DK175670B1 - Fremgangsmåde til lækagetestning af en samlet varmeveksler - Google Patents

Description

DK 175670 B1

FREMGANGSMÅDE TIL LÆKAGETESTNING AF EN SAMLET VARMEVEKSLER

I· Opfindelsens tekniske område i : 5

Opfindelsen angår lækagetestning af en samlet varmeveksler til tilvejebringelse af positiv lokalisering af kilden til lækager i det varmeoverførende overfladeareal af en varmeveksler mellem adskilte produkt- og servicefluidveje anbragt i et intimt varmevekslingsforhold. Den anvendte fremgangsmåde tjener til nøjagtigt 10 at lokalisere den præcise kilde til alle tværlækager i den varmeoverførende overflade.

Kendt teknik 15 En metode til lækagetestning af en varmeveksler er kendt fra WO 9516900, der omhandler et pasteuriseringsanlæg, omfattende en køleside med et cirkulerende kølemiddel, eksempelvis en elektrolyt samt en produktside med en anden cirkulerende væske, eksempelvis vand. Kølesidens væske cirkulerer sædvanligvis under et større tryk end produktsidens væske.

20 Kølesiden og produktsiden er i tæt forbindelse ti! tilvejebringelse af en varmeveksling mellem de to sider og i det tilfælde, hvor der opstår en lækage mellem de to sider, vil produktsiden blive sammenblandet med kølemidlet fra kølesiden.

25 Lækagetestningen foregår ved, at der til hver side, det vil sige til både kølesiden og produktsiden, tilsluttes en probe, der har forbindelse til et display, der angiver den specifikke ledningsevne fra de respektive sider. Hvis differencen af de to display-værdier er nul, er det en indikation af, at der ikke er nogen ændring i den specifikke ledningsevne fra kølesiden og derved ingen lækage.

30

I DK 175670 B1 I

I I

I i Hvis der sker en regelmæssig stigning i den specifikke ledeevne på produktsiden I

I er det en indikation af, at produktsiden er blevet sammenblandet med væsken I

I fra kølesiden og deraf lækage. Ved en given koncentration af eksempelvis salt i I

I kølevæsken og en given trykforskel, vil ændringshastigheden i den specifikke I

I 5 ledningsevne således kunne give en direkte indikation af lækagens om- I

I fang/størrelse. Jo større ændringshastighed af den specifikke ledningsevne jo I

I større lækage. I

I En anden metode beskrevet i WO 9516900 går ud på at detektere lækagen ved I

10 hjælp af probe, der placeres udefra på en af varmevekslerens plader. Proben I

I har forbindelse til et display, og i det tilfælde, hvor der kan aflæses en værdi i I

I displayet, er det en indikation af, at der er en lækage mellem køle- og produkt- I

I siden. Tilsvarende hvis der ikke kan aflæses en værdi i displayet er der således I

' ikke lækage. I

1 15 I

I ; Ingen af de anvendte metoder i WO 9516900 tager udgangspunkt i tryk- I

I forskellene mellem de to sider, men derimod I den specifikke ledningsevne i I

I væsken på produktsiden, såfremt væsken på kølesiden er en elektrolyt. I

20 Resumé af opfindelsen I

I Ifølge den foreliggende opfindelse omfatter en fremgangsmåde til lækage-

I testning af en samlet varmeveksler af pladetypen til tilvejebringelse af positiv I

I lokalisering af kilden til lækager i det varmeoverførende overfladeareal af en I

25 pladevarmeveksler mellem adskilte produkt- og servicefluidveje anbragt i et in- I

I timt varmevekslingsforhold: I

I Cirkulation af en opløsning gennem den ene fluidvej i veksleren, hvilken opløs- I

I ning består af et opløsningsmiddel med et betydeligt damptryk under de valgte I

I 30 testbetingelser, I

3 DK 175670 B1 tilvejebringelse af en gasstrøm hen over den anden fluidvej på udvekslingsoverfladen ved hjælp aftvungen eller naturlig konvektion, tilførsel af en positiv trykforskel mellem opløsning og gasstrøm, og 5 .

! visuel detektering af beliggenheden af aflejrede opløsningsstoffer på eller om kring den anden fluidvej.

Detaljeret beskrivelse 10

Den følgende beskrivelse og de ledsagende tegninger, som der henvises til deri, er medtaget som ikke begrænsende eksempel for at illustrere, hvorledes opfindelsen kan anvendes.

15 Fig. 1 viser en skematisk afbildning af en termisk sektion af en mejeripasteuri-sator, der gennemgår testning i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse.

Fig. 1 viser en varmevekslingssektion med flere gennemløb i en pasteurisator, 20 der skal lækagetestes, tillige med en balancetank (TK), en pumpe (P1) og forskellige ventiler. Den beskrevne fremgangsmåde kan anvendes til en hvilken som helst individuel varmevekslingssektion i en pladevarmeveksler eller til alle termiske sektioner samtidigt, hvis de er passende forbundet. Udtrykket "testsektion" kan således ombyttes med udtrykket "komplet pladevarmeveksler” i den 25 følgende beskrivelse. Der skal henvises til de to sider af varmeoverføringsfladen, der er betegnet som produkt (A) eller service (B) og svarer til de to normalt adskilte fluidstrømningsveje. Betegnelsen af hvilken vej, der er fluidvej A eller B, er fuldstændigt vilkårlig og derfor ombyttelig.

30 I det specielle tilfælde af en pladevarmeveksler af typen med dobbelt sikkerhed er de to fluidveje, produkt (A) og service (B) adskilt af en tredje lækagefluidvej

I DK 175670 B1 I

I 4 I

(C) mellem de to sider af varmeoverføringsfladen, der normalt adskiller siden (A) I

I og (B). Med henblik på den nedenfor beskrevne lækagetest kan en dobbelt sik- I

I kerhedsplade undersøges ved betragtning af side (A) og/eller side (B) som ud- I

gørende enkeltfluidvejssiden (A) og lækagevejen (C) som værende servicesiden I

I 5 (B). I

Denne test anvendes normalt på en pladevarmeveksler, som allerede vides at I

have tværlækager, for nøjagtigt at lokalisere alle defekte komponenter, men kan I

også anvendes på en kappevarmeveksler. I

I

Varmeveksler af pladetypen og en kappevarmeveksler er to specifikke typer af I

varmevekslere, der er kendte. En varmeveksler af pladetypen er således en I

H kendt type, der har en flerhed af plader, der er samlet tæt side om side til dan- I

nelse af en pakke af plader, hvor hvert par af hosliggende plader danner en pas- I

I 15 sage for væske. Der overføres varme mellem væsker, der passerer gennem I

I hver hosliggende passage. En væskeuigennemtrængelig tætning er tilvejebragt I

I mellem hvert pladepar, enten ved en tætning eller ved at svejse pladepar sam- I

I men. Kappevarmeveksleren har i lighed med rørvarmevekslere et eller flere rør, I

I der er omgivet af en kappe, hvor røret/rørene og kappen tilvejebringer passager I

I 20 for væske. Varmen overføres mellem væsker, der passerer gennem røret/rørene I

I og kappen. I

I Testsektionen renses først grundigt på stedet ved anvendelse af de eksisteren- I

I de CIP procedurer, der er valgt af slutbrugeren til normalt at rense hans udstyr, I

I 25 og den skylles derpå med rent vand for at Ijerne spor af vaskekemikalier. I

Det næste trin er i det væsentlige at dræne servicesiden (B) af testsektionen til- I

I strækkeligt til at tillade en gasformig strøm gennem denne side. I sjældne til- I

I fælde kan dette nødvendiggøre, at veksleren åbnes afhængigt af den anvendte I

I 30 pladetype og gennemløbsarrangement. Hvis testsektionen rent faktisk åbnes, I

kan der så udføres en hurtig visuel undersøgelse af pladerne for at lokalisere og I

5 DK 175670 B1 flerne eventuelle plader med tydelige fejl. Ved en dobbeltsikkerhedstype er pladesiden (B) lækagevejen og derfor normalt selvdrænende, og trinet med tvungen dræning kan udelades. Ved en varmeveksler af eh hvilken som helst pladetype, der anvender elastomere pakninger, kan pladepakkedelingen og derved 5 sammenpresningen af tætningspakningen efter operatørens skøn aflastes for at medvirke til at forbedre revnedetekteringen i arealer af overfladen, der kunne skjule en revne, som ellers er tætnet ved hjælp af en fuldstændigt sammenpresset pakning.

10 Efter dræning bliver den samlede pladevarmeveksler på servicesiden (B) ved punkt (D) forbundet med en procesluftforsyning eller en hvilken som helst anden gasformig forsyning via en regulator (R), idet det andet forbindelsespunkt (E) efterlades åbent via en ventil (V2). Den anvendte gas er sædvanligvis luft. Regulatoren indstilles til at tillade en lille kontinuerlig gasstrømningshastighed gen- 15 nem denne serviceside (B). Nogle vekslere tillader eventuelt allerede gascirkulation hen over den ene side af veksleren ved at være i det væsentlige åbne til omgivelserne som følge af pladeudformning. For eksempel i tilfælde af en dobbeltsikkerhedsplade er kanten af lækagevejen (B) udsat for naturlig cirkulation af omgivende luft.

20

Det næste trin er ikke absolut nødvendigt og kan efter testpersonens skøn udelades. Dets funktion er kun at opnå kvalitativ information om størrelsen af forventet tværlækage og derved angive en passende værdi for modtrykket, der skal tilføres i det næste trin. En enkel tryktest på gassiden (B) udføres ved at lukke 25 ventilen (V2) og indstille regulatoren, indtil det ønskede gastrykniveau er nået, hvorpå (V1) lukkes. Iagttagelse af trykket med tiden kan derpå udføres ved anvendelse af en manuel måler. Efter iagttagelse fjernes trykket på siden (B), og (V1,V2) åbnes.

30 Det næste trin er at fylde produktsiden af systemet med rent opløsningsmiddel, normalt vand eller forud fremstillet opløsning, og at cirkulere denne ved hjælp af - i li —— η

I DK 175670 B1 I

i

I' I

en pumpe (P1) fra en ballasttank (TK) gennem produktsiden af testsektionen og I

tilbage til tanken, således at der dannes en fuldstændig cirkulationssløjfe. Når I

I der er tale om en pasteurisator, kan den eksisterende produktside eller CIP an- I

I lægsudstyret effektivt udnyttes til dette formål. Væskestrømningshastigheden I

I 5 skal være en sådan, at den i det væsentlige uddriver alle indesluttede gasser I

I indeholdt i produktsiden (A) af testsektionen, men ikke ud over det. I

I Det cirkulerende opløsningsmiddel eller den cirkulerende opløsning i ballasttan- I

ken vil eventuelt skulle opvarmes over omgivelsestemperatur til en testværdi, der I

I 10 afhænger af valget af opløsningsmiddel. Hvis opløsningsmidlet er vand, bør I

I temperaturen være over omgivelsestemperatur. I

I Opvarmning kan udføres ved anvendelse af et elektrisk varmeelement af ”ind- I

I stikstypen” eller en dampspiral, hvis procesdamp er til rådighed. Cirkulation fort- I

I 15 sættes i flere minutter for at fremkalde tørring af servicesiden (B) af testsek- I

I i tionen. Damp af opløsningsmiddel fjernes fra siden (B) i gasstrømmen, og over- I

I fladen tørres, bortset fra ved eventuelle steder med tværlækage. I

I Pumpen (P1) standes nu, og et egnet opløsningsstof (for eksempel kaliumsulfat I

I 20 eller -nitrat) tilsættes til ballasttanken. Hvis der ikke anvendes en forud fremstil-

I let opløsning, opløses tilstrækkeligt opløsningsstof for at nå den ønskede test- I

koncentration. Pumpen (P1) bliver periodisk koblet til og fra for at flytte opløsning I

gennem testsektionen og hjælpe med til at opløse opløsningsstoffet efter behov. I

I Ud over opløsningsstoffet kan der tilsættes en lille mængde fluorescerende eller I

I 25 stærkt farvet kemikalie for at hjælpe med senere ved detektering under UV-eller I

I synligt lys. I

I Pumpen (P1) drives derpå kontinuerligt, og den ønskede strømning tilvejebragt. I

I Indstillinger foretages derpå på udløbsventilen (V2) ved tilslutningen (E) for at I

I 30 frembringe et statisk modtryk på den varme opløsningsside (A). I

DK 175670 B1 7

Modtrykket sikrer en positiv trykforskel mellem opløsningssiden (A) og luftsiden over hele varmevekslingsoverfladen af testsektionen. Med lækagedetekteringstrykket presses opløsningen gennem eventuelle små pladefejl i det varmeoverfø-j, rende areal og ind i siden (B) af veksleren, idet den medbringer opløst opløs- j 5 ningsstof, når den passerer. Den varme opløsning fordamper ind i gasstrømmen og koncentrerer og aflejrer opløsningsstoffet. Ved sædvanlige varmevekslere bliver opløsningsstoffet aflejret i umiddelbar nærhed af lækagestedet, men ved I en pladetype med dobbelt sikkerhed indtil opløsningsstoffet vil være koncentre ret omkring den blotlagte lækagevejs kant eller pladeperiferi.

10

Damp af opløsningsmiddel fjernes gennem luftstrømmen og ud ved tilslutningen (E) eller i tilfælde af dobbeltsikkerhedsplader ved naturlig konvektion fra pladekanten. Det aflejrede opløsningsstof danner et kontinuerligt voksende overfladeareal, fra hvilkét opløsningsmiddel kan fordampe, og den underliggende gitter-15 struktur af opløsningsstoffet tjener til lokalt at nedsætte overfladespænding og hjælpe med til at trække opløsning gennem revnen. (Det vil sige fremme vægevirkning.) I en pakke af plader ved en varmeveksler af pladetypen berører pla- i deme et antal kontaktpunkter. Lækagerne kan, og vil ofte, være sammenfaldende med disse kontaktpunkter, og kontaktpunkterne kan derfor yde mod-20 stand for væskeflowet gennem lækagen. Ved at variere det tilførte differenstryk kan pladerne tilpasses hinanden, således at væske kan finde en strømvej gennem enhver lækage. Den hastighed, ved hvilken opløsning trækkes gennem defekten, kan vokse, når fordampningsoverfladearealet af aflejringen af opløsningsstof vokser. På denne måde øges lækagetestens følsomhed, da anvendel-25 sen af differenstryk sikrer, at opløsningsmidlet passerer gennem lækager lokaliseret ved pladernes kontaktpunkter. Hastigheden af tværiækage, når processen først er sat i gang af testtrykforskellen, bliver ret ufølsom over for størrelsen af det tilførte differenstryk, da opløsningsstof har tendens til at formindske tværsnitsarealet for strømning fra lækagevejen.

30

I DK 175670 B1 I

I 8 I

: Denne proces hjælper med til at forhindre, at aflejringer af opløsningsstof dan· I

nes borte fra den egentlige ende af lækagevejen, og hjælper således med til at I

I lokalisere nøjagtige steder. I tilfælde af dobbelte sikkerhedsplader dannes op- I

I løsningsstof borte fra det egentlige lækagested, så at det i dette tilfælde ikke I

5 nøjagtigt vil lokalisere fejlstedet. I

I Under testbetingelseme bliver det fluorescerende farvede stof koncentreret på I

I den lyse overflade af opløsningsstof, som i kraft af forøget kontrast gør tilstede- I

I værelsen af lækagevejen stærkt synlig. Krystalstrukturen af opløsningsstoffet, I

I 10 når det er dækket med et fluorescerende stof, kan tjene til at koncentrere det I

I udsendte lys og bringe opløsningsstoffet til at se ud, som om det skinner mere I

klart, end hvis kun farvestoffet var til stede alene. Den synergistiske virkning af I

I i opløsningsstof og fluorescerende middel gør detektering af selv meget små af- I

< lejringer af opløsningsstof mulige. I

I 15 I

I I en modifikation af den ovenfor beskrevne proces bliver et fluid (X) på den ene I

I side (A) af pladevarmeveksleren sat under overtryk ved cirkulation over en ba- I

I lancetank for at sikre, at al luft er blevet fjernet fra pladevarmeveksleren. Cirku- I

I lationen kan standses, men statisk tryk skal opretholdes på siden (B). På siden I

I 20 (B) indføres et fluid (Y) på en lignende måde, men det er væsentligt at sikre, at I

I siden (B) er ved et lavere tryk end siden (A). I

I En lille mængde af fluid (X) vil blive presset ind i siden (B), og der vil ske en re- I

I aktion mellem de to fluider ved beliggenheden af en hvilken som helst revne I

I 25 eller revner. Reaktionen vil forblive på stedet for at sikre let visuel identifikation I

I efter adskillelse af pladevarmeveksleren. I

De ovenfor beskrevne fremgangsmåder har den fordel, at testning af pladerne I

for lækage opnås uden demontering af pakninger forud for testning. I

30 I

DK 175670 B1 9

Ved en traditionel fremgangsmåde testes endepladen en for en, og der medgår langt mere tid, da hver plade testes individuelt ved anvendelse af gennemtrængningsvæsker, som er vanskelige og kostbare at afgive.

Claims (12)

1. Fremgangsmåde til lækagetestning af en samlet varmeveksler til tilveje- I bringelse af positiv lokalisering af kilden til lækager i det varmeoverførende over- I I 5 fladeareal af en varmeveksler mellem adskilte produkt- og servicefluidveje I anbragt i et intimt varmevekslingsforhold, hvilken fremgangsmåde omfatter: - I I Cirkulation af en opløsning gennem den ene fluidvej i veksleren, I I hvilken opløsning består af et opløsningsmiddel med et betydeligt I ' 10 damptryk under de valgte testbetingelser, I I tilvejebringelse af en gasstrøm hen over den anden fluidvej på ud- I I vekslingsoverfladen ved hjælp aftvungen eller naturlig konvektion, I 15 tilførsel af en positiv trykforskel mellem opløsning og gasstrøm, og I visuel detektering af beliggenheden af aflejrede opløsningsstoffer på I eller omkring den anden fluidvej. I

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, i hvilken en pladevarmeveksler af dobbeltsik- I kerhedstypen testes, hvor to fluidveje, produkt (A) og service (B) er adskilt af en I tredje lækagefluidvej (C), som findes mellem de to sider af den varmeoverfø- I i rende overflade, som adskiller side (A) og (B), idet en dobbelt sikkerhedsplade I H undersøges ved at anse side (A) og/eller side (B) for at udgøre fluidvejsprodukt- I 25 siden (A) og servicesiden (B) for at være lækagevejen (C). ’ I

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller krav 2, i hvilken varmeveksleren er en I varmeveksler af pladetypen, hvilken pladevarmeveksler er af den fuldstændigt I med pakninger forsynede eller svejste konstruktion af pladepartypen. I

30 I * 11 DK 175670 B1

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller krav 2, i hvilken varmeveksleren er en kappe- eller rørveksler.

5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, i hvilken 5 forbedret detektering af revner opnås ved aflastning af den sammenpressede ' afstand af en med pakninger forsynet varmeveksler af pladetypen.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 4, i hvilken forbedret detektering af tilstedeværelsen af opløsningsstofaflejringer udføres ved be- 10 tragtning under tilstedeværelse af ultraviolet (UV) lys.

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, i hvilken detekteringsfølsomheden af opløsningens tværlækagehastighed forøges ved tilsætning af overfladeaktive midler. 15

8. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 6, i hvilken læka-gedetekteringsfølsomheden forøges ved anvendelse af et ikke konstant tilført differenstryk.

9. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, i hvilken gasstrømmen hen over ikke-opløsningssiden erstattes af et andet opløsningsmiddel og/eller et opløsningsstof end det, der anvendes på side (A), således at opløsningen (A), når den blandes med opløsningen fra side (B), reagerer kemisk til dannelse af et uopløseligt produkt i opløsningsmidlet, der anvendes på side 25 (B), og som aflejres i og omkring pladefejlen. *

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, i hvilken det dannede produkt er visuelt tydeligt, når overfladen af pladerne undersøges under omgivelses- eller UV lysforhold. 30 DK 175670 B1 I I 12 I

11- Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, i hvilken I H opløsningen indeholder en fluorescerende bestanddel. I

12. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 10, i hvilken op- I 5 løsningen indeholder en farvet farvestofbestanddel. * I I 10 I H