Как диагностировать замыкание на землю, которое появляется только при полном погружении ПТФЭ-нагревателя?

Нагреватель из ПТФЭ проходит все электрические проверки на стенде, но срабатывает GFCI или устройство защиты от утечек, как только он опускается в горячий технологический резервуар. Ошибка кажется спорадической и непоследовательной и не может быть воспроизведена во время обычного технического обслуживания. Основной причиной часто является динамическая трещина оболочки,-вызванная давлением. Это микроскопический дефект в ПТФЭ, который закрывается в холодном и сухом состоянии, но слегка открывается при нагревании и погружении в воду, позволяя проводящей жидкости проникать внутрь металлического сердечника.

Этот тип неисправности замыкания на землю полностью погруженного ПТФЭ-нагревателя является одной из самых сложных для подтверждения неисправностей нагревателя, поскольку дефект возникает только при реальных рабочих настройках.

Почему неисправность присутствует только при полном погружении
Погружной нагреватель из ПТФЭ подвергается резкому сочетанию термического расширения, гидравлического давления и химического воздействия. Дефекты оболочки, которые кажутся безобидными во время холодной проверки, могут совершенно по-другому реагировать, когда нагреватель находится при рабочей температуре.

Волосяной-механизм растрескивания
Обычно проблема начинается с:

Небольшая механическая царапина

Повреждения от истирания

Тепловое истощение

Маленький производственный дефект

Когда нагреватель холодный, оболочка из ПТФЭ подвергается некоторому сжимающему усилию. При обычном испытании на электрическое сопротивление крошечное отверстие плотно закрывается и не допускает проникновения влаги.

Но при включении нагревателя в горячий бак происходит ряд одновременных изменений:

ПТФЭ расширяется при нагревании.

Геометрия трещины изменена.

Жидкость подается в отверстие под действием гидравлического давления.

Проводящая жидкость попадает во внутреннюю металлическую конструкцию

Трещина — это своего рода клапан, который открывается при нагревании, обнажая путь утечки тока, которого нет при испытании в холодном состоянии.

Почему стандартный мегомметр часто не обнаруживает проблему
При стандартном испытании сопротивления изоляции обычно используется мегомметр напряжением 500 В постоянного тока с нагревателем:

Сухой

Хорошо

Вынесено из технологической ванны

В таком случае сопротивление изоляции может показаться вполне типичным.

Холодное-тестирование не может воспроизвести рабочие условия.
Неисправность возникает только при выполнении всех этих условий:

Эффект состояния
Высокая температура Разбухает оболочка из ПТФЭ.
Полное погружение в жидкость. Использует гидравлическое давление.
Проводящая технологическая жидкостьОбеспечивает канал утечки тока.
Термическое циклирование Динамическое открытие и закрытие трещины
При стендовых испытаниях трещина физически закрыта, поэтому мегометр не обнаруживает заметного тока утечки.

Это приводит к неприятной ситуации устранения неполадок, когда:

Пройдены электрические испытания

Отсутствие повреждений при визуальном осмотре

Обогреватель отключается только во время работы

Результатом часто являются повторяющиеся неприятные отключения без очевидной фундаментальной причины.

Температурная зависимость проводимости
Температура самой жидкости также имеет решающее значение.

Электропроводность большинства водных химических растворов любого типа увеличивается с повышением температуры. Таким образом, горячая вода, промывочные растворы и химикаты для нанесения покрытий представляют собой значительно больший канал утечки, чем холодные жидкости.

По мере повышения температуры ванны:

Увеличение ионной подвижности

Проводимость жидкостей увеличивается

Ток утечки легче поддерживать

Дефект, который вызывает всего лишь утечку микроампер в холодной жидкости, может обеспечить достаточный ток повреждения для срабатывания чувствительных систем защиты, когда ванна достигнет полной рабочей температуры.

Диагностика полностью погруженных замыканий на землю тефлоновых нагревателей
Неисправность связана с температурой и погружением, поэтому необходимы специальные методы диагностики.

Горячий тест на гипотонию
Считается, что тест на горячую-потечку является золотым диагностическим инструментом, позволяющим выявить проблемы,-зависимые от температуры оболочки.

Как работает тест
Нагреватель изначально питается от непроводящей жидкости, такой как чистое диэлектрическое масло, чтобы он мог безопасно достигать повышенной рабочей температуры без быстрой утечки на землю.

Когда жарко:

Нагреватель быстро перемещают в проводящую водяную баню.

Немедленно проводится электрическое испытание высоким потенциалом.

Тщательное наблюдение за поведением тока утечки

Этот подход воспроизводит точные условия, при которых трещина открывается и проводится.

Почему нефть прежде всего
Зачем нам нужен не-непроводящий теплоноситель?

Обогреватель должен прогреться

Не следует слишком рано сходить на землю

Дефект оболочки требует термической активации перед испытанием на погружение.

Как только горячий нагреватель проникает в проводящую ванну, даже микроскопические отверстия в оболочке могут привести к значительному току утечки.

Соображения безопасности
Для горячего-тестирования требуется:

Правильная электроизоляция

Процедуры обработки под контролем

Обученный персонал

Правильные СИЗ

Тщательное заземление

Этот процесс более сложен, чем обычное испытание изоляции, поскольку в нем одновременно участвуют электрооборудование и горячие проводящие вещества.

Мониторинг утечки тока в реальном времени
Еще один интересный метод — использование чувствительного оборудования-токов утечки для обнаружения очень малых импульсов переходных неисправностей.

Обнаружение событий миллисекундной утечки
Как горячий обогреватель впервые попадает в ванну:

Перелом открывается на мгновение

Жидкий токопроводящий материал попадает в дефект

Имеются небольшие импульсы утечки.

Такие явления могут длиться всего несколько миллисекунд, прежде чем система стабилизируется или сработают защитные устройства.

Чувствительное оборудование для мониторинга в реальном времени может обнаруживать:

Пики утечки

Импульсы тока заземления

Динамическое поведение изоляции при пробое

Это особенно эффективно, когда ошибка отображается лишь на короткое время во время-запуска или первого погружения.

Визуального осмотра часто недостаточно
Многие температурные-разрывы оболочки находятся ниже уровня оптического обнаружения.

Дефект может быть незаметен даже под увеличением из-за:

Трещина запечатывается при охлаждении

ПТФЭ по своей сути скрывает мельчайшие дефекты поверхности.

Химическое окрашивание может скрыть поврежденный участок.

Поэтому электрические и тепловые диагностические испытания более надежны, чем визуальный осмотр.

Типичные причины повреждения оболочки
Эти крошечные недостатки могут быть вызваны рядом эксплуатационных ситуаций.

Механический удар
Небольшие вмятины на поверхности, вызванные случайным контактом с оборудованием или оборудованием резервуара, могут впоследствии увеличиться в результате термоциклирования.

Перегрев (сухой-пожар)
Если уровень жидкости опускается ниже поверхности нагревателя, может возникнуть локальный перегрев, который может повредить покрытие из ПТФЭ и вызвать микротрещины.

Химическая деградация
Поверхности фторполимеров могут постепенно становиться хрупкими из-за длительного воздействия агрессивных химикатов и повышенной температуры.

Плохое обращение во время технического обслуживания
Во время установки или чистки скручивание, изгиб или удары по обогревателю могут привести к скрытому повреждению.

Почему замена — единственный надежный ответ
Если обнаружена трещина оболочки, зависящая от температуры, ремонт зачастую невозможен.

Проблема заключается в целостности самой фторопластовой изоляционной системы. Временные уплотнения и поверхностные заплаты не обеспечивают стабильного восстановления диэлектрических характеристик при циклическом изменении температуры.

В каждом случае последствия одни и те же; Подтвержденная проблема с оболочкой, зависящая от температуры, приводит к замене нагревателя.

Продолжение вашей деятельности может привести к:

Частые поездки GFCI

Прерывания процессов

Риски поражения электрическим током

Прогрессирующее разрушение оболочки

Коррозия нагревательного элемента (внутреннего)

Предотвращение будущих замыканий на землю только при погружении
«Некоторые профилактические меры могут снизить вероятность рецидива.

Рекомендуемые меры предосторожности
НЕ подвергайте механическому воздействию во время установки.

Поддерживайте достаточный уровень жидкости

Избегайте ситуаций-сухой стрельбы

• Там, где это практически осуществимо, используйте конструкции нагревателей малой мощности.

Периодически контролируйте ток утечки.

Активно заменяйте устаревшие нагреватели в важных системах.

Бережное обращение и контролируемые условия эксплуатации со временем уменьшают нагрузку на материалы фторполимерной оболочки.

В итоге:
Особенно трудная диагностическая ситуация возникает, когда электрическая неисправность возникает только при погружении погружного нагревателя из ПТФЭ, т.е. только в реальных условиях эксплуатации. Небольшой разрыв оболочки может быть электрически незаметным в холодном и сухом состоянии, но открыться под воздействием теплового расширения и гидравлического давления при полном погружении в горячую проводящую жидкость.

Для точной диагностики замыканий на землю в ПТФЭ-нагревателях необходимы методы полностью погруженных тепловых-электрических испытаний, которые способны имитировать реальные условия технологического процесса. Горячее тестирование-по-прежнему остается лучшим способом. Чувствительный мониторинг тока утечки-может использоваться для обнаружения переходных неисправностей при погружении.

Некоторые проблемы с электричеством невозможно обнаружить только на верстаке. Некоторые неисправности наблюдаются только в нормальной тепловой, гидравлической и электрической среде нагревателя.