Холодные контакты приводят к поломке нагревателя?

В энергетических нагревателях обычно предполагалось, что штыри, прикрепляющие нагревательные элементы к силовой клемме, сами по себе не генерируют тепло. Поэтому их называют холодными булавками. Многие инженеры полагают, что холодные штифты на самом деле генерируют тепло, создавая среду, которая приводит к сбоям нагревателя.

Когда циркуляционные нагреватели, используемые в приложениях по переработке энергии, ломаются, отказы преимущественно связаны с электрическим выводом устройства, а не с нагревательным элементом. Чаще всего они возникают в корпусе в зоне зазора между фланцем и опорной плитой. Циркуляционные нагреватели для таких применений, как переработка углеводородов, производство электроэнергии и переработка сжиженного природного газа, обычно состоят из множества трубчатых нагревательных элементов, удерживаемых на месте фланцем, образующим камеру, в которой жидкость или газ обтекают их.

На другой стороне фланца, в стороне от места, где предназначен нагрев, находится проводка нагревателя, соединяющая источник питания с нагревательными элементами. Инженеры традиционно подсчитали некоторую утечку тепла из камеры в этот корпус. Модели прогнозируют нагрев в этой области только вблизи фланца, умеренно увеличивая камеру во всем корпусе. В моделях не учитывалось тепло, выделяемое соединительными штырями.

На протяжении десятилетий инженеры отрасли полагались на моделирование для прогнозирования температуры клеммной коробки для таких нагревателей. К сожалению, моделирование было слишком простым и ошибочным, поскольку не учитывало все точки тепловыделения терминала. Хотя холодные штыри не изготовлены из медной проволоки, как в традиционном нагревательном элементе, если через металлический штырь проходит достаточный ток, он фактически становится нагревателем. Становится теплее, чем ожидало или ожидало большинство инженеров, основываясь на старом моделировании.

«Наше новое прогнозное моделирование показывает гораздо больше похожей на кривую, где температура достигает максимума в центре корпуса, где расположены холодные контакты», — говорит Скотт Бомер, главный инженер Watlow. «Мы всегда предполагали, что тепло в корпусе находится вблизи фланца, но температура в пространстве за пределами этой области была значительно выше из-за сопротивления штырей».

Поскольку конструкции технологических нагревателей перешли на более высокие уровни силы тока, они стали физически больше и имеют большую мощность. Стало более важным понимать общее количество тепла, выделяемого в «ненагревательной» части сборки. Если проектировщики неправильно спрогнозируют выделение тепла всеми электрическими компонентами, у конечного пользователя возникнут проблемы, независимо от того, какая жидкость проходит через нагреватель.

«Область клеммного корпуса, как правило, является самой слабой частью любого узла технологического нагревателя, и это справедливо для всей отрасли. Но нагреватель хорош настолько, насколько хороша вся система, и он выйдет из строя из-за неплотного соединения», — говорит Бемер. «Вот тут-то и возникают проблемы. Возможно, не сразу, но всегда до того, как нагревательные элементы выйдут из строя».

Инженеры Watlow ищут способы улучшить конструкцию корпусов для снижения температуры. Еще один способ продлить срок службы области подключения — обеспечить использование правильной проводки для установки технологических нагревателей. Использование проводки, не рассчитанной на силовую нагрузку обогревателя, также может быть фактором, способствующим.

«Лучшее понимание температуры в корпусе позволяет нам найти множество способов решения этой проблемы и повысить надежность технологических нагревателей», — заявляет Бемер. «Это захватывающее время для работы в этой области и оказания влияния на наших клиентов».

Иоганн Лайнер сУотлоу