain. Untuk aplikasi penukar panas uap, steam trap tipe mekanis akan paling cocok untuk memodulasi aliran. Untuk penelusuran panas uap, berbagai jenis perangkap uap dapat dipilih tergantung pada kebutuhan aplikasi.

Pertimbangan lain untuk pemilihan steam trap adalah ukuran berdasarkan aliran maksimum dan minimum, persyaratan untuk priming, ventilasi udara, pengujian fungsional dan opsi pemasangan. Swagelok merekomendasikan penggunaan universal mount untuk steam trap yang lebih kecil untuk memudahkan perawatan dan penggantian.

Kemampuan untuk menguji steam traps tanpa peralatan khusus bermanfaat, terutama pada sistem pengembalian loop tertutup. Hal ini dapat dicapai dengan memasang bypass hilir sehingga pemeriksaan visual pembuangan kondensat dapat dilakukan dengan mudah dan cepat.

10. Pasang saringan untuk mencegah kontaminasi asing

Kontaminasi dapat menjadi lazim di saluran uap karena korosi dan produk sampingannya. Kontaminan dapat masuk ke dalam trim katup kontrol, dudukan katup isolasi, dan dudukan steam trap—menyebabkan kegagalan prematur atau pengotoran komponen ini. Saringan akan bertindak sebagai filter, mencegah bahan asing masuk ke sistem uap.

Saat memasang saringan, selalu pasang katup tiup dengan fasilitas penguncian, dan keluarkan pembuangan dari katup ke lokasi yang aman. Pastikan untuk memasang saringan dengan bagian saringan dalam posisi horizontal untuk mencegah akumulasi kondensat di dalam badan saringan.

Ingin mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana Anda dapat meningkatkan sistem uap fasilitas Anda? Daftar untuk Kursus Pelatihan Layanan Steam Swagelok untuk mendapatkan pemahaman tentang manajemen sistem steam yang disesuaikan dengan industri Anda dan kebutuhan spesifik. Hubungi pusat penjualan dan layanan Swagelok resmi Anda untuk meminta pelatihan pribadi di fasilitas Anda.