Как выбрать тефлоновый нагреватель со встроенной блокировкой уровня для прерывистой работы в небольших резервуарах?

Любой погружной нагреватель сталкивается с суровым рабочим циклом, когда бак объемом пять-галлонов наполняется, нагревается и опорожняется несколько раз в час. Элемент всегда подвергается риску оказаться под напряжением, когда он полностью сухой или частично оголенный. Самая быстрая и безопасная защита достигается за счет включения блокировки уровня непосредственно в конструкцию нагревателя. Чтобы избежать сухого-воспламенения и продлить срок службы нагревателя, в этом руководстве описывается, как выбрать решение для периодической работы с блокировкой уровня нагревателя из ПТФЭ.

Опасность периодического режима работы в малых танках
Во время циклов слива уровень жидкости в крошечных резервуарах быстро снижается. Ручное управление или таймеры процесса не могли среагировать достаточно быстро. Задержка управления может привести к временному сухому-возгоранию нагревателя, если система определения уровня и система управления нагревателем не подключены. Оболочка из ПТФЭ может локально перегреться уже через несколько секунд работы в воздухе. При воздействии воздуха внутренняя резистивная проволока может быстро подняться выше 250 градусов, хотя максимальная рабочая температура самого ПТФЭ составляет около 110 градусов. Результатом этого является деформация оболочки, ухудшение изоляции и, в конечном итоге, выход из строя нагревателя.

Почему независимые датчики уровня недостаточны
Ультразвуковые или емкостные датчики являются примерами внешних переключателей уровня, которые усложняют проводку и увеличивают возможные места неисправности. Можно разместить новый датчик на другой высоте от нагревателя или использовать циклы сканирования программируемого логического контроллера (ПЛК) для задержки сигнала датчика. Эти задержки и неопределенности устраняются с помощью прямой механической блокировки, которая представляет собой поплавковый выключатель, прикрепленный к той же конструкции, что и нагреватель.

Решение для встроенной блокировки уровня
Простая и надежная блокировка обеспечивается с помощью тефлонового нагревателя малой-мощности с короткой нагреваемой частью, установленной вблизи дна резервуара, и магнитного поплавкового выключателя, прикрепленного к кронштейну нагревателя или непосредственно к стояку. Выключатель отключает питание контактора нагревателя до того, как обнажится оболочка из ПТФЭ, когда уровень жидкости падает ниже уровня поплавкового выключателя.

Как нагреватель защищен поплавковым выключателем
Поплавковый выключатель служит физической защитой. Он устроен таким образом, что только когда уровень жидкости достигает как минимум двух-трех сантиметров над верхней частью нагреваемой длины, переключатель переходит в «безопасное» (закрытое) положение. Когда уровень опускается ниже этой точки, поплавок опускается, и переключатель мгновенно размыкается. Электронная обработка не задерживает никаких задержек. Перед включением обогреватель должен быть полностью погружен в воду.

Выбор подходящих материалов для поплавковых выключателей
Технологическая жидкость должна быть совместима как с поплавком, так и со штоком. Поплавковые выключатели из полипропилена или ПТФЭ рекомендуются для большинства применений в небольших-резервуарах, включая гальванические ванны, чистящие растворы и мягкие химикаты. При более высоких температурах можно использовать полифениленсульфид (ПФС). Вместо основной мощности нагревателя (много киловатт) сам переключатель должен быть рассчитан на напряжение катушки контактора. По соображениям безопасности настоятельно рекомендуется использовать цепь блокировки низкого-напряжения (например, 24 В переменного или постоянного тока).

Технические условия для цепи с отказобезопасной-безопасной блокировкой
Схема блокировки должна быть построена с учетом безопасного отказа. Когда уровень безопасен, поплавковый выключатель следует подключить как нормально разомкнутое (НО) устройство. Цепь остается разомкнутой, и нагреватель невозможно включить, если поплавковый выключатель неисправен механически или обрыв провода. Для этого используется термин «отказобезопасная-безопасная работа».

Важные детали
Рекомендуемое значение параметра
Напряжение цепи блокировки 24 В переменного/постоянного тока (максимум 48 В)
Номинальный ток контактов поплавкового выключателяА минимум 1 А при 24 В постоянного тока
Экранированный кабель с изоляцией из ПТФЭ-
Класс корпуса (распределительной коробки) NEMA 4X или IP65. Резервная защита от-перегрева.
Не существует идеального защитного гаджета. Катушку контактора следует подключить последовательно со вторым термотермостатом с ручным сбросом-перегрева. В верхней части нагреваемой зоны этот термостат крепится непосредственно к оболочке нагревателя из ПТФЭ. Температура оболочки повысится, если поплавковый выключатель не закроется и бак останется сухим. Термостат открывается и блокирует нагреватель до тех пор, пока он не будет сброшен вручную, когда температура поднимется выше примерно 90–100 градусов, что намного ниже порога повреждения ПТФЭ. Это добавляет дополнительный уровень безопасности.

Геометрия нагревателей для небольших резервуаров
Для небольшой ванной комнаты короткий и широкий обогреватель с опрокидывающимся-выключателем зачастую является самым безопасным вариантом. Длина обогрева не должна превышать 70% типичной рабочей глубины резервуара. Нагреваемая секция останется погруженной даже при достаточно низком уровне жидкости, если нагреватель установлен горизонтально рядом со дном резервуара. Чтобы избежать провисания при рабочей температуре, горизонтальный ПТФЭ-нагреватель необходимо тщательно поддерживать.

Для бака емкостью 5–20 галлонов стандартно используется ТЭН с длиной обогрева 150–300 мм для вертикального крепления. Поплавковый выключатель расположен на регулируемой раме так, что его точку срабатывания можно установить на 25–50 мм выше верхней части нагреваемой длины. Как опора для нагрева, так и направляющая поплавка обеспечиваются через жесткий стояк из ПТФЭ или полипропилена.

Контрольный список требований к нагревателю из ПТФЭ с функцией блокировки уровня
При выборе системы прерывистой работы с блокировкой уровня нагревателя из ПТФЭ для периодического использования в небольших-резервуарах необходимо учитывать следующие факторы:

Обогреваемая длина (L_h): Расстояние между дном резервуара и необходимым минимальным уровнем жидкости. Когда поплавковый выключатель находится в безопасном положении, нагреваемый участок необходимо полностью погрузить в воду.

Расстояние по вертикали между уровнем срабатывания выключателя и дном резервуара называется уставкой поплавкового выключателя. Это должно быть больше, чем L._hплюс запас (обычно 25 мм).

Для слабокислых или щелочных жидкостей в качестве материала поплавкового выключателя используйте полипропилен; для сильных химикатов (таких как концентрированные кислоты или растворители) используйте ПТФЭ.

Плотность мощности нагревателя: для прерывистого режима работы с контролем уровня рекомендуется максимум 1,5 Вт/см² для растворов на водной-основе и 0,8 Вт/см² для масел.

Уставка термостата для защиты от-перегрева составляет 80 градусов для-чувствительных к нагреву жидкостей и 90 градусов для ванн-на водной основе.

Номинал контактора: Должна соответствовать полная нагрузка нагревателя. Основная мощность не контролируется поплавковым выключателем; есть только катушка контактора.

Примечание о химической совместимости
Хотя поплавки из ПТФЭ стоят дорого, они химически инертны практически ко всем жидкостям. Полипропиленовые поплавки устойчивы к большинству щелочей и кислот, за исключением интенсивных серной и азотной. Иногда для углеводородных жидкостей используется поплавок из -нержавеющей-стали с покрытием из ПТФЭ, но шток все равно должен быть подходящим. Прежде чем выбирать материал поплавкового выключателя, всегда сверяйтесь с таблицами химической стойкости.

Тестирование и установка
Систему необходимо тщательно ввести в эксплуатацию после установки нагревателя со встроенной блокировкой уровня. Заполняйте резервуар постепенно, наблюдая за работой поплавкового выключателя. Когда поверхность жидкости достигнет заданной точки, поплавковый выключатель должен со звуком замкнуться (может быть слышен щелчок), когда в цепь управления нагревателем подается напряжение и главные контакты контактора разомкнуты. Пока уровень не станет безопасным, нагреватель включать нельзя. Контактор нагревателя должен оставаться разомкнутым, даже если система управления попытается включить нагреватель при пустом баке, поэтому необходимо провести проверку-насухую работу.

В заключение
Механический бесконтактный переключатель, который предотвращает попадание электричества на нагревательный элемент при наличии сухого воздуха, является лучшей защитой для небольшого-нагревателя периодического действия. Прежде чем оболочка из ПТФЭ будет обнажена, цепь управления размыкается с помощью встроенной блокировки уровня, которая представляет собой поплавковый выключатель из ПТФЭ или полипропилена, прикрепленный непосредственно к кронштейну нагревателя. Такая конструкция гарантирует безопасную и надежную работу во время спорадических циклов наполнения/слива в сочетании с короткой нагреваемой длиной и термостатом пере-перегрева, с ручным сбросом. Секрет длительного срока службы обогревателя заключается в расчете на наихудший-рабочий режим, когда бак опустошен, а система управления запрашивает тепло. Эта защита обеспечивается без каких-либо сложностей и задержек благодаря правильно выбранной системе прерывистой работы с блокировкой уровня нагревателя из ПТФЭ.