یک بخاری غوطهوری که در آب دیونیزه کار میکند، مشخصات خطر الکتریکی متفاوتی نسبت به همان بخاری در یک حمام اسید غلیظ نشان میدهد. هدایت سیال مستقیماً بر خطر نشت جریان و اقدامات ایمنی لازم تأثیر می گذارد. در حالی که PTFE یک عایق الکتریکی عالی است، هیچ غلاف در طول زمان در برابر آسیب نفوذناپذیر نیست. درک رسانایی مایع گرم شده برای طراحی یک نصب ایمن بخاری PTFE که از پرسنل و تجهیزات محافظت می کند ضروری است.
رسانایی سیال چیست و چرا اهمیت دارد؟
رسانایی سیال اندازه گیری توانایی مایع برای هدایت جریان الکتریکی است که بر حسب میکروزیمنس بر سانتی متر (µS/cm) یا میلی زیمنس بر سانتی متر (mS/cm) بیان می شود. آب دیونیزه خالص رسانایی بسیار پایینی دارد (0.055 µS/cm در دمای 25 درجه سانتی گراد). آب لوله کشی بین 50 تا 500 µS/cm است. محلولهای اسیدی (مثلاً اسید سولفوریک 10 درصد) و حمامهای نمک (بهعنوان مثال، استات نیکل، کلرید سدیم) رسانایی بالایی دارند، اغلب بیش از 10000 µS/cm. هرچه رسانایی بیشتر باشد، جریان الکتریکی راحتتر میتواند از یک بخاری آسیبدیده به مایع و از طریق اجزای مخزن زمین یا تماس انسان جریان یابد.
خطر: نشت جریان از طریق غلاف PTFE آسیب دیده
PTFE دارای استحکام دی الکتریک حداقل 15 کیلو ولت بر میلیمتر است که در صورت دست نخورده بودن آن را به یک عایق برجسته تبدیل می کند. با این حال، غلاف PTFE روی بخاری غوطهوری معمولاً تنها 0.5 تا 2.0 میلیمتر ضخامت دارد. سوراخها، ترکها یا ساییدگیها ممکن است در اثر ضربه مکانیکی، چرخه حرارتی یا حمله شیمیایی در دماهای شدید ایجاد شوند. اگر چنین نقصی سیم یا هادی مقاومت فلزی داخلی را در معرض حمام قرار دهد و حمام رسانا باشد، جریان می تواند به مایع نشت کند. این نشت دو خطر اصلی ایجاد می کند:
خطر شوک برای اپراتورها: دست زدن به مخزن یا لمس اجزای فلزی متصل به حمام (لولهها، دیوارههای مخزن، قطعات کار) ممکن است مدار الکتریکی را به زمین کامل کند.
خوردگی جریان سرگردان: حتی سطوح پایین نشت AC یا DC می تواند خوردگی گالوانیکی مواد مخزن، بخاری یا قطعات در حال پردازش را تسریع کند. در خطوط آبکاری، جریان های سرگردان باعث رسوب ناهموار فلز می شوند.
در یک سیال با رسانایی پایین (مثلاً آب DI)، همان سوراخ سوزنی ممکن است نشتی ناچیز ایجاد کند زیرا خود سیال در برابر جریان جریان مقاومت می کند. بنابراین، الزامات ایمنی مستقیماً با سطوح هدایت سیال بخاری PTFE مرتبط است.
اقدامات ایمنی برای حمام های رسانا
هنگامی که یک بخاری PTFE در یک محلول رسانا (اسیدها، قلیایی ها، نمک ها، آب لوله کشی، یا هر حمامی با رسانایی بالاتر از 100 μS/cm) استفاده می شود، حفاظت الکتریکی تقویت شده مورد نیاز است. کدهای ایمنی مانند NFPA 70 (کد ملی برق) و IEC 60364 اقدامات خاصی را برای بخاری های غوطه ور در مایعات رسانا الزامی می کند.
زمینه سازی اجباری
همه اجزای فلزی بخاری PTFE-از جمله هر هسته فلزی داخلی، فلنجهای نصب، براکتها و خود مخزن-باید به یک زمین قابل اطمینان متصل شوند. اندازه هادی اتصال زمین باید بر اساس کد الکتریکی محلی باشد (معمولاً حداقل همان گیج هادی های برق). اتصال زمین تضمین میکند که در صورت بروز خطا، جریان از طریق یک مسیر مقاومت پایین به زمین باز میگردد و به جای عبور از یک فرد یا ایجاد خوردگی جریان سرگردان، دستگاه حفاظت از جریان اضافه را از بین میبرد.
قطع کننده مدار خطای زمین (GFCI) یا دستگاه جریان باقیمانده (RCD)
GFCI (یا RCD) حیاتی ترین وسیله ایمنی برای حمام های رسانا است. به طور مداوم تعادل جریان بین هادی های زنده و خنثی (یا فاز) را کنترل می کند. اگر یک عدم تعادل کوچک (نشت به زمین) تشخیص داده شود، دستگاه در عرض میلی ثانیه کار می کند. برای نصب بخاری های PTFE صنعتی در مایعات رسانا، معمولاً برای حفاظت از پرسنل، یک GFCI با آستانه سفر 30 میلی آمپر مورد نیاز است. در محیطهای آزمایشگاهی یا پزشکی که به حساسیت بالاتری نیاز است، سطح سفر 5-6 میلی آمپر ممکن است مشخص شود.
توجه به این نکته مهم است که GFCI ها از نشت اولیه جلوگیری نمی کنند. آنها پس از وقوع نشتی به سرعت برق را قطع می کنند. آزمایش منظم GFCI (تست ماهانه فشار-دکمه) توصیه میشود.
تست مقاومت عایق (تست مگر)
یک رویکرد محتاطانه شامل اندازه گیری دوره ای مقاومت عایق با استفاده از مگاهم متر (مگر) است. یک ولتاژ آزمایشی 500 ولت DC بین پایانه های الکتریکی بخاری و زمین (یا یک میله فلزی غوطه ور در حمام) اعمال می شود. مقاومت اندازه گیری شده باید حداقل 1 مگا اهم (MΩ) برای بخاری PTFE جدید و بالاتر از 0.5 MΩ برای ادامه سرویس باشد. روند کاهشی نشان دهنده تخریب غلاف است. برای حمام های رسانا، آزمایش سه ماهه توصیه می شود.
جداسازی مدار بخاری
در صورت امکان، بخاری PTFE باید از طریق یک ترانسفورماتور ایزوله تغذیه شود. این امر مدار بخاری را از منبع اصلی منبع تغذیه جدا می کند و مسیرهای جریان نشتی را کاهش می دهد. ترانسفورماتورهای ایزوله به ویژه در تاسیسات قدیمی با مخازن زمین نشده مفید هستند.
چک لیست ایمنی برای حمام های رسانا
خلاصه زیر اقدامات احتیاطی کلیدی الکتریکی را هنگام نصب بخاری های PTFE در سیالات با رسانایی بالاتر از 100 µS/cm ارائه می دهد:
قبل از مشخص کردن اقدامات ایمنی، هدایت سیال را بررسی کنید. اگر مطمئن نیستید از رسانایی سنج دستی استفاده کنید.
زمین قاب بخاری و اجزای مخزن فلزی را زمین کنید. از یک گیره اتصال به زمین مخصوص روی فلنج نصب بخاری استفاده کنید.
یک GFCI/RCD با حساسیت سفر مناسب (30 میلی آمپر برای صنعتی، 5-6 میلی آمپر برای آزمایشگاه) نصب کنید. مطمئن شوید که دستگاه برای ولتاژ و جریان بخاری درجه بندی شده است.
آزمایش مگر را هنگام نصب و هر 3 تا 6 ماه پس از آن انجام دهید. مقادیر را برای ردیابی تخریب ثبت کنید.
برای جلوگیری از دویدن خشک که میتواند باعث گرم شدن بیش از حد PTFE و ترک خوردگی شود که منجر به نشتی میشود، از یک برش سطح پایین استفاده کنید.
غلاف PTFE را از نظر ترک، تاول یا تغییر رنگ در طول تعمیر و نگهداری برنامه ریزی شده به صورت بصری بررسی کنید. هر گونه آسیب نیاز به تعویض فوری دارد.
یک برچسب هشدار در نزدیکی مخزن نصب کنید که نشان می دهد یک بخاری غوطه ور الکتریکی وجود دارد و حمام رسانا است.
مورد ویژه: آب دیونیزه و سیالات رسانایی پایین-
در سیالات با رسانایی بسیار پایین (زیر 10 µS/cm)، خطر ضربه از طریق مایع حداقل است. با این حال، نشت سوراخ سوزنی همچنان می تواند باعث گرمایش موضعی و تولید بخار شود که ممکن است آسیب را افزایش دهد. اتصال زمین برای همه بخاری های صنعتی صرف نظر از رسانایی اجباری است. حفاظت از GFCI همچنان توصیه می شود، اگرچه آستانه سفر ممکن است کمتر بحرانی باشد. برخی از کدها، حمامهای رسانایی پایین{6} را از الزامات GFCI مستثنی میکنند، اما طراحی محتاطانه بدون در نظر گرفتن محافظت، شامل محافظت میشود.
نتیجه گیری
رسانایی سیال باید سطح حفاظت الکتریکی اعمال شده در تاسیسات بخاری PTFE را مشخص کند. در حمامهای با رسانایی بالا (اسیدها، محلولهای نمک، بیشتر حمامهای فرآیند صنعتی)، اتصال به زمین اجباری، حفاظت از GFCI/RCD (30 میلی آمپر) و آزمایش مقاومت عایق منظم از اقدامات ایمنی ضروری هستند. استحکام دی الکتریک ذاتی PTFE اولین خط دفاعی را فراهم می کند، اما آسیب مکانیکی یا نقص در ساخت می تواند مسیرهای نشتی ایجاد کند. ایمنی یک سیستم{4}}در نظر گرفته شده است، نه فقط یک مشخصات بخاری. با تطبیق حفاظت الکتریکی با رسانایی سیال، اپراتورها می توانند از خطرات شوک و خوردگی جریان سرگردان جلوگیری کنند و در عین حال عملکرد بخاری PTFE قابل اعتماد را حفظ کنند.
