Keemiatehas vahetas 5 kW PTFE sukelsoojendi pärast 14 kuud töötamist välja. Kütteseade oli läbinud järjepidevuse testi ja ümbrisel ei olnud nähtavaid pragusid. Kuid isolatsioonitakistus oli langenud alla 5 MΩ ja maandusrikked olid sagenenud. Kui seade analüüsiks lahti lõigati, muutus sisemine täiteaine värvi ja paakunud,{5}}saastunud raudoksiidi, sulfaatühendite ja niiskusega. Täiteaine oli aeglase läbitungimise kaudu absorbeerinud protsessi keemiat ja saaste oli hävitanud isolatsiooni seestpoolt.
Sisemine täiteaine-magneesiumoksiid või sarnane keraamika-on elektriisolaator, mis eraldab takistuselemendi metallkestast. PTFE sukelsoojendis on täiteaine kaitstud protsessivedeliku eest polümeerse väliskestaga. Kui see kaitse on kahjustatud-kasvõi veidi-, saab täiteainest järgmine kaitseliin ning sellel on piiratud vastupidavus niiskusele ja keemilisele rünnakule.
Täiteaine roll PTFE sukelküttekeha ehitamisel
Magneesiumoksiid valitakse kütteelemendi isolatsiooniks, kuna sellel on kõrge dielektriline tugevus, hea soojusjuhtivus ja mõistlik stabiilsus kõrgetel temperatuuridel. See on tihendatud takistuselemendi ja metallkesta vahelisse ruumi, moodustades tiheda, elektriliselt isoleeriva barjääri.
Kvaliteetse-MgO täiteaine puhtus on üle 99% ja tihedus üle 3,0 g/cm³. See on hüdrofoobne, mis tähendab, et see ei ima niiskust. MgO on aga hügroskoopne{5}}see neelab võimaluse korral vett atmosfäärist või protsessivedelikust. Pärast imendumist vähendab vesi isolatsioonitakistust ja võib reageerida MgO-ga, moodustades magneesiumhüdroksiidi, millel on väiksem dielektriline tugevus.
| Täiteaine omadus | Uus, kuiv seisukord | Pärast kokkupuudet niiskusega | Mõju küttekehale |
|---|---|---|---|
| Dielektriline tugevus | >15 kV/mm | 5–10 kV/mm | Vähendatud läbilöögipinge |
| Isolatsioonitakistus | >500 MΩ | <50 MΩ | Maandusvea oht |
| Tihedus | 3,0–3,3 g/cm³ | 2,5–2,9 g/cm³ | Vähendatud soojusjuhtivus |
| Puhtus | >99% MgO | 90–95% MgO | Saastumine, korrosioon |
| Soojusjuhtivus | 30–40 W/m·K | 15–25 W/m·K | Kõrgem ümbrise temperatuur |
Täiteaine omadused enne ja pärast niiskuse ja keemilise saastumist
Kuidas protsessikeemia täiteaineni jõuab
Täiteaine on saastumise suhtes haavatav kolmel viisil: imbumine läbi PTFE ümbrise, sisenemine terminali tihendisse ja ümbrise mehaaniline purunemine.
Läbitungimine on kõige aeglasem tee, kuid kõige levinum agressiivsete keemiate puhul. Veemolekulid, happeliigid ja lahustunud ioonid difundeeruvad läbi PTFE kuude töötamise jooksul. Kiirus sõltub temperatuurist, keemiast ja ümbrise paksusest. Pärast PTFE-st migreeruvad saasteained täiteainesse, reageerides sellega ja vähendades selle isolatsiooniomadusi.
Klemmi tihendi sissepääs võimaldab niiskusel ja protsessivedelikul siseneda külma tsooni ja liikuda mööda täiteainet alla kuumutatud sektsiooni poole. See rada on kiirem kui läbitungimine, kuid tavaliselt mõjutab see ainult küttekeha ülemist osa terminali lähedal.
Mehaaniline purunemine-pragu, süvend või auk-võimaldab otsekontakti protsessivedeliku ja täiteaine vahel. Saastumine on kiire ja lokaalne ning kütteseade läheb tavaliselt üles mõne päeva või nädala jooksul.
| Saastumise rada | Aeg ebaõnnestumiseks | Mõjutatud piirkond | Isolatsioonitakistuse vähenemine | Remont Võimalik |
|---|---|---|---|---|
| Mantli läbilaskvus | 6-18 kuud | Täissoojendusega pikkus | Järk-järguline | Ei |
| Klemmi tihendi sissepääs | 1-6 kuud | Ülemine osa | Mõõdukas kuni kiire | Mõnikord |
| Mehaaniline rikkumine | Päevad-nädalad | Lokaliseeritud | Kiire | Ei |
Saasteteed ja nende mõju PTFE sukelküttekeha täiteainele
Keemilised reaktsioonid, mis lagundavad täiteainet
Kui niiskus jõuab MgO-ni, reageerib see magneesiumhüdroksiidiks: MgO + H₂O → Mg(OH)2. Magneesiumhüdroksiidil on madalam dielektriline tugevus ja madalam soojusjuhtivus kui MgO. Reaktsioon on eksotermiline, tekitades soojust, mis võib lagunemist veelgi kiirendada.
Kui happeliigid jõuavad MgO-ni, reageerivad nad magneesiumisoolade moodustamiseks. Väävelhape moodustab magneesiumsulfaadi, mis on lahustuv ja juhtiv. Vesinikkloriidhape moodustab magneesiumkloriidi, mis on samuti lahustuv ja vastupidavuselemendile väga söövitav. Need soolad suurendavad täiteaine juhtivust ja võivad takistustraati korrodeerida.
Eriti kahjulik on niiskuse ja happe kombinatsioon. Hape lahustab MgO, luues tühimikud ja teed, mis võimaldavad edasist sisenemist. Takistuse element puutub kokku protsessi keemiaga ja kütteseade läheb seestpoolt välja.
Täiteaine saastumise sümptomid
Saastunud täiteaine tekitab iseloomuliku sümptomite kogumi, mis eristab seda teistest rikkerežiimidest.
Isolatsioonitakistus väheneb järk-järgult nädalate või kuude jooksul. Langus on tavaliselt monotoonne,{1}}iga näit on eelmisest madalam. Stabiilne näit, millele järgneb järsk langus, näitab teistsugust probleemi, näiteks mehaanilist riket.
Maapealsed vead muutuvad saastumise edenedes sagedasemaks. Esimene reis võib toimuda pärast kuudepikkust normaalset töötamist. Järgmised väljalülitused toimuvad üksteisele lähemal ja lõpuks lülitub kütteseade lähtestamisel kohe välja.
Kui saaste paikneb kahjustuse läheduses, võib ümbrisel olla värvimuutus või pehme, villiline piirkond. Kuid läbitungimisest{1}} tingitud saastumise korral näeb kest sageli välja terve isegi siis, kui täiteaine on tõsiselt lagunenud.
| Sümptom | Täiteaine saastumine | Mantli lõhenemine | Skaala ülesehitamine |
|---|---|---|---|
| Isolatsioonitakistus | Järk-järguline langus | Järsk kukkumine | Stabiilne |
| Maandusvea väljalülitused | Kasvav sagedus | Vahetu | Mitte ühtegi |
| Katte välimus | Sageli puutumata | Nähtav pragu | Nähtav hoius |
| Soojenemisaeg- | Veidi suurenenud | Normaalne või suurenenud | Suurenenud |
| Praegune loosimine | Tavaline | Tavaline | Tavaline |
Sümptomite võrdlus tavaliste PTFE sukelsoojendi rikkerežiimide jaoks
Täiteaine saastumise vältimine
Kõige tõhusam ennetus on hoida PTFE ümbris puutumatuna ja klemmi korpus suletuna. See tähendab vattiheduse valimist, mis hoiab ümbrise temperatuuri ohututes piirides, piisava sukeldumissügavuse säilitamist ja kütteseadme regulaarset kontrollimist kahjustuste suhtes.
Suure-tihedusega MgO täiteaine madala niiskusimavusega tagab parema vastupidavuse saastumisele kui tavaline täiteaine. Mõned tootjad pakuvad MgO-d niiskuskindla kattekihiga või hüdrofoobse lisandiga, mis aeglustab vee ja keemia imendumist.
Suletud klemmikarbid koos kuivatusainepakkide või õhutusavadega vähendavad niiskuse sissepääsu külmas otsas. Tihendit tuleb kontrollida iga hooldusintervalli järel ja kui see on kokkusurutud või mõranenud, tuleb see välja vahetada.
Kui täiteaine saastumine annab märku spetsifikatsiooniprobleemist
Korduvad täiteaine saastumise rikked samas paagis näitavad, et kütteseade töötab tingimustes, mis ületavad selle projekteerimispiire. Kõrge temperatuur, agressiivne keemia või suur vattihedus kiirendab läbitungimist ja lühendab saastumiseni kuluvat aega. Kohandatud PTFE sukelsoojendi konfiguratsioon paksema ümbrise, väiksema vattiheduse ja parema tihendusega pikendab saastumiseni kuluvat aega. Spetsifikatsiooniprotsess nõuab vanni keemiat, töötemperatuuri, ümbrise paksust ja eelmiste kütteseadmete rikete ajalugu.
