Kāda ir atšķirība kļūmes režīmā starp PFA sildītāju, kas pārkarsēts šķidrumā, un pārkarsētu tvaikos?

Ir divi dažādi scenāriji, kad PFA sildītāji pārkarst. Viens no tiem ir tad, kad sildītājs ir šķidrumā, bet siltuma caurlaidība ir nepietiekama (slikta plūsma, netīra virsma, pārāk liels vatu blīvums). Otrs ir tad, ja sildītājs atrodas tvaikos vai gaisā (sausā-ugunsgrēkā) zema šķidruma līmeņa dēļ. Sakarā ar ļoti mainīgo siltuma pārneses koeficientu un apkārtējo vidi ķīmisko aktivitāti, atteices režīmi ir krasi atšķirīgi. Šķidruma pārkaršanas gadījumā (joprojām iegremdēts, bet slikti atdzesēts) PFA virsmas temperatūra vienmērīgi un vienmērīgi paaugstinās, parasti līdz 180-250 grādiem. Kļūme rodas, palielinot iespiešanos, iekšējās virsmas nolietošanos un kodola galīgo koroziju – process ilgst no dienām līdz nedēļām. Tvaiku pārkaršanas gadījumā (pakļauts gaisa vai tvaika iedarbībai) PFA virsmas temperatūra strauji paaugstinās (minūtēs) līdz 300–400 grādiem, izraisot tūlītēju kušanu, pūslīšu veidošanos un katastrofālu plīsumu. Šķidrās fāzes pārkaršana arī nav tik katastrofāla, un tai ir brīdinājuma indikatori (paaugstinās virsmas temperatūra, palielinās izolācijas pretestības noplūde), kas ļauj veikt preventīvu izslēgšanu. Tādējādi kļūme tvaika fāzē ir pēkšņāka un, visticamāk, piesārņo tvertni.

Lēna šķidruma caurlaidības kļūme un pārkaršana
Iegremdēts PFA sildītājs, kas darbojas ar lielu vatu blīvumu vai zemu plūsmu, paaugstinās PFA virsmas temperatūru virs projektētās maksimuma (parasti par 110 grādiem ilgstošai darbībai, par 140 grādiem uz ilgu laiku). Pie 160–200 grādiem PFA noārdās ķēdes šķelšanās un oksidēšanās rezultātā, bet bojājums attiecas tikai uz iekšējo virsmu (PFA{5}}metāla saskarne), jo ārējā virsma joprojām saskaras ar karsto šķidrumu. Ūdens un skābes tvaiki iziet cauri PFA palielinātā ātrumā (5 līdz 50 reizes vairāk nekā 100 grādu temperatūrā). Metāla serdeņa korozija un izveidotajiem metāla sāļiem ir lielāks tilpums nekā oriģinālajam metālam. Tas rada iekšēju spiedienu, kas no iekšpuses izpūš PFA. Blisteris ir lokalizēts pietūkums, kura diametrs ir no 5 līdz 20 mm, bieži pēc 200 līdz 1000 stundu sasilšanas. Ja pūslītis plīst, šķidrums pārpludina serdi un uzreiz notiek zemējuma defekts. Vai arī kodols norūsē, neveidojot pūslīšus, radot atvērtu ķēdi (sildītājs nesasilda) bez piesārņojuma.

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 līdz 100–500 MΩ nedēļu laikā, kas norāda uz mitruma iekļūšanu kontaktā. (3) Dabīgais PFA (caurspīdīgs) iegremdētajā daļā mainīs iedegumu/brūnu krāsu. (4) Mazu burbuļu parādīšanās uz sildītāja virsmas darbības laikā (lokalizēta viršana uz PFA virsmas, kas norāda uz virsmas temperatūru virs 100 grādiem). Operatoriem ir dienas līdz nedēļas, lai reaģētu, samazinot jaudu vai tīrot sildītāju.

Tvaika pārkaršana: termiska atteice, ātra
Siltuma pārneses koeficients PFA sildītājam samazinās no 500–5000 W/m²·K (šķidrums) līdz 10–50 W/m²·K (tvaiks/gaiss), kad tvaiki vai gaiss saskaras ar sildītāju (šķidruma līmenis nokrītas zem sildītāja). Sildītājam ar jaudas blīvumu 3–5 W/cm2 PFA virsmas temperatūra paaugstinās no 100–110 grādiem līdz 250–400 grādiem 1–5 minūtēs. PFA diezgan viegli kūst 250-300 grādu temperatūrā (kušanas temperatūra 305-315 grādi). Pie 300 - 350oC polimērs ir viskozā šķidrā stāvoklī. Gravitācijas spēks izvelk izkausēto PFA uz leju vai ārā, pakļaujot metāla serdi tvaika videi. Atklātā kodola ātra oksidēšana (gaisā) vai korozija (skābes tvaikos) parasti izraisa ķēdes pārtraukumu vai zemējuma defektu 30 sekunžu līdz 5 minūšu laikā pēc iedarbības. Bojājums ir katastrofāls: PFA apvalks ir bojāts, un izkusis polimērs var pilēt tvertnē, piesārņojot produktu.

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 >1000 MΩ līdz<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.

Salīdzinošā neveiksmju režīma kopsavilkums
Parametrs Šķidrums Super HeatSteam pārkaršana (sausa{0}}uguns)
Tipiskā PFA virsmas temperatūra 160-220 grādi 300-400 grādi
Laiks līdz neveiksmei (no pārkaršanas sākuma) No dienām līdz nedēļām 1-10 minūtes
Galvenais nolietošanās mehānisms Caurlaidības paātrinājums + iekšējās virsmas pasliktināšanās Lielapjoma kušana + polimēra noārdīšanās
Pietūkums (tulznas) Neveiksmes rašanās Diametrs 5-20 mm Apvalks izkusis, nokarājies vai sadrupis; kodols atklāts
Insulation resistance development>1000 MΩ līdz<10 MΩ gradual change over 100-500 hoursQuick decline to <1 MΩ in seconds of core exposure
Sildītājs joprojām izskatās, ka tas darbojas? Jā, bet ne tik labi Nē (atvērta ķēde vai zemes bojājuma atvienošana)
Vannas piesārņojuma risksZems (korozijas vara/niķeļa sāļi) Augsts (izkausēti PFA pilieni + serdes metāli)
Brīdinājuma zīmes: virsmas karstuma pieaugums, krāsas maiņa, burbuļošana, smaka, dūmi, zems šķidruma līmenis
Operatora reakcijas laiksNedēļas vai dienas Sekundes līdz minūtes (bieži par vēlu)
Pārbaudes pēc atteices rezultāti Apvalka blisteris, balti/zaļi korozijas produkti pie blistera Sabrukušais apvalks vai tā nav, nomelnējusi metāla serde, pārogļots atlikums
Ieteicamā profilakse Zemāks vatu blīvums Uzlabojiet plūsmu Notīriet skalu Līmeņa bloķētājs + zema līmeņa izslēgšanas slēdzis
Lauka identifikācija un darbība
Neveiksmīgais PFA apvalks parāda pārkaršanas režīmu pēc sildītāja atteices. Blisteri ir lokalizēti paaugstināti plankumi, kas rodas šķidruma pārkaršanas rezultātā un šķiet mīksti, salīdzinot ar apkārtējo PFA. Izgrieziet tulznu: sausā dobumā ar baltiem vai zaļiem korozijas produktiem (metālu sāļiem). PFA blakus blisteram ir mainījusi krāsu (brūnu), bet nebojāta. Tvaiki pārkarst un izkūst vai sabrūk apvalks. Karstākajā zonā PFA var nebūt vispār vai tas var nokrist uz leju (gravitācijas virziens). Metāla serde ir nomelnējusi (oksidācija) vai tai ir zaļa/zila korozija (skābes uzbrukums). Neveiksme, protams, ir postoša.

Profilaktiskās apkopes nolūkos tiek mērīts šķidruma līmenis un sildītāja virsmas temperatūra. PFA sildītājam, kas darbojas šķidrumā 90 grādu temperatūrā, virsmas temperatūrai jābūt 95-110 grādiem (atkarībā no vatu blīvuma un plūsmas). Ja virsmas temperatūra tādos pašos darbības apstākļos ir par 15 C augstāka par sākotnējo līmeni, pirms pārkaršanas pārbaudiet, vai nav piesārņojuma vai plūsmas samazināšanās. Ja šķidruma līmenis kāda iemesla dēļ pazeminās zem sildītāja, sildītājs ir jāatvieno 5 sekunžu laikā. Pietiek ar pludiņa slēdzi ar 2-3 sekunžu laika aizkavi, un lielāka aizkave apdraud tvaiku pārkaršanu. Nekad neuzticieties operatoram, lai viņš noskatītos zema līmeņa instalēšanas automātisko bloķēšanu.

Secinājums: šķidruma pārkaršana brīdina, tvaiku pārkaršana nē
PFA sildītājs, kas ir pārkarsis šķidrumā, lēnām sabojāsies (no dienām līdz nedēļām), veidojot burbuļus no iekšējā spiediena, un tam ir nosakāmas brīdinājuma pazīmes (paaugstināta virsmas temperatūra, samazināta izolācijas pretestība, krāsas maiņa). Operatoriem ir laiks reaģēt. Tvaikos pārkarsēta sildītāja atteices režīms (sausais{2}}uguns) ir ātrs (minūtēs) ar kušanu un katastrofālu apvalka sabrukšanu, un tas nedod nekādu brīdinājumu,-kad tiek konstatēta smaka vai dūmi, sildītājs tiek iznīcināts. Nepieciešama automātiska līmeņa noteikšana ar bloķēšanu, lai izslēgtu strāvu, lai novērstu tvaiku pārkaršanu. Pareiza vatu blīvuma izvēle (mazāks vai vienāds ar 3 W/cm² lielākajai daļai ūdens padeves), atbilstoša plūsma un regulāra virsmas temperatūras kontrole var novērst šķidruma pārkaršanu. Inženieri zondē priekšlaicīgu PFA sildītāja atteices gadījumā noskaidrojiet, kāda veida pārkaršana notikusi. Ja tulznas neizkūst, sildītājs bija pārslogots ar šķidrumu. Ja kūst vai apvalks sabrūk, sildītāju apdedzina.