Merancang, membangun, dan mengoperasikan sistem transfer panas oli termal dapat hemat biaya jika direncanakan dengan benar sejak awal. Dimulai dengan tata letak desain umum dan terus melalui operasi, pembersihan, dan pemecahan masalah, 10 tips ini akan membantu Anda memaksimalkan investasi Anda.
TIP 1: Rencanakan Tata Letak Sistem Fluida Termal dengan hati-hati
Ada jumlah tata letak yang tak terbatas, dan itu karena setiap tata letak harus dirancang khusus untuk fasilitas Anda untuk memenuhi kebutuhan proses Anda. Beberapa tata letak yang khas ditunjukkan pada gambar 1. Minimal, setiap sistem membutuhkan pemanas, pompa, dan tangki ekspansi.
TIP 2: Pilih Komponen Sistem dengan Bijak
Komponen sistem terdiri dari perpipaan, instalasi berulir, flensa, gasket, stud, mur, isolasi, katup, dan pompa. Saat menentukan komponen untuk sistem oli panas, pastikan komponen tersebut dirancang untuk sistem oli panas dan untuk suhu yang melebihi suhu curah sistem Anda.
Perpipaan. Instalasi dilas direkomendasikan. Jika Anda menggunakan instalasi berulir, las kembali semua koneksi atau gunakan sealant ulir.
Flensa. Pilih flensa dengan karakteristik berikut:
- 300 lb konstruksi baja tempa
- leher pengelasan
- 1/16 “wajah terangkat, Jadwal 40 membosankan
- Peringkat ASTM A 181.
Dianjurkan untuk menggunakan cincin penahan pada lasan pipa ke flensa.
Gasket. Pilih gasket PTFE spiral-luka, diisi grafit atau diperluas / terisi.
Stud. Pilih baja paduan, ulir terus-menerus, ASTM A 193, Grade B7 atau stud lebih tinggi.
Gila. Gunakan kacang hex besar, ASTM A 194, Grade 2H atau lebih tinggi.
Isolasi. Kalsium silikat atau fiberglass dengan nilai 850 o F (454 o C) dapat diterima jika potensi kebocorannya minimal. Kaca busa sel tertutup direkomendasikan dalam beberapa kaki flensa, katup, keran pipa atau titik kebocoran potensial lainnya. Flensa harus dibiarkan tidak berinsulasi untuk memudahkan deteksi kebocoran.
Katup. Pilih katup baja karbon tempa atau tempa dengan desain soket atau flens (300 lb). Disarankan untuk menggunakan grafit atau pengepakan batang katup atau segel PTFE yang diperluas / diisi. Katup isolasi harus berupa katup jenis bola; untuk kegunaan ini, katup kontrol atau katup globe direkomendasikan. Pasang batang katup yang mengarah ke bawah agar cairan bocor mengalir keluar dari isolasi.
Pompa. Untuk pompa dengan perpindahan positif, pilih yang terbuat dari baja paduan dengan desain roda gigi-dalam-roda-gigi atau geser-baling-baling. Untuk pompa sentrifugal, pastikan pompa yang dipilih memiliki bagian yang dibasahi atau besi cor. Untuk segel mekanis pompa, pilih jenis bellow. Untuk aplikasi dengan beban partikulat rendah, permukaan segel karbon direkomendasikan di atas permukaan segel silikon atau tungsten karbida. Untuk aplikasi dengan pemuatan partikel tinggi, gunakan permukaan segel tungsten karbida daripada silikon karbida.
TIP 3: Ingat Keselamatan Cairan Termal
Potensi kebakaran harus dipertimbangkan dalam desain dan operasi sistem fluida termal.
Titik Nyala dan Titik Api. Titik nyala dan titik api dari fluida termal ditentukan melalui pengujian laboratorium terhadap fluida yang tidak digunakan. Metode tes yang paling umum adalah ASTM D92 Cleveland Open Cup (COC). Suhu terendah di mana uap dinyalakan disebut titik nyala. Suhu di mana uap yang cukup dihasilkan untuk mendukung nyala api terus menerus adalah titik api.
Sementara hasil tes ini menyediakan data untuk membandingkan cairan yang berbeda, setiap ekstrapolasi hasil ini ke dalam situasi kehidupan nyata harus mengenali tiga kondisi dasar yang diperlukan untuk pengapian uap terjadi:
- Cairan harus berada pada atau di atas titik nyala atau titik api saat kontak dengan udara agar terjadi pembakaran uap. Situasi ini mungkin tidak ada di sekitar kebocoran karena cairan yang bocor akan mendingin dengan cepat saat terpapar udara.
- Uap yang cukup harus ada untuk mendukung pembakaran. Setiap pembuangan uap dapat mengurangi konsentrasi di bawah tingkat yang diperlukan untuk pengapian.
- Sumber api harus berada di dalam awan uap. Praktik instalasi listrik yang baik menetapkan bahwa sumber pengapian potensial terletak agak jauh dari perpipaan atau tertutup dengan baik.
Jika salah satu dari ketiga kondisi ini tidak terpenuhi, pengapian uap tidak dapat terjadi.
Kebocoran. Kebocoran sistem fluida termal normal terdiri dari cairan yang merembes dari alat kelengkapan berulir, gasket flensa, segel mekanis dan katup-batang serta kelenjar pengemas poros-pompa. Tetesan yang terbentuk akan mendingin dengan cepat saat terpapar udara. Kebocoran volume yang sangat rendah dapat menghasilkan asap abu-abu terang. Ini merupakan indikasi bahwa cairan teroksidasi segera pada paparan udara.
Ada beberapa kondisi di mana kebocoran “normal” dapat menimbulkan risiko kebakaran:
- Jenis isolasi tertentu seperti wol mineral, fiberglass atau kalsium silikat memiliki struktur terbuka atau keropos yang memungkinkan cairan untuk menjauh dari sumber kebocoran. Ketika cairan tersebar di dalam isolasi, area permukaannya meningkat secara dramatis sementara suhunya tetap pada atau di dekat suhu operasi sistem. Bahayanya adalah bahwa persentase substansial dari cairan yang bocor akan tetap tidak bereaksi di dalam isolasi karena terbatasnya jumlah oksigen yang tersedia. Jika pasokan oksigen tiba-tiba meningkat, sisa cairan dalam insulasi akan terbakar. Cegah kebakaran isolasi dengan menggunakan isolasi tidak keropos dalam beberapa kaki area yang rentan terhadap kebocoran seperti katup dan flensa.
- Jika kebocoran volume rendah terjadi dalam area tertutup rapat seperti kabinet, oksigen yang tersedia dapat dikonsumsi, memungkinkan uap yang tidak bereaksi menumpuk. Cegah hal ini dengan memastikan bahwa semua bagian dari sistem fluida termal berada di area dengan ventilasi yang memadai.
Kegagalan Peralatan Bencana. Kegagalan peralatan bencana dapat menyebabkan pelepasan cepat sejumlah besar fluida termal. Saat cairan dilepaskan, luas permukaan tetesan yang relatif lebih besar dan kecepatannya akan menghasilkan pendinginan yang cepat. Ketika ini terjadi, akan ada sejumlah asap hadir karena cairan panas bereaksi dengan udara (pengoksidasi). Bahaya kebakaran atau bahaya kegagalan yang diakibatkannya dapat diminimalkan melalui desain, operasi, dan pemeliharaan peralatan yang tepat:
- Jangan pernah mengoperasikan fluida termal di atas titik didihnya.
- Pertahankan ventilasi yang baik di area sekitar peralatan.
- Minimalkan bahan bakar yang tersedia untuk api. Untuk melakukan ini, tangki ekspansi harus dilengkapi dengan sakelar level rendah untuk mematikan seluruh sistem.
Kehilangan Sirkulasi di Pemanas. Potensi kebakaran yang hebat dapat terjadi jika aliran fluida termal terganggu tanpa menyebabkan pemanas mati. Di bawah kondisi tanpa aliran ini, suhu fluida di dalam pemanas yang masih berenergi meningkat dengan cepat hingga jauh di atas titik didihnya.
Kegagalan peralatan dapat menyebabkan pengapian spontan dari cairan yang bocor. Perlindungan yang paling efektif adalah memasang sakelar tekanan tinggi / rendah pada pelepasan pompa atau sakelar tekanan diferensial rendah pada pelat orifis atau meteran aliran jenis serupa. Saklar harus ditransfer ke sistem shutdown segera jika kehilangan aliran.
TIP 4: Praktik Penanganan Fluida Aman
Mengikuti beberapa rekomendasi sederhana untuk menyimpan cairan, mengisi sistem dan mengeluarkan kantong udara akan memastikan penanganan cairan yang aman.
Saat menyimpan cairan, drum harus dilindungi dari paparan sinar matahari langsung dan presipitasi.
Sebelum mengisi atau mengisi ulang sistem, buka semua ventilasi atau katup berdarah, katup blok proses, katup kontrol, dan katup apa pun yang menghubungkan sistem ke tangki ekspansi. Untuk memompa cairan transfer panas ke dalam sistem, pompa portabel atau drum dengan kapasitas yang memadai dapat diterima. Jangan menggunakan pompa yang bersirkulasi sistem untuk menambah cairan karena kerusakan seal dapat diakibatkan oleh kekeringan pompa.
Setelah katup terbuka, tambahkan cairan ke sistem. Cairan harus ditambahkan pada titik terendah sistem, lebih disukai pada sisi hisap pompa sirkulasi. Hindari aerasi cairan; jangan menambahkan cairan langsung ke tangki ekspansi. Tutup ventilasi dan katup berdarah saat cairan habis. Hentikan pengisian sistem saat cairan kehabisan titik tertinggi.
Untuk mengeluarkan kantong udara, gunakan pompa sirkulasi sistem untuk mengalirkan cairan secara perlahan melalui sistem sampai semua gelembung gas keluar ke tangki ekspansi atau dikeluarkan melalui lubang ventilasi / katup berdarah. Tambahkan cairan sesuai kebutuhan untuk mempertahankan level tangki ekspansi seperempat penuh.
TIP 5: Perpanjang Umur Cairan Melalui Praktik Operasi Yang Baik
Umur servis fluida dan efisiensi operasi proses dapat ditingkatkan dengan meminimalkan perengkahan fluida termal, oksidasi dan kontaminasi.
Retak termal. Dalam kondisi tertentu, semua pemanas mampu melebihi suhu film maksimum yang disarankan dari fluida transfer panas. Melebihi suhu ini untuk jangka waktu tertentu dapat menyebabkan keretakan termal yang berlebihan dan kegagalan cairan prematur. Perengkahan panas yang berlebihan dapat diminimalkan dengan mengikuti praktik operasi yang baik:
- Pertahankan kecepatan cairan desain setiap saat melalui pemanas.
- Bawa sistem dingin ke suhu perlahan.
- Hindari shutdown yang cepat.
- Pertahankan instrumentasi sistem.
- Periksa ruang pembakaran untuk perambatan nyala api yang tidak tepat atau perataan burner.
Oksidasi. Ketika cairan transfer panas teroksidasi, itu dapat menyebabkan pengotoran atau korosi pada tangki ekspansi. Meminimalkan oksidasi relatif sederhana:
- Jaga suhu tangki ekspansi di bawah 140 o F (60 o C).
- Pertahankan head hisap pompa bersih (NPSH) positif setiap saat.
Kontaminasi. Kontaminan dapat meningkatkan degradasi cairan serta menyebabkan masalah operasional. Kontaminan dapat memasuki sistem dengan beberapa cara. Lindungi dari entri mereka dengan mengikuti praktik operasi yang baik:
TIPS 6: Mulai dan Berhenti dengan Masuk Akal
Prosedur memulai dan mematikan yang baik dapat membantu memastikan Anda tidak mempromosikan perengkahan termal. Selama startup, direkomendasikan agar pompa sistem digunakan untuk mengalirkan fluida melalui sistem sebelum menyalakan pemanas. Setelah ada sirkulasi melalui pemanas, operator harus meningkatkan suhu fluida curah sebanyak 20 hingga 25 o F (11 hingga 14 o C) hingga cairan mencapai viskositas 10 cP. Pada titik ini, akan ada aliran turbulen melalui pemanas, dan pemanas dapat dinaikkan ke suhu proses.
Selama penghentian, direkomendasikan bahwa pompa sirkulasi dijalankan secara independen dari pemanas untuk mempertahankan sirkulasi fluida kontinu sampai suhu cairan curah turun di bawah 250 o F (121 o C). Setelah fluida mencapai suhu ini, sisa panas dalam pemanas telah dihilangkan dan seluruh sistem mulai dingin.
TIP 7: Lakukan Analisis Cairan Reguler
Cairan transfer panas organik menurun seiring waktu karena perengkahan termal, oksidasi dan kontaminasi. Analisis cairan secara teratur akan mengevaluasi kondisi fluida dan membantu mengidentifikasi kapan pemeliharaan sistem atau penggantian cairan diperlukan.
Retak termal. Perengkahan termal adalah fenomena di mana molekul-molekul minyak besar terurai menjadi coke padat (karbon 90 hingga 95 persen) dan molekul-molekul kecil yang mendidih lebih rendah. Kehadiran molekul yang lebih kecil dan lebih besar ini dapat ditentukan dengan tes yang mengukur sifat fluida yang dipengaruhi oleh berat molekul, dan hasilnya kemudian dapat dibandingkan dengan sifat cairan bersih. Tes lain mengukur produk sampingan tertentu dari keretakan.
Di antara tes yang dapat dilakukan untuk menentukan apakah perengkahan termal telah terjadi adalah tes untuk rentang distilasi, viskositas kinematik, titik nyala fluida dan pentana tidak terpecahkan.
- Tes rentang distilasi menetapkan jumlah relatif molekul besar dan kecil dalam sampel dengan mengukur suhu di mana fraksi volume tertentu mendidih.
- Viskositas kinematik dari cairan yang serupa secara kimiawi sebanding dengan berat molekul rata-rata. Hasil untuk fluida transfer panas yang dianalisis mungkin atau mungkin tidak menyimpang dari karakteristik fluida yang tidak digunakan karena campuran molekul yang lebih besar (viskositas tinggi) dan lebih kecil (viskositas rendah), jadi tes ini sendiri bukanlah indikator valid dari kondisi fluida.
- Titik nyala adalah suhu di mana uap cairan akan menyala ketika nyala api kecil melewati jarak tertentu di atas sampel. Titik nyala cairan dapat turun karena molekul yang lebih kecil dan lebih mudah menguap terbentuk.
- Pengujian solane Pentane mengukur jumlah kokas dan partikel lain yang tersuspensi dalam fluida. Untuk melakukan pengujian, padatan dihilangkan dengan menyaring, dicuci dengan pentana untuk menghilangkan cairan transfer panas, dikeringkan dan ditimbang.
Oksidasi. Semua cairan transfer panas organik bereaksi dengan udara untuk membentuk asam organik. Laju oksidasi ini rendah pada suhu sekitar tetapi meningkat dengan cepat ketika suhu fluida naik. Asam-asam ini dapat mengalami polimerisasi radikal bebas, yang akan meningkatkan viskositas cairan dan pada akhirnya dapat menghasilkan endapan. Tes yang paling umum digunakan untuk menentukan tingkat oksidasi cairan adalah tes jumlah asam total (TAN), yang merupakan ukuran konsentrasi asam organik dalam cairan.
Kontaminasi. Kontaminan dapat mengkatalisasi degradasi cairan dan menghasilkan masalah pengoperasian dan peralatan yang parah. Kontaminan yang paling umum dalam cairan transfer panas adalah air. Uji air Karl Fischer menentukan jumlah air yang ada dalam fluida.
Evaluasi dan Rekomendasi. Data laboratorium dari tes ini memberikan gambaran tentang kondisi cairan. Data harus dimasukkan ke dalam perspektif waktu bersama dengan sejarah operasi untuk memperoleh analisis sistem yang lengkap. Ini memungkinkan tindakan korektif untuk diimplementasikan sebelum masa pakai cairan atau efisiensi peralatan terganggu.
Saat menyiapkan sampel fluida untuk dikirim untuk analisis, ambil sampel dari bagian “hidup” dari sistem, lebih disukai pada pengguna panas atau pompa sirkulasi. Cairan harus bersirkulasi pada suhu 200 o F (111 o C). Jangan sampel dari tangki ekspansi atau kuras. Juga, penting agar sampel dimasukkan langsung ke dalam tabung sampel.
TIP 8: Pasang Filter Fluida Termal yang Efektif
Filtrasi akan memperpanjang masa pakai fluida dan mengurangi biaya perawatan sistem. Manfaat ini meningkat dengan meningkatnya suhu pengoperasian sistem.
Untuk komponen umum, filter 10 mikron direkomendasikan. Katup blok harus merupakan tipe penutup positif untuk memungkinkan pembersihan filter tanpa mematikan sistem.
Sistem penyaringan aliran samping direkomendasikan untuk sistem dengan pompa sentrifugal (gambar 2). Dengan konfigurasi aliran samping, laju aliran optimal melalui filter adalah 10 persen dari aliran sistem penuh. Paling tidak, edarkan setidaknya 3 persen dari aliran sistem penuh melalui filter aliran samping.
Filter sebaris hanya harus digunakan dengan pompa perpindahan-positif (tipe roda gigi) (gambar 3). Jangan pernah memasang filter sebaris pada sistem yang menggunakan pompa sentrifugal. Filter kedua secara paralel (dupleks) dapat dipasang sebagai pengganti bypass manual untuk aplikasi kritis seperti sistem listrik suhu tinggi.
Tip 9: Bersihkan Sistem dengan Flushing Flushing
Cairan pembilasan dimaksudkan untuk digunakan dalam permulaan atau pemeliharaan umum sistem fluida transfer panas. Sistem baru dapat mengandung skala pabrik, splatter las, terak, fluks,
minyak pendingin, lapisan pelindung, kotoran dan air. Kontaminasi abrasif dapat merusak segel pompa, bantalan, dan katup kontrol. Skala pabrik dan splatter pengelasan dapat meningkatkan oksidasi dan retak cairan. Minyak, pelapis dan fluks secara termal tidak stabil dan dapat menyebabkan degradasi cairan. Menggunakan cairan pembilas untuk membersihkan kontaminan ini dari sistem sebelum menambahkan cairan transfer panas bersih akan meminimalkan masalah perawatan dan membantu memperpanjang masa pakai cairan. Cairan pembilasan juga berguna untuk menghilangkan partikulat, lumpur, beberapa bahan berlubang dan tertinggal, menggunakan cairan transfer panas sebelum mengisi ulang sistem dengan fluida transfer panas baru selama penggantian cairan.
Jangan menggunakan air untuk membersihkan sistem rakitan atau menguji tekanan sistem. Alih-alih, gunakan cairan pembilasan, fluida transfer panas, atau gas inert. Juga, beri tekanan cairan dengan nitrogen daripada udara untuk meminimalkan oksidasi cairan.
Saat mengisi sistem dengan cairan flushing, perlahan-lahan pompa cairan ke dalam sistem dari bawah ke atas untuk melampiaskan udara. Mengisi dari atas (mengalir ke tangki ekspansi) menghalangi ventilasi udara dan mengalirkan cairan secara tidak perlu. Seringkali, tempat yang nyaman untuk mengisi sistem adalah melalui koneksi blowdown pada saringan. Gunakan pompa perpindahan positif kecil untuk mentransfer cairan daripada pompa sistem.
Tip 10: Gunakan Lembar Tip Pemecahan Masalah
Tabel 1 menunjukkan daftar masalah yang mungkin Anda miliki dengan sistem Anda dan kemungkinan penyebabnya. Jika Anda dapat mengidentifikasi penyebabnya, maka Anda dapat secara sistematis mengatasinya untuk membuat sistem Anda kembali berjalan dengan lancar dan efisien.
