Zerstörungsfreie Lecksuche an Plattenwärmetauschern
Dichtheitsprüfung mit Prüfgas
Wärmetauscher werden in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungen eingesetzt, um die Übertragung von Wärme zwischen zwei oder mehr Gasen, Flüssigkeiten oder einer Kombination aus beiden zu ermöglichen. Von der Stromerzeugung und Fertigung bis hin zum Gesundheitswesen und Rechenzentren verbessern sie die Effizienz, Sicherheit und Energieeinsparung thermischer Prozesse. Wärmetauscher können von kleinen Einheiten für Haushaltsanwendungen bis hin zu großen Industrieanlagen in Kraftwerken, Chemiefabriken und Ölraffinerien reichen. Ihre Größe und ihr Volumen variieren stark je nach Art, Anwendung und zu übertragender Wärmemenge.
In diesem Artikel erklären wir, warum die Lecksuche so wichtig ist und wie Plattenwärmetauscher (PHEs) effektiv auf Lecks getestet werden können.
Effizienz und Sicherheit von Plattenwärmetauschern
Korrosion, thermische und mechanische Beanspruchung sowie Schäden an Dichtungen sind einige der Bedingungen, die dazu führen können, dass eine Platte kleine Risse entwickelt. Leckagefreie Wärmetauscher sind aus mehreren Gründen von entscheidender Bedeutung:
- Effizienz: Leckagen können zum Verlust von Wärmeträgerflüssigkeit führen, was die Gesamteffizienz des Wärmeaustauschprozesses verringert. Durch die Aufrechterhaltung eines leckagefreien Systems können Betreiber eine optimale Wärmeleistung und Energieeinsparungen sicherstellen.
- Sicherheit: Undichte Stellen können erhebliche Sicherheitsrisiken bergen, darunter die Exposition gegenüber giftigen Substanzen oder Hochdruckflüssigkeiten. Leckagefreie Wärmetauscher tragen dazu bei, diese Risiken zu minimieren, und schützen so die Mitarbeiter und die Umwelt.
- Kostensenkung: Undichte Stellen können zu kostspieligen Ausfallzeiten und Reparaturen führen. Ein leckagefreies System minimiert den Wartungsbedarf und Betriebsunterbrechungen.
- Umweltschutz: Durch die Erkennung von Leckagen werden Emissionen vermieden, die die Umwelt schädigen können. Dies ist besonders wichtig in Branchen mit strengen gesetzlichen Auflagen.
Traditionelle Verfahren
Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Techniken eingesetzt, um Lecks in Wärmetauschern zu erkennen.
- Druckabfall: Bei dieser Methode wird der Wärmetauscher mit Luft gefüllt, unter Druck gesetzt und dann der Druckabfall im Laufe der Zeit überprüft. Der Druckabfall wird allerdings durch Temperaturänderungen beeinflusst. Darüber hinaus gibt der Druckabfall zwar Aufschluss über die Dichtheit des Systems, nicht aber über die genaue Lage des Lecks.
- Seifenblasen: Nachdem der Wärmetauscher mit Luft unter Druck gesetzt wurde, kann eine Seifen- oder Reinigungslösung auf potenzielle Leckstellen aufgetragen werden. Wenn ein Leck vorhanden ist, bilden sich in der Regel Blasen an der Leckstelle. Diese Technik wird häufig zur Erkennung kleiner Lecks in Flanschen, Verbindungen, Dichtungen und Dichtungsringen eingesetzt. Sie ist einfach und kostengünstig, aber aufgrund der begrenzten Empfindlichkeit ist es nicht möglich, sehr kleine Lecks zu erkennen.
- Wasserbad: Nachdem das Bauteil mit Luft oder Gas unter Druck gesetzt wurde, wird ein Wassertauchtest durchgeführt, indem es einfach in einen Wassertank getaucht wird. An der Leckstelle auftretende Blasen zeigen in der Regel die Stelle des Lecks an. Allerdings ist es aufgrund der großen Anzahl von Blasen oft schwierig, Lecks genau zu identifizieren. Beim Wasserbad müssen alle Oberflächen des Bauteils sichtbar sein, auch die, die dem Auge des Bedieners verborgen bleiben.
Diese Techniken eignen sich nicht für große, komplexe Systeme oder Wärmetauscher, die in einem Betriebssystem oder Prozess verwendet werden, da ihre Empfindlichkeit begrenzt ist und sie eine Abschaltung und anschließende Trocknung des Wärmetauschers erfordern.
Die Lösungen von INFICON
Eine zerstörungsfreie und empfindlichere Methode zur Lecksuche ist die Lecksuche mit einem Prüfgas. Bei diesem Verfahren wird Formiergas (5 % Wasserstoff in Stickstoff) oder Helium als Prüfgas verwendet. Je nach Größe des Wärmetauschers, erforderlichem Durchsatz und Anforderungen an die Leckrate sind ein Akkumulationstest und ein Vakuumtest geeignete Alternativen.
| Akkumulationstest | Vakuumlecktest | |
| Leckratenanforderungen | Wasserdicht, öldicht | Kältemitteldicht |
| Durchsatz | Niedrig bis mittel | Mittel bis hoch |
| Teilegröße | Klein | Mittel |
Akkumulationsmethode
Für kleine bis mittelgroße Wärmetauscher, die bei niedrigem bis mittlerem Durchsatz auf Wasser-/Öllecks getestet werden müssen, bietet die Lecksuche in einer Akkumulationskammer (Akkumulationstest) eine äußerst zuverlässige und kostengünstige Lösung.
Der Test beginnt damit, dass der Wärmetauscher mit Formiergas unter Betriebsdruck gesetzt und in eine Kammer gebracht wird. Ein in der Kammer befindlicher Ventilator sorgt für eine homogene Konzentration, unabhängig von der Stelle, an der das Leck auftritt. Aus dem Objekt austretendes Formiergas verbleibt in der Kammer.
Die Lösung von INFICON besteht aus dem Sentrac Wasserstoff-Lecksuchgerät mit standard Dual-Probe-Funktion und der AP29ECO Probenahmesonde. Die AP29ECO wird vom Sentrac gesteuert und ermöglicht eine bestimmte Zeit (Akkumulationszeit), bevor sie eine Probe aus der Kammer entnimmt und die Gaskonzentration analysiert. Überschreitet die Konzentration den eingestellten Grenzwert, gibt der Sentrac ein akustisches und optisches Lecksignal aus. Mit der Handsonde, die gleichzeitig an den Lecksucher angeschlossen ist, können Lecks unmittelbar nach dem Ackumulationstest geortet werden, während das Teil noch unter Druck steht.
Für sehr schnelle Lecktests, wenn extrem kleine Lecks erwartet werden oder in allen Fällen, in denen ein Lecksuchgerät für Helium und Formiergas bevorzugt wird, bietet das LDS3000 AQ-Lecksuchgerät die höchste Empfindlichkeit. Der Plattenwärmetauscher wird mit Prüfgas gefüllt und in die Akkumulationskammer eingesetzt. Das LDS3000 AQ misst die Anstiegsgeschwindigkeit des Prüfgaspegels in der Kammer und warnt den Bediener, wenn dieser zu schnell ansteigt.
Vakuumlecktest
Bei größeren Wärmetauschern, die mit mittlerem bis hohem Durchsatz getestet werden müssen, oder bei Teilen, die auf Kältemittellecks getestet werden müssen, ist die Dichtheitsprüfung mit Helium in einer Vakuumkammer die bevorzugte Lösung. Bei diesem Prüfverfahren wird der Wärmetauscher mit Helium gefüllt, bevor Vakuumpumpen in der Kammer ein Vakuum erzeugen. Bei einem Leck erkennt der LDS3000 Lecksucher das Heliumgas, wenn es aus dem Wärmetauscher austritt, und gibt ein Alarmsignal aus.
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