DE60225546T3

DE60225546T3 - Verfahren und gerät zur aufspürung von undichtigkeiten von plattenwärmetauschern

Info

Publication number: DE60225546T3
Application number: DE60225546T
Authority: DE
Inventors: Gerard Rabelle
Original assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Current assignee: Tetra Laval Holdings and Finance SA
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2013-06-20
Anticipated expiration: 2022-04-11
Also published as: FR2823847B1; NZ528885A; MXPA03009706A; WO2002086438A1; ATE389166T1; AU2002304609B2; DK1390706T3; EP1390706A1; US20040129061A1; CN1505752A; EP1390706B2; JP2004535561A; BR0209075A; DE60225546T2; US6923043B2; CN1252457C; DK1390706T4; FR2823847A1; EP1390706B1; DE60225546D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion bzw. Aufspürung einer Undichtheit bzw. Leckage in einem Wärmetauscher für Fluide, insbesondere in einem Plattenwärmetauscher bzw. Plattentauscher der Art, welche für die Behandlung von Milch verwendet wird.
Ein Wärmetauscher umfasst einen ersten Kreislauf, in welchem ein erstes Fluid zirkulieren kann, und einen zweiten Kreislauf, in welchem ein zweites Fluid zirkulieren kann, wobei ein wichtiger Teil des ersten und zweiten Kreislaufs ein inniger Kontakt ist, um den thermischen Austausch zwischen den zwei Fluiden zu begünstigen. Die Plattentauscher bestehen aus mehreren Abschnitten mit mehreren Paketen von gewellten Platten, die durch Verbindungen zusammengebaut sind und auch für einen langen, thermischen Austausch gut adaptiert sind. (es kann beispielsweise auf US Patent 6 116 332 für ein Beispiel eines Plattentauschers Bezug genommen werden). Es ist offensichtlich überaus wichtig, dass die Fluide der zwei Kreisläufe nicht in direkter Wechselwirkung sind, und es ist daher angebracht bzw. notwendig, periodisch sicherzustellen, dass es keine Leckage bzw. keine Undichtheit von einem Kreislauf zum anderen gibt.
Es wurden bereits zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen zur Detektion von Leckagen bzw. Undichtheiten vorgeschlagen, welche es erlauben, die systematische Demontage und die Kontrolle bzw. Überprüfung von sämtlichen Platten des Wärmetauschers zu vermeiden.
Beispielsweise beschreibt das Dokument DE 4 408 073 einen Plattentauscher, welcher für die Behandlung von Milch verwendet wird.
Beispielsweise sendet man gemäß einem in dem Dokument WO 95/16900 beschriebenen Verfahren eine Salzlösung in einen Kreislauf und Wasser in den anderen, und die Messung der Leitfähigkeit des Wassers des zweiten Kreislaufs erlaubt es zu detektieren bzw. festzustellen, ob es einen Durchtritt von Salz von einem Kreislauf in den anderen gegeben hat, d. h. ob es eine Undichtheit gibt. Wenn ja, erlaubt es eine Ultraschallmessung zu bestimmen, welche Platte geborsten bzw. durchbrochen ist. Ein derartiger Test erfordert Zeit (allgemein etwa 4 Stunden) und hat den Nachteil, dass er nicht in diesem Sinne vorhersagend ist, dass er irgendeine Information betreffend die Qualität der Verbindungen gibt.
Gemäß dem Patent US 6009745 wird eine Lösung aus einem Lösungsmittel in einem Kreislauf und Gas in dem anderen zirkulieren gelassen, es wird eine Druckdifferenz in den zwei Kreisläufen ausgebildet und es wird optisch das Auftreten einer Abscheidung des gelösten Stoffs in der Umgebung bzw. am Ort der Leckagen beobachtet. Jedoch ist eine derartige Lösung, welche eine optische bzw. visuelle Inspektion erfordert, kaum möglich, wo die Undichtheiten den Blicken entzogen sind.
Gemäß dem Patent US 5170840 wird in einem Kreislauf eine Sulfamsäurelösung und in dem anderen eine gefärbte Mischung aus kaustischem Soda und Kaliumpermanganat zirkulieren gelassen, und es werden gefärbte Leckagen beobachtet, welche ausgebildet werden können. Diese Lösung weist denselben Nachteil wie die vorhergehende auf.
Es existiert auch ein Verfahren, gemäß welchem jeder Kreislauf jedes Abschnitts Abschnitt nach Abschnitt bzw. abschnittsweise unter Druck gesetzt wird, und die Entwicklung des Drucks beobachtet wird, wobei sein markanter bzw. merkbarer Abfall in einem Kreislauf eines Abschnitts das Vorliegen eines Problems anzeigt. Ein derartiges System ist ebenfalls sehr lang dauernd durchzuführen.
Das Ziel der Erfindung ist es, ein neues Verfahren (und die zugehörige Vorrichtung zur Durchführung desselben) für die Detektion bzw. Aufspürung einer Leckage bzw. Undichtheit vorzuschlagen, welches nicht die Nachteile der bekannten Verfahren aufweist und es ermöglicht, einen Wärmetauscher bzw. Tauscher in einer schnelleren und einfacheren Weise zu überprüfen bzw. zu testen.
Die Erfindung erreicht ihr Ziel dank eines Detektionsverfahrens gemäß Anspruch 1.
Die Erfindung erlaubt es, mehrere Abschnitte bzw. Sektionen in den zwei Kreisläufen als Funktion der Verbindung bzw. des Anschlusses von Einlässen/Auslässen der Platten des Tauschers zu definieren und gleichzeitig mehrere Abschnitte des Tauschers zu testen.
Vorteilhafterweise werden automatisch die Verbindungen bzw. Verbindungsherstellungen angezeigt, die mit einem hydraulischen Testmodul herzustellen sind, um gleichzeitig die mehreren Abschnitte zu testen.
Die Vorrichtung, die für die Detektion bzw. Aufspürung einer Undichtheit bzw. Leckage zugeordnet ist, ist jene von Anspruch 4.
In vorteilhafter Weise umfasst die Vorrichtung ein hydraulisches Modul und ein getrenntes elektronisches Modul, wobei das hydraulische Modul eine Mehrzahl von Anschlussstellen mit einer Mehrzahl von Einlässen/Auslässen des Plattentauschers in der Weise umfasst, um gleichzeitig mehrere Abschnitte des Tauschers testen zu können.
In vorteilhafter Weise umfasst das elektronische Modul eine Auswertelogik bzw. -software für Messungen eines Drucks, die auf dem Niveau der Anschlussstellen des hydraulischen Moduls bestimmt sind bzw. werden.
In vorteilhafter Weise zeigt die Software als Funktion der Konfiguration der gegebenen bzw. als Eingabe eingegebenen Eintrittsabschnitte die auszubildenden Verbindungsherstellungen ausgehend von den Anschlussstellen an, um die Messungen auszuführen.
Somit werden gemäß der vorliegenden Erfindung mit Fluid (und dieses Fluid ist bevorzugt Wasser, welches den Vorteil hat, nicht die Kreisläufe zu verunreinigen) die zwei Kreisläufe gefüllt, es werden die zwei Kreisläufe in allen Abschnitten gleichzeitig unter Druck gesetzt, indem hier ein Differenzdruck bzw. Druckdifferenzial ausgebildet wird, und es wird die mögliche kritische Annäherung der Drücke in allen Abschnitten auf einmal bzw. gleichzeitig dank der permanenten Druckmessungen und der logischen Auswertung dieser Messungen beobachtet. Die in dem elektronischen Modul integrierte Software berücksichtigt die Konfiguration der Eintritte/Austritte bzw. Einlässe/Auslässe, welche die Abschnitte definieren, und leitet daraus automatisch die Verbindungen ab, die für den Aufbau des Tests in den unterschiedlichen Abschnitten herzustellen sind; sie erlaubt in der Folge durch die Beobachtung der Testergebnisse, den oder die Abschnitt(e) abzuleiten, wo eine Leckage bzw. Undichtheit detektiert ist.
Der Vorteil der Erfindung ist, dass man mit dem Betriebsdruck des Tauschers arbeiten kann, was es ermöglicht bzw. erlaubt, Leckagen unter den Betriebsbedingungen zu detektieren, oder einen Konstruktionstest bei einem bedeutend höheren Druck durchzuführen (was es erlaubt, auf einen Druck anzusteigen, welcher es ermöglicht, auch die Verbindungen zu kontrollieren). Sie erlaubt auch die Beobachtung von Mikrorissen, indem ein bedeutend höherer Beobachtungsdruck genommen wird. Dies verleiht dem Test der Erfindung einen Vorhersageaspekt. Unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Tests kann der Test auch wiederholt werden, indem der Differenzial- bzw. Differenzdruck zwischen den zwei Kreisläufen umgekehrt wird, um die Mikrorisse dazu zu zwingen, sich wenigstens in einer der zwei Richtungen zu öffnen, was es ermöglicht, bestimmte Arten von in eine Richtung gehenden Mikrorissen zu detektieren.
Andere Charakteristika und Vorteile der Erfindung werden sich beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ergeben, in welchen:
1 eine perspektivische, schematische Ansicht einer Vorrichtung der Erfindung und insbesondere des hydraulischen und elektronischen Moduls ist,
2, 3 und 4 schematische Ansichten von vorne, von hinten und von oben des elektronischen Moduls sind,
5 und 6 schematische Ansichten von vorne, von hinten und oben des hydraulischen Moduls sind,
7 bis 9 Beispiele eines Schirms zeigen, welcher auf dem elektronischen Modul während eines Tests erscheint,
10 und 11 Graphen von Druckkurven in den zwei Kreisläufen der zwei Abschnitte eines Tauschers sind, wobei die erste normal ist und die zweite eine Leckage bzw. Undichtheit zeigt.
1 zeigt einen Schnitt eines Plattenwärmetauschers bzw. Plattentauschers 1, welcher aus einem Gerüst bzw. Rahmen 2 besteht, welches(r) Pakete von Reliefplatten 3 unterstützt, welche nebeneinander durch Verbindungen zusammengebaut sind und untereinander zwei benachbarte Kreisläufe definieren, welche entsprechende Eintritte 4, 5 und Austritte 6, 7 umfassen, auf die auf einer Wand des Gerüsts 2 zugreifbar ist. Jede Platte oder jedes Paket von Platten umfasst seine eigenen Eintritte/Austritte bzw. Einlässe/Auslässe und die zwei Kreisläufe können mehrere Abschnitte bzw. Sektionen ausbilden, welche entsprechend der gewählten Zusammenfügung bzw. Verbindung der verschiedenen Einlässe/Auslässe der Platte im Inneren des Tauschers definiert sind bzw. werden.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt sich in der materiellen Form von zwei Modulen, jeweils einem elektronischen 10 und hydraulischen 20, die jeweils einen Schlitten bzw. Wagen umfassen, der eine bestimmte Anzahl von Vorrichtungen bzw. Apparaten unterstützt bzw. einschließt.
Das elektronische Modul 10 umfasst eine Datenverarbeitungseinheit, welche mit Peripheriegeräten, wie beispielsweise einem Schirm 12, der von oben lesbar ist, einem Drucker 13, der auf einem Auszug angeordnet ist, einer Tastatur 14, die auf einem Auszug angeordnet ist, und einer Tafel bzw. einem Paneel 15 mit Meß-Signalisierungs- oder Kommunikationsinstrumenten verbunden ist.
Das hydraulische Modul 20 umfasst einen Behälter bzw. Kasten 21, welcher mit einer Pumpe ausgestattet ist, die durch einen Motor 22 angetrieben ist. Eine Kupplungs- bzw. Verbindungsdose 23 erlaubt es, die hydraulische Gruppe an einer Speiseeinrichtung für Testfluid, vorzugsweise Wasser anzuschließen. Ein Verbindungsgehäuse 24 umfasst unterschiedliche Anschlüsse 25, welche selektiv mit Leitungen 26 verbunden werden können, welche mit Verbindern 27 an Einlässen/Auslässen 4–7 (oder anderen) des zu testenden Tauschers ausgerüstet bzw. ausgestattet sind. In dem dargestellten Beispiel gibt es sechs Paare von Anschlüssen 25, welche die simultane Untersuchung von sechs Abschnitten des Tauschers ermöglichen bzw. erlauben. Jedes der Paare von Anschlüssen ist in dem Modul mit einem Druckaufnehmer verbunden, welcher es ermöglicht, permanent den Druck in den zwei Kreisläufen von unterschiedlichen Abschnitten zu bestimmen.
Die in der Behandlungseinheit des elektronischen Moduls integrierte Software erlaubt es, die Konfiguration der Eintritte/Austritte bzw. Einlässe/Auslässe zu berücksichtigen, welche die Abschnitte definieren, beispielsweise in der Form, die in 7 dargestellt ist, welche einen von Schirmen zeigt, die während des Tests aufscheinen. Dieser Schirm zeigt die vier Platten 3 des Tauschers mit ihren Einlässen/Auslässen, welche durch einen Code lokalisiert bzw. markiert sind. Die Tabelle 30 zeigt, welche präzise die Einlässe/Auslässe der drei Abschnitte sind, welche in diesem Beispiel definiert sind bzw. werden.
Auf der Basis dieser Konfiguration, welche durch den Verwender eingegeben ist, wie sie gegeben ist, leitet die Software die Verbindungen ab, die für die Ausführung des Tests in den unterschiedlichen Abschnitten herzustellen sind, und diese Verbindungen sind durch den in 8 sichtbaren Schirm angedeutet, welcher andeutet, an welchem Platz bzw. Ort jede der Leitungen 26 des hydraulischen Moduls anzuschließen bzw. zu verbinden ist.
Sobald diese Verbindungen durchgeführt wurden, wird der Test ausgehend von dem elektronischen Modul ausgelöst bzw. eingeleitet, das im voraus die gewünschten Druckwerte reguliert hat. Der Prüfdruck ist bevorzugt über dem Betriebsdruck, um das Öffnen von sich ausbildenden Rissen sicherzustellen; beispielsweise ist der erste 5 bis 15 bar, wenn der zweite 3 bis 10 bar ist. Der Differenzialdruck, der zwischen den zwei Kreisläufen auszubilden bzw. aufzubauen ist, ist bzw. wird auch beispielsweise zwischen 2 und 5 bar geregelt, und es wird auch das Halten des Drucks für beispielsweise 20 Minuten geregelt. Die Druckwerte des Fluids in den zwei Kreisläufen in sämtlichen untersuchten bzw. überprüften Abschnitten (beispielsweise drei Abschnitten) werden gleichzeitig permanent (oder durch aneinander folgende Zeitintervalle) gemessen, was es ermöglicht, für jeden Abschnitt einen Graph der zwei Druckkurven auszubilden. Die Software berechnet gleichzeitig den Druckunterschied bzw. die Druckdifferenz zwischen den zwei Kurven in jedem Zeitintervall und signalisiert eine merkbare Annäherung (d. h. diesseits eines vordefinierten Schwellwerts), d. h. eine Kreuzung der Kurven durch eine sichtbare Andeutung bzw. Anzeige auf dem Schirm bildet, in den Fällen 31; wenn es keine kritische Annäherung gibt, wird dies ebenfalls signalisiert. Knöpfe 32 erlauben es, auf die Graphik selbst, falls dies gewünscht ist, zuzugreifen, in der Art von jenen von 10 oder 11, welche entsprechend einen Fall, wo es keine bemerkbare Annäherung gibt, und einen Fall darstellen, wo es eine kritische Annäherung (und somit eine Leckage) gibt.
Man kann daher als Ergebnisse des Tests schließen bzw. ableiten, dass der Abschnitt 2 des Tauschers leckt.

Claims

Detektionsverfahren für eine Undichtheit bzw. eine Leckage zwischen zwei Kreisläufen eines Plattenwärmetauschers bzw. Plattentauschers (1) der Art, gemäß welcher ein Fluid unter einem für jeden der zwei Kreisläufe unterschiedlichen Druck gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentwicklung in den zwei Kreisläufen beobachtet wird und automatisch eine Annäherung der beobachteten Drücke in den zwei Kreisläufen von dort bis zu einem gewissen, gegebenen Schwellwert kontrolliert bzw. gesteuert bzw. geregelt wird, und dass eine detektierte bzw. aufgespürte Undichtheit signalisiert wird, wenn diese Annäherung detektiert wird, wobei die Beobachtung die periodische Berechnung des Unterschieds zwischen den zwei Drücken umfasst, wobei die Leckage signalisiert wird, wenn dieser Unterschied unter den gewissen, genannten Schwellwert absinkt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abschnitte in den zwei Kreisläufen als Funktion einer Verbindungsherstellung bzw. eines Anschlusses von Einlässen/Auslässen der Platten des Wärmetauschers (1) definiert werden, und dass gleichzeitig mehrere Abschnitte des Tauschers (1) getestet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass automatisch die Verbindung bzw. Verbindungsherstellung angezeigt wird, die mit einem hydraulischen Testmodul herzustellen ist, um gleichzeitig die mehreren Abschnitte zu testen.
Vorrichtung für die Detektion bzw. Aufspürung einer Undichtheit bzw. einer Leckage zwischen den zwei Kreisläufen eines Plattenwärmetauschers bzw. Plattentauschers (1) der Art, dass er Mittel zum Füllen von Fluid unter einem für jeden der Kreisläufe unterschiedlichen Druck umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sie automatische Steuer- bzw. Regelmittel für eine Annäherung der Drücke in den zwei Kreisläufen in bezug auf einen gegebenen Schwellwert und Anzeige- bzw. Signalisierungsmittel für eine Leckage als Funktion umfasst, wenn die automatischen Kontroll- bzw. Steuer- bzw. Regelmittel diese Annäherung konstatiert bzw. festgestellt haben, wobei die Steuer- bzw. Regelmittel Messmittel für den unterschiedlichen Druck bzw. Differenzialdruck umfassen, wobei die Messmittel für den unterschiedlichen Druck bzw. Differenzialdruck Messmittel, die angepasst sind, simultan bzw. gleichzeitig den Fluid in den zwei Kreisläufen zu messen, und Logikrechenmittel umfassen, die angepasst sind, die Druckdifferenz zwischen den Drücken der beiden Kreisläufe periodisch zu berechnen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein hydraulisches Modul (20) und ein getrenntes elektronisches Modul (10) umfasst, wobei das hydraulische Modul eine Mehrzahl von Anschlussstellen (25) mit einer Mehrzahl von Einlässen/Auslässen (4–7) des Plattentauschers (1) in der Weise umfasst, um gleichzeitig mehrere Abschnitte des Tauschers testen zu können.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Modul (10) eine Auswertelogik für Messungen von Drücken umfasst, die auf dem Niveau der Anschlussstellen (25) des hydraulischen Moduls (20) bestimmt sind bzw. werden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Logik als Funktion der Konfiguration der gegebenen bzw. als Eingabe eingegebenen Eintrittsabschnitte die auszubildenden Verbindungsherstellungen ausgehend von den Anschlussstellen (25) anzeigt, um die Messungen auszuführen.