Повышение экономической эффективности теплообменных установок

Теплообменники получили широкое применение в области химического производства, благодаря таким процессам, как охлаждение, испарение, абсорбция, кристаллизация и другие. Cо временем из-за загрязнения, в том числе коррозии, эффективность теплообменников снижается, приводя к росту расхода энергии для обеспечения техпроцесса.

Условия применения и технологическая среда значительно влияют на конструкцию теплообменника. Самые распространенные из них: кожухотрубчатые, пластинчатые, ребристые.

Несмотря на существенные внешние отличия теплообменных аппаратов, экономическую эффективность составляют три ключевых показателя:

Стоимость содержания теплообменной установки, включая трудозатраты обслуживающего персонала, подготовку теплоносителя и использование топлива для обеспечения необходимого теплообмена
Коэффициент теплопередачи и скорость деградации качества теплообмена
Риск возникновения чрезвычайных ситуаций и взысканий за нарушение норм безопасности и экологии

Эксплуатация теплообменника в сложных условиях со временем может привести к его загрязнению, что является основной причиной снижения энергоэффективности производства.

Загрязнение приводит к следующим последствиям:

замедления и остановы в работе;
увеличение энергопотребления;
невыполнение производственных планов;
увеличение объема выбросов;
учащение периодичности технического обслуживания;
возможное повреждение оборудования, находящегося на последующих этапах технологического процесса.

На среднем предприятии устранение даже небольшого процента загрязнения может ежегодно обеспечивать существенную экономию. Исходя из опыта работы с заказчиками и данных из многочисленных отраслевых изданий потенциальные риски на технологической линии с теплообменными установками достигают следующих значений (подробнее в инфографике):

Параметры мониторинга состояния теплообменника

Обеспечение измерений параметров технологического процесса в критических точках теплобменников позволяет включать их в систему планирования ресурсами предприятия – ЕАМ. Применение ЕАМ-систем ориентировано на сокращение затрат технического обслуживания и ремонта без снижения уровня надежности, либо повышение производственной эффективности без увеличения затрат.

Мониторинг теплообенника по средством ЕАМ сводится к расчету основных показателей состояния установки:

Тепловая нагрузка по горячей стороне
Тепловая нагрузка по холодной стороне
Ошибка тепловой нагрузки
Средняя тепловая нагрузка
Коэффициент теплопередачи
Откорректированный коэффициент теплопередачи
Коэффициент загрязнения
Стоимость потерь

Полный коэффициент теплопередачи
Позволяет оценить эффективность теплопередачи в теплообменнике. Чем выше коэффициент, тем лучше производительность теплообменника. На коэффициент теплопередачи теплообменника влияют изменения расходов с горячей и холодной стороны.

Ошибка тепловой нагрузки
Ошибкой тепловой нагрузки теплообменника является измерение разницы тепловых нагрузок с горячей и холодной сторон. Это значение должно быть близким к нулю. Если ошибка тепловой нагрузки превышает 5-10%, оператор должен проверить правильность физических постоянных для обеих сторон теплообменника, а также значения расходов и температур. Ошибка тепловой нагрузки рассчитывается в виде процентного отношения к средней тепловой нагрузке теплообменника.

Коэффициент загрязнения
EAM теплообменника измеряет величину загрязнения путем сравнения текущего коэффициента теплопередачи относительно коэффициента теплопередачи чистого теплообменника. Потери тепла измеряются с регулярными интервалами времени (дни или месяцы) и отображаются на графиках. Так же рассчитывается увеличение затрат из-за потери производительности и отображается общая наработка с момента последней чистки.

Прогноз
Поскольку загрязнение происходит в течение долгого периода времени, система EAM предсказывает его. Значительное увеличение загрязнения определяется путем сравнения ежедневной скорости изменения загрязнения с ежемесячной скоростью.

Очистка теплообменника
ЕАМ теплообменника рекомендует оператору время для выполнения очистки или ремонта теплообменника. Эта сигнализация генерируется при высокой разности давлений на горячей или холодной стороне и срабатывании сигнализации по высокому коэффициенту загрязнения.

Комплекс мер повышения эксплуатационной готовности теплообменного оборудования

Объединение информации о состоянии оборудования и качества технологического процесса - наблюдайте за параметрами установки и процесса с единого рабочего места оператора в реальном времени: анализ трендов, аварийное оповещение, история событий, индикаторы ключевых показателей производительности и расчеты для статистического контроля.
Раннее оповещение о возможных неисправностях и рисках для безопасности - узнавайте, когда элементы теплообменника достигают расчётных пределов по основным характеристикам, а также о нежелательных утечках технологической среды или теплоносителя.
Повышение экономической и технической эффективности обслуживания - получайте информацию о динамике изменения работоспособности оборудования и о непредвиденном загрязнении на ранних этапах, а так же рекомендации по очистке теплообменников и техническому обслуживанию оборудования в экономически выгодное время.

Подробнее о комплексных решениях от Emerson для оптимизации теплообменников читайте в электронной брошюре.

	Предотвращение неисправности вентиляторов в системах воздушного охлаждения снижает расходы на ремонт в среднем на 30%. Автоматизированные решения для мониторинга воздуходувок контролируют механические параметры оборудования и оповещают персонал об ухудшении процесса охлаждения с выявлением возможной причины этого события.
	Повышение качества контроля температурных параметров без необходимости изменений конструкции установки, используя высокоточный беспроводной преобразователь с накладным температурным сенсором Rosemount X-Well. Беспроводные технологии значительно снизили стоимость реализации мониторинга состояния технологического оборудования. Беспроводные устройства могут быть установлены в труднодоступных местах и в местах, считающихся, в общепринятом смысле, излишне затратными для контроля параметров.
	Снижение риска незапланированного останова, благодаря постоянному мониторингу состояния клапанов, не допуская их неисправности.
	Мониторинг образования коррозии и уменьшения толщины стенки трубопровода с помощью неинтрузивного сенсора. Неинтрузивные сенсоры позволяют непрерывно следить за целостностью теплообменника и передавать данные в реальном времени. При использовании решений для мониторинга коррозии Permasense от Emerson нет необходимости погружать чувствительный элемент в технологический процесс.
	Снижение количества запасных приборов и рисков при проведении ремонтных работ, благодаря предложению "Приоритетное изготовление" от Emerson.