Литвиненко Анна Алексеевна – аспирант
г. Казань
Kazan
Ваньков Юрий Витальевич – д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Промышленная теплоэнергетика и системы теплоснабжения»
г. Казань
Kazan
АКТУАЛЬНОСТЬ. Теплообменные аппараты (ТОА) используются во многих сферах промышленности: энергетика, нефтегазовая, химическая, фармацевтическая, металлургическая отрасль. Их значительная доля участия в технологических процессах диктует необходимость тщательного контроля технического состояния во избежание создания аварийных ситуаций.
ЦЕЛЬ. Рассмотреть проблемы, которые возникают при эксплуатации ТОА. Провести анализ существующих методов диагностики, выявить их плюсы и минусы. Предложить комплексный метод диагностики ТОА, заключающийся в совместном анализе тепловых и гидравлических характеристик для выявления коррозионных отложений, утечек теплоносителя и его перетечек в другой контур. Определить влияние наличия отложений, утечек теплоносителя и его перетечек в другой контур на температурный напор и гидравлическое сопротивление ТОА.
МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи использовался метод NTU (Number of Transfer Units), формула Дарси-Вейсбаха, а также программа Aspen Exchanger Design & Rating V12.
РЕЗУЛЬТАТЫ. Составленная математическая модель и проведенные расчеты в Aspen Exchanger Design & Rating V12 показали, что наличие отложений увеличивает температурный напор и гидравлическое сопротивление, а наличие утечки теплоносителя или его перетечки в другой контур уменьшают температурный напор и гидравлическое сопротивление.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Совокупный анализ характеристик температуры и давления в процессе эксплуатации ТОА позволит диагностировать его техническое состояние, а полученные математические модели послужат алгоритмической базой для создания программно-аппаратного комплекса мониторинга в реальном времени. Мониторинг теплогидравлических параметров позволит перейти от плановопредупредительных ремонтов к ремонтам по фактическому состоянию, что минимизирует риск внезапных остановок производства, сокращает эксплуатационные расходы и продлевает ресурс оборудования.
RELEVANCE. Industries such as power, oil and gas, chemical, pharmaceutical, and metallurgy use heat exchangers (HE). Their significant role in technological processes necessitates careful monitoring of their technical condition to prevent emergency situations.
THE PURPOSE. To examine the problems that arise during HE operation. To analyze existing diagnostic methods and identify their pros and cons. To propose a comprehensive HE diagnostic method that utilizes a combined analysis of thermal and hydraulic characteristics to detect corrosion deposits, coolant leaks, and transfers to another circuit. To determine the impact of deposits, coolant leaks, and transfers to another circuit on the temperature difference and hydraulic resistance of HE.
METHODS. To solve this problem, the Number of Transfer Units (NTU) method, the Darcy-Weisbach formula, and the Aspen Exchanger Design & Rating V12 software were used.
RESULTS. The developed mathematical model and calculations performed in Aspen Exchanger Design & Rating V12 showed that the presence of deposits increases the temperature difference and hydraulic resistance, while coolant leaks or transfers to another circuit reduce the temperature difference and hydraulic resistance.
CONCLUSION. A comprehensive analysis of the temperature and pressure characteristics during the operation of the thermal hydraulic system will enable diagnostics of its technical condition, and the resulting mathematical models will serve as an algorithmic basis for the creation of a real-time monitoring software and hardware system. Monitoring thermal hydraulic parameters will enable a transition from scheduled preventive maintenance to condition-based repairs, minimizing the risk of unexpected production shutdowns, reducing operating costs, and extending the equipment's service life.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.