Koja je razlika u načinu kvara između PFA grijača pregrijanog u tekućini i pregrijanog u pari?

Postoje dva različita scenarija kada se PFA grijači pregriju. Jedan je kada je grijač u tekućini, ali je prijenos topline nedovoljan (slab protok, zaprljana površina, previsoka gustoća u vatima). Drugi je kada je grijač u pari ili zraku (suha-vatra) zbog niske razine tekućine. Zbog vrlo promjenjivog koeficijenta prolaza topline i kemijske aktivnosti okolnog medija, načini kvarova su drastično različiti. Kod pregrijavanja tekućine (još uvijek uronjene, ali loše ohlađene) površinska temperatura PFA raste postojano i ravnomjerno, obično na 180-250 stupnjeva. Kvar se događa kroz povećanu penetraciju, propadanje unutarnje površine i konačnu koroziju jezgre - proces koji traje od dana do tjedana. U slučaju pregrijavanja pare (izložene zraku ili pari), površinska temperatura PFA raste brzo (u minutama) do 300-400 stupnjeva, što dovodi do trenutnog topljenja, stvaranja mjehura i katastrofalnog pucanja. Pregrijavanje tekuće faze također je manje katastrofalno i predstavlja indikatore upozorenja (povećanje površinske temperature, povećanje otpora izolacije, curenje) kako bi se omogućilo preventivno gašenje. Stoga je kvar u fazi pare nagliji i vjerojatnije je da će zagaditi spremnik.

Poremećaj prodiranja i pregrijavanje spore tekućine
Potopljeni PFA grijač koji radi pri visokoj gustoći vata ili niskom protoku povećat će površinsku temperaturu PFA iznad projektiranog maksimuma (obično 110 stupnjeva za dug životni vijek, 140 stupnjeva za dulja razdoblja). Na 160-200 stupnjeva, PFA se razgrađuje cijepanjem lanca i oksidacijom, ali propadanje je ograničeno na unutarnju površinu (PFA-metalno sučelje) jer je vanjska površina još uvijek u dodiru s vrućom tekućinom. Vodene i kisele pare prolaze kroz PFA povećanom brzinom (5 do 50 puta više nego na 100 stupnjeva). Metalna jezgra korodira i formirane metalne soli imaju veći volumen od izvornog metala. Ovo stvara unutarnji pritisak koji stvara mjehuriće na PFA iznutra. Mjehur je lokalizirana oteklina, promjera 5 do 20 mm, često nakon 200 do 1000 sati zagrijavanja. Ako mjehur pukne, tekućina preplavi jezgru i odmah dolazi do kvara na zemlji. Ili jezgra korodira bez stvaranja mjehurića, stvarajući otvoreni krug (grijač ne grije) bez kontaminacije.

Signs of warming of the liquid: (1) Increase of surface temperature detected by external thermocouple or infrared camera. A heater that ran at 105 degrees for years is now running at 125 degrees with the same output and flow. (2) Insulation resistance decreasing from >1000 MΩ do 100–500 MΩ unutar tjedana što ukazuje na prodor vlage na kontaktu. (3) Prirodni PFA (proziran) u potopljenom dijelu će se promijeniti u tamno-smeđu boju. (4) Pojava malih mjehurića na površini grijača tijekom rada (lokalizirano ključanje na površini PFA ukazuje na površinsku temperaturu iznad 100 stupnjeva). Operateri imaju nekoliko dana do tjedana da reagiraju smanjenjem snage ili čišćenjem grijača.

Pregrijavanje pare: toplinska neispravnost, brzo
Koeficijent prijenosa topline za PFA grijač pada s 500–5000 W/m²·K (tekućina) na 10–50 W/m²·K (para/zrak) kada para ili zrak dođu u kontakt s grijačem (razina tekućine pada ispod grijača). Za grijač s gustoćom snage od 3–5 W/cm2 temperatura PFA površine raste od 100–110 stupnjeva do 250–400 stupnjeva u 1–5 minuta. PFA se prilično lako topi na 250-300 stupnjeva (talište 305-315 stupnjeva). Pri 300 - 350oC polimer je u viskoznom tekućem stanju. Gravitacija vuče rastaljeni PFA prema dolje ili van, izlažući metalnu jezgru okolini pare. Brza oksidacija (na zraku) ili korozija (u kiselim parama) izložene jezgre obično dovodi do prekida kruga ili kvara na zemlji unutar 30 sekundi do 5 minuta od izlaganja. Kvar je katastrofalan: PFA omotač je oštećen i rastaljeni polimer može kapati u spremnik, zagađujući proizvod.

Warning indicators of vapour overheating: (1) Heater is on yet tank liquid level is obviously low (operator observation) . (2) A strong burnt or bitter smell (due to PFA decomposition products, mainly fluorocarbon gases). (3) Smoke or vapour escaping from the tank above the heater site. (4) Insulation resistance of the heater lowers from >1.000 MΩ do<10 MΩ in seconds to minutes. By the time a warning is detected the heater is usually already damaged beyond repair. This is achieved by level monitoring and interlocks to de-energise the heater when the liquid level falls below the minimum point of submersion.

Sažetak usporednog načina neuspjeha
Parametar Tekućina Super HeatSteam Pregrijavanje (suha-vatra)
Tipična površinska temperatura PFA 160-220 stupnjeva 300-400 stupnjeva
Vrijeme do kvara (od početka pregrijavanja) Dana do tjedana 1-10 minuta
Glavni mehanizam pogoršanja Ubrzanje propusnosti + pogoršanje unutarnje površine Masivno taljenje + razgradnja polimera
Oteklina (mjehurići) Pojava kvara Promjer 5-20 mm Ovojnica otopljena, opuštena ili mrvljena; jezgra izložena
Insulation resistance development>1.000 MΩ do<10 MΩ gradual change over 100-500 hoursQuick decline to <1 MΩ in seconds of core exposure
Grijač i dalje izgleda kao da radi? Da, ali ne tako dobro Ne (prekid strujnog kruga ili okidanje uzemljenja)
Rizik od kontaminacije kupke Nizak (korozija jezgre, soli bakra/nikla) ​​Visok (taljene kapljice PFA + metali jezgre)
Znakovi upozorenja: Povišenje površinske topline, promjena boje, mjehurići, miris, dim, niska razina tekućine
Vrijeme reakcije operatera Tjedni ili dani Sekunde do minute (često prekasno)
Rezultati inspekcije nakon kvara Mjehur na omotaču, bijeli/zeleni proizvodi korozije na mjehuru Srušeni omotač ili ga nema, pocrnjela metalna jezgra, pougljenjeni ostaci
Preporučena prevencija Niža gustoća vata Poboljšanje protoka Čista ljestvica Blokada razine + prekidač niske razine
Identifikacija polja i djelovanje
Neispravni PFA omotač pokazuje način pregrijavanja nakon kvara grijača. Mjehurići su lokalizirana uzdignuta mjesta koja nastaju uslijed pregrijavanja tekućine i mekana su u usporedbi s okolnim PFA. Izrežite mjehurić: unutar suhe šupljine s bijelim ili zelenim produktima korozije (metalne soli). PFA pored blistera je bezbojan (smeđi), ali neoštećen. Para se pregrije i topi ili urušava omotač. U najtoplijoj zoni, PFA bi mogao u potpunosti nedostajati ili se spuštati prema dolje (smjer gravitacije). Metalna jezgra je pocrnjela (oksidacija) ili ima zelenu/plavu koroziju (kiselina). Neuspjeh je, naravno, poražavajući.

Za preventivno održavanje mjeri se razina tekućine i temperatura površine grijača. PFA grijač koji radi u tekućini na 90 stupnjeva trebao bi imati površinsku temperaturu od 95-110 stupnjeva (ovisno o gustoći vata i protoku). Ako je površinska temperatura 15 C viša od osnovne vrijednosti pri istim radnim uvjetima, provjerite ima li nečistoća ili smanjenja protoka prije nego što pregrijavanje napreduje. Ako razina tekućine padne ispod grijača iz bilo kojeg razloga, grijač se mora-isključiti unutar 5 sekundi. Dovoljan je prekidač plovka s vremenskom odgodom od 2-3 sekunde, a veća odgoda riskira pregrijavanje pare. Nikada ne vjerujte operateru da gleda automatsku blokadu instalacije niske razine.

Zaključak: Pregrijavanje tekućine upozorava, pregrijavanje pare ne
PFA grijač koji se pregrijao u tekućini polagano će se pokvariti (danima do tjedana) stvarajući mjehuriće zbog unutarnjeg tlaka i ima vidljive indikacije upozorenja (povećanje površinske temperature, smanjeni otpor izolacije, promjena boje). Operateri imaju vremena za reakciju. Način kvara grijača pregrijanog u pari (suha-vatra) je brz (minute) s topljenjem i katastrofalnim kolapsom omotača, i ne daje apsolutno nikakvo upozorenje-do trenutka kad se otkrije miris ili dim, grijač se uništava. Potreban je automatski senzor razine s blokadom za isključivanje napajanja kako bi se spriječilo pregrijavanje pare. Pravilan odabir gustoće u vatima (Manje od ili jednako 3 W/cm² za većinu vodovodnih usluga), odgovarajući protok i redovito praćenje površinske temperature mogu spriječiti pregrijavanje tekućine. Inženjeri preuranjeno sondiraju. U slučaju kvara PFA grijača, ustanovite do koje je vrste pregrijavanja došlo. Ako se mjehurići ne tope, grijač je bio preopterećen tekućinom. Ako dođe do topljenja ili kolapsa omotača, grijač se loži na suho.