تشخیص یک نقطه داغ داخلی در داخل سیم مقاومت نیکروم بخاری PTFE با استفاده از اندازهگیریهای الکتریکی معمولی دشوار است. یک بخش کوچک از سیم ممکن است به دلیل اکسیداسیون، خستگی موضعی یا تغییر در ساخت کمی نازکتر شود. این محدودیت کوچک مقاومت و دما را افزایش می دهد و یک منطقه گرم متمرکز در اعماق مجموعه بخاری ایجاد می کند. با این حال، مقاومت کلی عنصر ممکن است آنقدر کم تغییر کند که یک مولتی متر استاندارد نتواند مشکل را تشخیص دهد.
با این حال، این نقص یک اثر انگشت الکتریکی ظریف را در شکل موج جریان AC بخاری به جا می گذارد. تجزیه و تحلیل امضای فعلی (CSA) برای شناسایی این اعوجاجهای میکروسکوپی قبل از وقوع شکست فاجعهآمیز از-تحلیل دامنه با سرعت بالا و فرکانس- استفاده میکند.
در پیشرفتهتجزیه و تحلیل امضای فعلی بخاری PTFE نقطه داغدر تشخیص، جریان الکتریکی خود به ابزار بازرسی تبدیل میشود و ناهنجاریهای حرارتی پنهان را آشکار میکند که برای تست تداوم استاندارد یا مقاومت عایق نامرئی میمانند.
درک منشا یک نقطه داغ داخلی
افزایش مقاومت موضعی
یک بخاری غوطه وری PTFE حاوی یک عنصر گرمایش مقاومتی است که معمولاً از سیم نیکروم تعبیه شده در ساختار بخاری ساخته می شود.
در شرایط ایده آل:
قطر سیم یکنواخت باقی می ماند
مقاومت به طور مساوی توزیع می شود
تولید گرما در تمام طول عنصر متعادل می ماند
اما با گذشت زمان، تخریب موضعی ممکن است به دلیل موارد زیر رخ دهد:
خستگی سیکل حرارتی
اکسیداسیون
استرس مکانیکی
شکنندگی جزئی
عیوب ساخت
بخش کوچکی از سیم ممکن است کمی نازک تر از مناطق اطراف شود.
از آنجایی که با کاهش سطح مقطع{0}}رسانا، مقاومت الکتریکی افزایش مییابد، بخش آسیبدیده مقاومت بالایی ایجاد میکند و بنابراین در دمای بالاتری نسبت به بقیه عنصر کار میکند.
این یک نقطه داغ داخلی ایجاد می کند.
چرا تست های الکتریکی معمولی اغلب با شکست مواجه می شوند؟
تغییرات کلی مقاومت بسیار کوچک هستند
یک اهم متر دستی مقاومت کل کل مدار گرمایش را اندازه گیری می کند.
یک نقطه داغ موضعی ممکن است تنها بخش کوچکی از طول کل سیم را نشان دهد، به این معنی که تغییر مقاومت کلی می تواند تقریبا غیرقابل تشخیص باقی بماند.
به عنوان مثال:
یک بخاری ممکن است حاوی چندین متر سیم مقاومت باشد
این نقص ممکن است تنها چند میلی متر را تحت تأثیر قرار دهد
انحراف مقاومت کل ممکن است در محدوده تحمل نرمال باقی بماند
در نتیجه، آزمایشات الکتریکی استاندارد ممکن است به درستی نشان دهنده سالم بودن بخاری باشد.
اصل پشت تجزیه و تحلیل امضای فعلی
تشخیص اعوجاج شکل موج
یک عنصر گرمکن سالم و کاملاً مقاومتی باید جریان را به شکل یک موج سینوسی تمیز بکشد که دقیقاً از شکل موج ولتاژ AC اعمال شده پیروی می کند.
i(t)=Imaxsin(2πft)i(t)=I_{max}\\sin(2\\pi ft)i(t)=Imaxsin(2πft)
هنگامی که یک نقطه داغ موضعی ایجاد می شود، با افزایش و کاهش جریان در طول هر چرخه AC، مقاومت آن بخش آسیب دیده اندکی تغییر می کند.
همانطور که جریان 50 هرتز یا 60 هرتز به حداکثر مقدار خود نزدیک می شود، منطقه داغ محلی افزایش گرمایش را تجربه می کند. این نوسانات حرارتی یک اثر مقاومت غیرخطی کوچکی را معرفی میکند که شکل موج جریان را به طور نامحسوسی تغییر میدهد.
اعوجاج بسیار کوچک است، اما تکراری و قابل اندازه گیری است.
چگونه CSA نقص را تشخیص می دهد
مانیتورینگ جریان با پهنای باند بالا-
استفاده از تجزیه و تحلیل امضای فعلی:
یک گیره جریان حساس
سخت افزار جذب سیگنال با پهنای باند بالا-
نرم افزار تحلیل طیف دیجیتال
شکل موج فعلی با سرعت بسیار بالا نمونه برداری می شود و با استفاده از تکنیک های تحلیل طیفی مانند تبدیل فوریه سریع (FFT) به اجزای فرکانس آن تجزیه می شود.
یک بخاری سالم یک امضای طیفی نسبتاً تمیز ایجاد می کند که فرکانس منبع اصلی بر آن غالب است.
یک بخاری با یک نقطه داغ در حال توسعه، اجزای هارمونیک اضافی یا الگوهای باند جانبی مشخص ناشی از ناهنجاری مقاومت موضعی را تولید می کند.
معنی هارمونیک ها و نوارهای جانبی
الگوهای امضای یک خطای در حال توسعه
شکل موج تحریف شده تولید شده توسط نقطه داغ حاوی اجزای فرکانسی است که در یک بار مقاومتی کاملا خطی وجود ندارند.
اینها ممکن است شامل موارد زیر باشد:
هارمونیکهای مرتبه بالاتر-
باندهای جانبی مدولاسیون
نوسانات دامنه
اختلالات جزئی فاز
الگوی دقیق بستگی به موارد زیر دارد:
شدت نقطه داغ
هندسه بخاری
فرکانس عرضه
روش کنترل
ثابت های زمانی حرارتی
تجزیه و تحلیل روند به ویژه ارزشمند می شود زیرا تغییرات تدریجی در امضای طیفی ممکن است نشان دهنده یک نقص داخلی به آرامی بدتر شود.
شباهت به تجزیه و تحلیل امضای جریان موتور
انطباق یک روش تشخیصی تثبیت شده
CSA ارتباط نزدیکی با تجزیه و تحلیل امضای جریان موتور (MCSA) دارد، یک تکنیک تعمیر و نگهداری پیشگویانه تثبیت شده که به طور گسترده برای تشخیص موتور الکتریکی استفاده می شود.
در سیستم های موتوری، از آنالیز شکل موج جریان برای تشخیص موارد زیر استفاده می شود:
میله های روتور شکسته
عیوب بلبرینگ
گریز از مرکز-شکاف هوا
عدم تعادل مکانیکی
کاربرد عناصر گرمایش ساکن از یک اصل مشابه پیروی می کند.
به جای تشخیص عیوب مکانیکی دوار، تجزیه و تحلیل غیرخطی های الکتریکی میکروسکوپی مرتبط با گرمای بیش از حد موضعی در داخل عنصر مقاومتی را شناسایی می کند.
مزایای CSA برای تشخیص بخاری PTFE
آزمایش غیر تهاجمی
یکی از بزرگترین مزیت هایتجزیه و تحلیل امضای فعلی بخاری PTFE نقطه داغتشخیص این است که آزمایش اغلب می تواند بدون از بین بردن سیستم بخاری انجام شود.
گیره جریان معمولاً می تواند مستقیماً در پانل کنترل نصب شود، در حالی که بخاری در سرویس باقی می ماند.
این رویکرد نیاز به موارد زیر را برطرف می کند:
حذف بخاری
وقفه در فرآیند
بازرسی مخرب
جداسازی داخلی
تشخیص زودهنگام شکست
CSA می تواند مشکلات را مدت ها قبل از فرسودگی کامل بخاری شناسایی کند.
تشخیص زودهنگام به پیشگیری از:
خرابی غیرمنتظره
وقفه در فرآیند شیمیایی
گرمای بیش از حد غلاف PTFE
آسیب تجهیزات ثانویه
قابلیت نگهداری پیش بینی کننده
از آنجایی که تغییرات طیفی را می توان در طول زمان تغییر داد، CSA از استراتژی های تعمیر و نگهداری پیش بینی به جای جایگزینی واکنشی پس از شکست پشتیبانی می کند.
این اجازه می دهد تا زمان بندی تعمیر و نگهداری بر اساس وضعیت واقعی بخاری به جای فواصل سرویس ثابت انجام شود.
ملاحظات تست عملی
الزامات کیفیت سیگنال
CSA موفق به تجهیزات اندازهگیری با کیفیت بالا نیاز دارد که بتواند اعوجاجهای شکل موج بسیار کوچک را تشخیص دهد.
ملاحظات مهم عبارتند از:
پهنای باند گیره فعلی
فرکانس نمونه برداری
سرکوب صدای الکتریکی
شرایط عملیاتی پایدار
روش های مناسب زمین
درایوهای فرکانس متغیر، کنترلکنندههای SCR و منابع نویز الکتریکی ممکن است تفسیر را پیچیده کنند و باید در طول تجزیه و تحلیل در نظر گرفته شوند.
مقایسه امضای پایه
قابل اطمینان ترین نتایج تشخیصی زمانی به دست می آید که یک امضای پایه از یک بخاری سالم شناخته شده در دسترس باشد.
سپس اندازهگیریهای آینده را میتوان با مشخصات طیفی اصلی مقایسه کرد تا انحرافات ظریف را شناسایی کنند.
گوش دادن به صدای برق بخاری
ابزار CSA گوش حساسی است که به زمزمه آرام و تحریف شده جریان گوش می دهد و فریاد ضعیف و پنهان یک نقطه داغ را مدت ها قبل از ظاهر شدن آسیب قابل مشاهده می شنود.
این رویکرد جریان الکتریکی را از یک مکانیسم ساده تحویل توان به یک سیگنال تشخیصی پیچیده که اطلاعاتی در مورد وضعیت داخلی بخاری حمل می کند، تبدیل می کند.
نتیجه گیری
تجزیه و تحلیل امضای فعلی یک روش تشخیصی قدرتمند، غیرتهاجمی و پیشبینیکننده است که میتواند اولین مراحل تشکیل نقطه داغ داخلی را در یک بخاری PTFE تشخیص دهد. با تجزیه و تحلیل اعوجاجهای کوچک در شکل موج جریان AC، CSA میتواند ناهنجاریهای مقاومت موضعی را شناسایی کند که برای اندازهگیریهای مقاومت استاندارد و آزمایشهای الکتریکی معمولی نامرئی باقی میمانند.
در پیشرفتهتجزیه و تحلیل امضای فعلی بخاری PTFE نقطه داغدر برنامههای کاربردی، این تکنیک هشدار اولیه ارزشمندی را در مورد خرابیهای در حال توسعه ارائه میکند، در حالی که اجازه میدهد آزمایش مستقیماً از صفحه کنترل بدون از بین بردن تجهیزات انجام شود.
همانطور که فن آوری های تعمیر و نگهداری پیش بینی به تکامل ادامه می دهند، برخی از با ارزش ترین تشخیص ها به طور فزاینده ای نه از علائم قابل مشاهده، بلکه از گوش دادن دقیق به صدای الکتریکی آرام خود تجهیزات به دست می آیند.
