Chemijos gamykla pakeitė 5 kW PTFE panardinamąjį šildytuvą po keturiolikos mėnesių. Šildytuvas išlaikė tęstinumo testą, o apvalkalas nematė jokių įtrūkimų. Tačiau izoliacijos varža nukrito žemiau 5 MΩ, o įžeminimo gedimai tapo dažni. Kai įrenginys buvo atidarytas analizei, vidinis užpildas buvo pakitusi spalva ir sulipęs{5}}užterštas geležies oksidu, sulfatais ir drėgme. Užpildas absorbavo proceso chemiją per lėtą prasiskverbimo kelią, o užterštumas sunaikino izoliaciją iš vidaus.
Vidinis užpildas -magnio oksidas arba panaši keramika-yra elektros izoliatorius, atskiriantis varžos elementą nuo metalinio apvalkalo. PTFE panardinamajame šildytuve užpildas yra apsaugotas nuo proceso skysčio polimeriniu išoriniu apvalkalu. Kai ši apsauga yra pažeista-netgi šiek tiek-, užpildas tampa kita gynybos linija ir yra ribotas atsparumas drėgmei ir cheminiam poveikiui.
Užpildo vaidmuo PTFE panardinamojo šildytuvo konstrukcijoje
Šildymo elementų izoliacijai pasirenkamas magnio oksidas, nes jis pasižymi dideliu dielektriniu stiprumu, geru šilumos laidumu ir pakankamu stabilumu aukštoje temperatūroje. Jis sutankinamas į tarpą tarp varžos elemento ir metalinio apvalkalo, suformuojant tankią, elektrą izoliuojančią barjerą.
Aukštos-kokybės MgO užpildo grynumas didesnis nei 99 %, o tankis didesnis nei 3,0 g/cm³. Jis yra hidrofobinis, o tai reiškia, kad jis atsparus drėgmės sugėrimui. Tačiau MgO yra higroskopinis{5}}jei bus galimybė, sugers vandenį iš atmosferos arba proceso skysčio. Sugertas vanduo sumažina izoliacijos varžą ir gali reaguoti su MgO, sudarydamas magnio hidroksidą, kurio dielektrinis stiprumas yra mažesnis.
| Užpildo nuosavybė | Naujas, Sausos būklės | Po drėgmės poveikio | Poveikis šildytuvui |
|---|---|---|---|
| Dielektrinis stiprumas | >15 kV/mm | 5–10 kV/mm | Sumažinta gedimo įtampa |
| Izoliacijos atsparumas | >500 MΩ | <50 MΩ | Įžeminimo gedimo rizika |
| Tankis | 3,0–3,3 g/cm³ | 2,5–2,9 g/cm³ | Sumažintas šilumos laidumas |
| Grynumas | >99% MgO | 90–95% MgO | Užteršimas, korozija |
| Šilumos laidumas | 30–40 W/m·K | 15–25 W/m·K | Aukštesnė apvalkalo temperatūra |
Užpildo savybės prieš ir po drėgmės ir cheminio užteršimo
Kaip proceso chemija pasiekia užpildą
Užpildas yra pažeidžiamas užteršimo trimis būdais: prasiskverbimas per PTFE apvalkalą, patekimas į gnybto sandariklį ir mechaninis apvalkalo pažeidimas.
Prasiskverbimas yra lėčiausias kelias, bet labiausiai paplitęs agresyviose chemijose. Vandens molekulės, rūgščių rūšys ir ištirpę jonai difunduoja per PTFE per darbo mėnesius. Norma priklauso nuo temperatūros, chemijos ir apvalkalo storio. Patekę per PTFE, teršalai migruoja į užpildą, reaguodami su juo ir sumažindami jo izoliacines savybes.
Gnybtų sandariklio patekimas leidžia drėgmei ir proceso skysčiui patekti į šaltą zoną ir nukeliauti užpildu link šildomos dalies. Šis kelias yra greitesnis nei prasiskverbimas, bet paprastai veikia tik viršutinę šildytuvo dalį, esančią šalia terminalo.
Dėl mechaninio pažeidimo-įtrūkimo, įdubimo ar skylės- proceso skystis gali tiesiogiai susisiekti su užpildu. Užteršimas yra greitas ir lokalizuotas, o šildytuvas paprastai sugenda per kelias dienas ar savaites.
| Užteršimo kelias | Laikas nesėkmei | Paveikta sritis | Izoliacijos varžos sumažėjimas | Galimas remontas |
|---|---|---|---|---|
| Apvalkalo pralaidumas | 6-18 mėnesių | Visas šildomas ilgis | Palaipsniui | Nr |
| Terminalo sandariklio patekimas | 1-6 mėn | Viršutinė dalis | Nuo vidutinio iki greito | Kartais |
| Mechaninis pažeidimas | Dienos – savaitės | Lokalizuota | Greitas | Nr |
Užteršimo keliai ir jų poveikis PTFE panardinamojo šildytuvo užpildui
Cheminės reakcijos, kurios ardo užpildą
Kai drėgmė pasiekia MgO, ji reaguoja ir susidaro magnio hidroksidas: MgO + H₂O → Mg(OH)2. Magnio hidroksidas turi mažesnį dielektrinį stiprumą ir mažesnį šilumos laidumą nei MgO. Reakcija yra egzoterminė, generuojanti šilumą, kuri gali dar labiau paspartinti skilimą.
Kai rūgščių rūšys pasiekia MgO, jos reaguoja sudarydamos magnio druskas. Sieros rūgštis sudaro magnio sulfatą, kuris yra tirpus ir laidus. Vandenilio chlorido rūgštis sudaro magnio chloridą, kuris taip pat yra tirpus ir labai ėsdinantis atsparumo elementą. Šios druskos padidina užpildo laidumą ir gali pažeisti varžos laidą.
Drėgmės ir rūgšties derinys yra ypač žalingas. Rūgštis ištirpdo MgO, sukurdama tuštumus ir kelius, kurie leidžia toliau patekti. Atsparumo elementas yra veikiamas proceso chemijos, o šildytuvas sugenda iš vidaus.
Užteršimo užpildu simptomai
Užterštas užpildas sukelia būdingą simptomų rinkinį, išskiriantį jį iš kitų gedimo būdų.
Izoliacijos varža palaipsniui mažėja per savaites ar mėnesius. Sumažėjimas paprastai yra monotoniškas{1}}kiekvienas rodmuo yra mažesnis nei paskutinis. Stabilus rodmuo ir staigus kritimas rodo kitokią problemą, pvz., mechaninį pažeidimą.
Augant užterštumui, žemės gedimai tampa vis dažnesni. Pirmoji kelionė gali įvykti po kelių mėnesių normalios eksploatacijos. Vėlesni išjungimai įvyksta arčiau vienas kito, o galiausiai šildytuvas iš karto išjungiamas iš naujo.
Jei užteršimas yra netoli pažeidimo, apvalkalas gali pakisti spalva arba atsirasti minkšta, pūslėta vieta. Tačiau dėl prasiskverbimo-užteršimo apvalkalas dažnai atrodo nepažeistas, net jei užpildas yra labai pažeistas.
| Simptomas | Užpildo užteršimas | Apvalkalo įtrūkimas | Mastelio kūrimas |
|---|---|---|---|
| Izoliacijos atsparumas | Laipsniškas mažėjimas | Staigus kritimas | Stabilus |
| Žemės gedimo išjungimai | Didėjantis dažnis | Nedelsiant | Nėra |
| Apvalkalo išvaizda | Dažnai nepažeistas | Matomas įtrūkimas | Matomas indėlis |
| Įkaitimo-laikas | Šiek tiek padidėjo | Normalus arba padidėjęs | Padidėjęs |
| Dabartinis burtas | Normalus | Normalus | Normalus |
Įprastų PTFE panardinamojo šildytuvo gedimo režimų simptomų palyginimas
Užkirsti kelią užpildo užteršimui
Veiksmingiausia prevencija yra išlaikyti nepažeistą PTFE apvalkalą ir sandarų gnybtų korpusą. Tai reiškia, kad reikia pasirinkti vatų tankį, kad apvalkalo temperatūra neviršytų saugių ribų, išlaikyti tinkamą panardinimo gylį ir reguliariai tikrinti, ar šildytuvas nėra pažeistas.
Didelio -tankio MgO užpildas su mažu drėgmės sugėrimu užtikrina didesnį atsparumą užteršimui nei standartinis užpildas. Kai kurie gamintojai siūlo MgO su drėgmei -atsparia danga arba hidrofobiniu priedu, kuris sulėtina vandens ir cheminių medžiagų įsisavinimą.
Užsandarinti gnybtų gaubtai su sausiklio pakuotėmis arba alsuoklėmis sumažina drėgmės patekimą į šaltą galą. Tarpiklis turi būti tikrinamas kaskart techninės priežiūros intervalu ir pakeistas, jei jis suspaustas arba įtrūkęs.
Kai užpildo užterštumas rodo specifikacijos problemą
Pasikartojantys užpildo užteršimo gedimai toje pačioje bakelyje rodo, kad šildytuvas veikia sąlygomis, kurios viršija jo projektines ribas. Aukšta temperatūra, agresyvi chemija arba didelis vatų tankis pagreitina prasiskverbimą ir sutrumpina užteršimo laiką. Pasirinktinė PTFE panardinamojo šildytuvo konfigūracija su storesniu apvalkalu, mažesniu vatų tankiu ir geresniu sandarumu prailgina laiką iki užteršimo. Specifikacijos procesas reikalauja vonios chemijos, darbinės temperatūros, apvalkalo storio ir ankstesnių šildytuvų gedimų istorijos.
