Panardinamasis šildytuvas, veikiantis dejonizuotame vandenyje, kelia kitokį elektros pavojaus profilį nei tas pats šildytuvas koncentruotos rūgšties vonioje. Skysčių laidumas tiesiogiai veikia srovės nutekėjimo riziką ir būtinas saugos priemones. Nors PTFE yra puikus elektros izoliatorius, joks apvalkalas nėra atsparus pažeidimams laikui bėgant. Norint sukurti saugų PTFE šildytuvo įrenginį, kuris apsaugo tiek personalą, tiek įrangą, būtina suprasti šildomo skysčio laidumą.
Kas yra skysčių laidumas ir kodėl tai svarbu?
Skysčio laidumas – tai skysčio gebėjimo praleisti elektros srovę matas, išreiškiamas mikrosimensais centimetre (µS/cm) arba milisimensais centimetre (mS/cm). Grynas dejonizuotas vanduo turi labai mažą laidumą (0,055 µS/cm esant 25 °C). Vanduo iš čiaupo svyruoja nuo 50 iki 500 µS/cm. Rūgščių tirpalai (pvz., 10 % sieros rūgštis) ir druskos vonios (pvz., nikelio acetatas, natrio chloridas) yra labai laidūs, dažnai viršija 10 000 µS/cm. Kuo didesnis laidumas, tuo lengviau nuklysta elektros srovė gali tekėti iš pažeisto šildytuvo į skystį ir per įžemintus bako komponentus arba kontaktą su žmonėmis.
Pavojus: srovės nutekėjimas per pažeistą PTFE apvalkalą
PTFE dielektrinis stipris yra ne mažesnis kaip 15 kV viename milimetre, todėl nepažeistas jis yra puikus izoliatorius. Tačiau panardinamojo šildytuvo PTFE apvalkalas paprastai yra tik 0,5–2,0 mm storio. Dėl mechaninio poveikio, terminio ciklo ar cheminės atakos esant ekstremalioms temperatūroms gali atsirasti skylučių, įtrūkimų ar įbrėžimų. Jei dėl tokio defekto vidinės metalinės varžos laidas ar laidininkas patenka į vonią, o vonia yra laidi, srovė gali nutekėti į skystį. Šis nuotėkis sukelia du pagrindinius pavojus:
Smūgio pavojus operatoriams: darbuotojai, kurie pasiekia baką arba liečia metalinius komponentus, prijungtus prie vonios (vamzdyną, rezervuaro sieneles, ruošinius), gali užbaigti elektros grandinę į žemę.
Klaidžiojančios srovės korozija: net mažas kintamosios srovės arba nuolatinės srovės nuotėkis gali pagreitinti galvaninę rezervuaro medžiagų, šildytuvų ar apdorojamų dalių koroziją. Dengimo linijose klaidinančios srovės sukelia netolygų metalo nusėdimą.
Mažo-laidumo skystyje (pvz., DI vandenyje) ta pati skylutė gali sukelti nedidelį nuotėkį, nes pats skystis priešinasi srovės tekėjimui. Taigi saugos reikalavimai yra tiesiogiai susieti su PTFE šildytuvo skysčio laidumo lygiais.
Saugos priemonės laidžioms vonioms
Kai PTFE šildytuvas naudojamas laidžiame tirpale (rūgštyse, šarmuose, druskose, vandentiekio vandenyje arba bet kokioje vonioje, kurios laidumas viršija maždaug 100 µS/cm), reikalinga sustiprinta elektros apsauga. Saugos kodeksai, tokie kaip NFPA 70 (Nacionalinis elektros kodeksas) ir IEC 60364, įpareigoja konkrečias priemones panardinamiesiems šildytuvams laidžiuose skysčiuose.
Privalomas įžeminimas
Visi metaliniai PTFE šildytuvo komponentai -įskaitant bet kokią vidinę metalinę šerdį, tvirtinimo flanšus, laikiklius ir patį baką-turi būti prijungti prie patikimo įžeminimo. Įžeminimo laidininko dydis turi atitikti vietinį elektros kodą (paprastai bent toks pat, kaip ir maitinimo laidų). Įžeminimas užtikrina, kad įvykus gedimui srovė grįžtų į žemę mažo-priešingumo keliu, išjungdama apsaugos nuo viršsrovių įtaisą, o ne praeidama per žmogų ar sukeldama pasklidosios srovės koroziją.
Įžeminimo grandinės pertraukiklis (GFCI) arba liekamosios srovės įtaisas (RCD)
GFCI (arba RCD) yra svarbiausias saugos įtaisas laidžioms vonioms. Jis nuolat stebi srovės balansą tarp įtampos ir nulinių (arba fazių) laidų. Jei aptinkamas nedidelis disbalansas (nutekėjimas į žemę), prietaisas suveikia per milisekundes. Pramoniniams PTFE šildytuvams laidžiuose skysčiuose paprastai reikalingas GFCI, kurio išjungimo slenkstis yra 30 mA, siekiant apsaugoti personalą. Laboratorinėse ar medicinos patalpose, kur reikalingas didesnis jautrumas, gali būti nurodytas 5–6 mA išjungimo lygis.
Svarbu pažymėti, kad GFCI neapsaugo nuo pradinio nutekėjimo; jie greitai atjungia maitinimą, kai atsiranda nuotėkis. Rekomenduojama reguliariai tikrinti GFCI (mėnesinį{1}}mygtuko paspaudimo testą).
Izoliacijos varžos bandymas (Megger testas)
Apdairus metodas apima periodinį izoliacijos varžos matavimą naudojant megaohmetrą (meggerį). Tarp šildytuvo elektros gnybtų ir žemės (arba į vonią panardinto metalinio strypo) įvedama 500 V nuolatinės srovės bandomoji įtampa. Išmatuota varža turi būti bent 1 megohm (MΩ) naujam PTFE šildytuvui ir didesnė kaip 0,5 MΩ, jei naudojama toliau. Mažėjimo tendencija rodo apvalkalo degradaciją. Laidžiąsias vonias rekomenduojama atlikti kas ketvirtį.
Šildytuvo grandinės izoliacija
Jei įmanoma, PTFE šildytuvas turi būti maitinamas per izoliacinį transformatorių. Tai atskiria šildytuvo grandinę nuo pagrindinio maitinimo įžeminimo atskaitos ir sumažina nuotėkio srovės kelius. Izoliaciniai transformatoriai ypač naudingi senesniuose įrenginiuose su neįžemintais rezervuarais.
Laidžių vonių saugos kontrolinis sąrašas
Šioje santraukoje pateikiamos pagrindinės elektros atsargumo priemonės, kai PTFE šildytuvai montuojami skysčiuose, kurių laidumas didesnis nei 100 µS/cm:
Prieš nurodydami saugos priemones, patikrinkite skysčio laidumą. Jei nesate tikri, naudokite rankinį laidumo matuoklį.
Įžeminkite šildytuvo rėmą ir visus metalinius bako komponentus. Ant šildytuvo tvirtinimo flanšo naudokite tam skirtą įžeminimo angą.
Sumontuokite GFCI/RCD su atitinkamu išjungimo jautrumu (30 mA pramoniniam, 5–6 mA laboratorijai). Įsitikinkite, kad prietaisas atitinka šildytuvo įtampą ir srovę.
Įrengdami ir vėliau kas 3–6 mėnesius atlikite meggerio testą. Įrašykite vertes, kad galėtumėte stebėti degradaciją.
Naudokite žemą{0}}lygio ribą, kad išvengtumėte sauso veikimo, nes dėl to PTFE gali perkaisti ir įtrūkti, o tai gali sukelti nuotėkį.
Vizualiai apžiūrėkite PTFE apvalkalą, ar nėra įtrūkimų, pūslių ar spalvos pakitimų atliekant planinę priežiūrą. Bet kokia žala reikalauja nedelsiant pakeisti.
Prie bako uždėkite įspėjamąją etiketę, nurodančią, kad yra elektrinis panardinamasis šildytuvas ir vonia yra laidi.
Ypatingas atvejis: dejonizuotas vanduo ir mažo{0}}laidumo skysčiai
Esant labai mažo-laidumo skysčiams (mažiau 10 µS/cm), smūgio per skystį rizika yra minimali. Tačiau nuotėkis gali sukelti vietinį šildymą ir garų susidarymą, o tai gali padidinti žalą. Įžeminimas išlieka privalomas visiems pramoniniams šildytuvams, nepaisant laidumo. Vis dar rekomenduojama GFCI apsauga, nors išjungimo slenkstis gali būti ne toks svarbus. Kai kuriuose kodeksuose žemo-laidumo vonioms netaikomi GFCI reikalavimai, tačiau protingas dizainas apima apsaugą.
Išvada
Skysčių laidumas turėtų atspindėti elektros apsaugos lygį, taikomą PTFE šildytuvų įrenginiams. Labai laidžiose voniose (rūgštys, druskos tirpalai, daugumos pramoninių procesų vonios) privalomas įžeminimas, GFCI/RCD apsauga (30 mA išjungimas) ir reguliarus izoliacijos atsparumo bandymas yra esminės saugos priemonės. PTFE būdingas dielektrinis stiprumas yra pirmoji gynybos linija, tačiau dėl mechaninių pažeidimų ar gamybos defektų gali atsirasti nuotėkio. Saugumas yra sistemos-lygio aspektas, o ne tik šildytuvo specifikacija. Suderinus elektros apsaugą su skysčio laidumu, operatoriai gali išvengti smūgio pavojaus ir kintamos srovės korozijos, išlaikydami patikimą PTFE šildytuvo veikimą.
