چگونه پرکننده داخلی آلوده باعث خرابی بخاری غوطه وری PTFE می شود؟

یک کارخانه شیمیایی پس از چهارده ماه خدمت، یک بخاری غوطه وری PTFE 5 کیلوواتی را جایگزین کرد. بخاری تست تداوم را گذرانده بود و غلاف هیچ ترک قابل مشاهده ای نشان نداد. اما مقاومت عایق به زیر 5 MΩ کاهش یافته بود و خطاهای زمینی مکرر شده بودند. هنگامی که واحد برای تجزیه و تحلیل باز شد، پرکننده داخلی تغییر رنگ داده و به اکسید آهن، ترکیبات سولفات و رطوبت آلوده شد. پرکننده شیمی فرآیند را از طریق یک مسیر نفوذ کند جذب کرده بود و آلودگی عایق را از داخل تخریب کرده بود.

پرکننده داخلی-اکسید منیزیم یا یک سرامیک مشابه-عایق الکتریکی است که عنصر مقاومت را از غلاف فلزی جدا می‌کند. در یک هیتر غوطه وری PTFE، پرکننده از سیال فرآیند توسط غلاف بیرونی پلیمری محافظت می شود. هنگامی که این حفاظت به خطر بیفتد-حتی اندکی-پرکننده به خط دفاعی بعدی تبدیل می‌شود و مقاومت محدودی در برابر رطوبت و حمله شیمیایی دارد.

نقش پرکننده در ساخت هیتر غوطه وری PTFE

اکسید منیزیم به دلیل استحکام دی الکتریک بالا، رسانایی حرارتی خوب و پایداری معقول در دماهای بالا برای عایق عنصر گرمایش انتخاب می شود. در فضای بین عنصر مقاومت و غلاف فلزی فشرده می شود و یک مانع متراکم و عایق الکتریکی را تشکیل می دهد.

پرکننده MgO با کیفیت بالا دارای خلوص بالای 99 درصد و چگالی بالای 3.0 گرم بر سانتی‌متر مربع است. همانطور که دریافت شد آبگریز است، به این معنی که در برابر جذب رطوبت مقاومت می کند. با این حال، MgO رطوبت سنجی است-اگر فرصت داده شود، آب را از جو یا سیال فرآیند جذب می کند. پس از جذب، آب مقاومت عایق را کاهش می دهد و می تواند با MgO واکنش داده و هیدروکسید منیزیم را تشکیل دهد که قدرت دی الکتریک پایین تری دارد.

خواص پرکننده قبل و بعد از رطوبت و آلودگی شیمیایی

چگونه شیمی فرآیند به پرکننده می رسد

پرکننده از طریق سه مسیر در برابر آلودگی آسیب پذیر است: نفوذ از طریق غلاف PTFE، ورود در مهر و موم ترمینال، و شکست مکانیکی غلاف.

نفوذ کندترین مسیر اما رایج ترین مسیر در شیمی تهاجمی است. مولکول‌های آب، گونه‌های اسیدی و یون‌های محلول در طی ماه‌ها کارکرد از طریق PTFE پخش می‌شوند. نرخ به دما، مواد شیمیایی و ضخامت غلاف بستگی دارد. پس از عبور از PTFE، آلاینده ها به داخل پرکننده مهاجرت می کنند و با آن واکنش می دهند و خواص عایق آن را کاهش می دهند.

ورود آب بندی ترمینال اجازه می دهد تا رطوبت و سیال فرآیند وارد منطقه سرد شده و به سمت پایین پرکننده به سمت بخش گرم شده حرکت کند. این مسیر سریعتر از نفوذ است اما معمولاً فقط قسمت بالایی بخاری نزدیک ترمینال را تحت تأثیر قرار می دهد.

یک شکاف مکانیکی-یک ترک، یک سوراخ یا سوراخ سوزنی-به تماس مستقیم بین سیال فرآیند و پرکننده اجازه می‌دهد. آلودگی سریع و موضعی است و معمولاً بخاری ظرف چند روز یا چند هفته از کار می افتد.

مسیرهای آلودگی و اثرات آنها بر پرکننده هیتر غوطه وری PTFE

واکنش های شیمیایی که فیلر را تجزیه می کند

هنگامی که رطوبت به MgO می رسد، برای تشکیل هیدروکسید منیزیم واکنش نشان می دهد: MgO + H2O → Mg(OH)2. هیدروکسید منیزیم استحکام دی الکتریک کمتر و هدایت حرارتی کمتری نسبت به MgO دارد. این واکنش گرمازا است و گرما تولید می کند که می تواند تجزیه را تسریع کند.

هنگامی که گونه های اسیدی به MgO می رسند، برای تشکیل نمک های منیزیم واکنش نشان می دهند. اسید سولفوریک سولفات منیزیم را تشکیل می دهد که محلول و رسانا است. اسید کلریدریک کلرید منیزیم را تشکیل می دهد که همچنین محلول است و به عنصر مقاومت بسیار خورنده است. این نمک ها رسانایی پرکننده را افزایش می دهند و می توانند سیم مقاومتی را خورده کنند.

ترکیب رطوبت و اسید به ویژه آسیب رسان است. اسید MgO را حل می کند و حفره ها و مسیرهایی ایجاد می کند که اجازه ورود بیشتر را می دهد. عنصر مقاومت در معرض شیمی فرآیند قرار می گیرد و بخاری از داخل به بیرون از کار می افتد.

علائم آلودگی پرکننده

پرکننده آلوده مجموعه مشخصی از علائم را ایجاد می کند که آن را از سایر حالت های خرابی متمایز می کند.

مقاومت عایق به تدریج طی هفته ها یا ماه ها کاهش می یابد. کاهش معمولاً یکنواخت است-هر خواندن کمتر از آخرین است. یک قرائت پایدار و به دنبال آن یک افت ناگهانی نشان دهنده یک مشکل متفاوت است، مانند یک شکست مکانیکی.

با پیشرفت آلودگی، سفرهای گسل زمینی بیشتر می شود. اولین سفر ممکن است پس از ماه ها کار عادی رخ دهد. سفرهای بعدی به هم نزدیک‌تر می‌شوند و در نهایت بخاری بلافاصله پس از تنظیم مجدد خاموش می‌شود.

غلاف ممکن است تغییر رنگ یا یک ناحیه نرم و تاول زده را نشان دهد اگر آلودگی در نزدیکی یک شکاف موضعی باشد. با این حال، در آلودگی ناشی از نفوذ{1}}، غلاف اغلب دست نخورده به نظر می رسد حتی زمانی که پرکننده به شدت تخریب شده باشد.

مقایسه علائم برای حالت های معمول خرابی بخاری غوطه وری PTFE

جلوگیری از آلودگی پرکننده

موثرترین پیشگیری، دست نخورده نگه داشتن غلاف PTFE و مهر و موم شدن محفظه ترمینال است. این به معنای انتخاب یک چگالی وات است که دمای غلاف را در محدوده ایمن نگه می دارد، عمق غوطه وری کافی را حفظ می کند و بخاری را به طور منظم برای علائم آسیب بررسی می کند.

پرکننده MgO با چگالی بالا با جذب رطوبت کم نسبت به پرکننده استاندارد مقاومت بهتری در برابر آلودگی دارد. برخی از تولیدکنندگان MgO را با یک پوشش مقاوم در برابر رطوبت یا یک افزودنی آبگریز ارائه می کنند که جذب آب و مواد شیمیایی را کند می کند.

محفظه های ترمینال مهر و موم شده با بسته های خشک کننده یا دریچه های تنفسی باعث کاهش رطوبت در انتهای سرد می شود. مهر و موم باید در هر بازه نگهداری بازرسی شود و در صورت فشرده شدن یا ترک خوردگی تعویض شود.

وقتی آلودگی پرکننده علامت مشکل مشخصات می دهد

خرابی های مکرر آلودگی پرکننده در همان مخزن نشان می دهد که بخاری در شرایطی کار می کند که بیش از حد طراحی آن است. دمای بالا، شیمی تهاجمی، یا چگالی وات بالا نفوذ را تسریع کرده و زمان آلودگی را کوتاه می کند. پیکربندی سفارشی بخاری غوطه‌وری PTFE با غلاف ضخیم‌تر، چگالی وات کمتر و آب‌بندی بهبود یافته، زمان قبل از وقوع آلودگی را افزایش می‌دهد. فرآیند مشخصات به شیمی حمام، دمای عملیاتی، ضخامت غلاف و سابقه خرابی بخاری های قبلی نیاز دارد.