Как да изберем PTFE нагревател с интегрирана блокировка на нивото за периодична работа в малки резервоари?

Всеки потопяем нагревател е изправен пред тежък работен цикъл, когато резервоар от пет{0}}галон се пълни, нагрява и източва няколко пъти на всеки час. Елементът винаги е изложен на риск да бъде под напрежение, когато е или напълно сух, или частично изложен. Най-бързата и най-сигурна защита се постига чрез включване на блокировка на ниво директно в дизайна на нагревателя. За да се избегне сухо-изпичане и да се удължи живота на нагревателя, този урок описва как да изберете решение за прекъснат режим на блокиране на нивото на нагревателя от PTFE.

Опасност от периодично дежурство в малки танкове
По време на циклите на източване нивото на течността в малките резервоари бързо намалява. Ръчните контроли или таймерите за процеси не можаха да реагират достатъчно бързо. Забавянето на контрола може да доведе до временно сухо-запалване на нагревателя, ако системата за откриване на ниво и управлението на нагревателя не са свързани. PTFE обвивката може да прегрее локално само след няколко секунди работа във въздуха. Когато е изложен на въздух, жицата с вътрешно съпротивление може бързо да се повиши над 250 градуса, въпреки че самият PTFE има максимална непрекъсната работна температура от около 110 градуса. Деформация на обвивката, влошаване на изолацията и в крайна сметка повреда на нагревателя са резултат от това.

Защо независимите сензори за ниво са неадекватни
Ултразвуковите или капацитивните сонди са примери за външни превключватели за ниво, които добавят сложност на окабеляването и възможни места за повреда. Възможно е да поставите нов сензор на различна височина от нагревателя или да използвате цикли на сканиране на програмируем логически контролер (PLC), за да забавите сигнала на сензора. Тези забавяния и несигурности се отстраняват чрез директна механична блокировка, която представлява поплавъчен превключвател, закрепен към същата конструкция като нагревателя.

Решението за интегрирана блокировка на ниво
Опростена, надеждна блокировка се създава от PTFE нагревател с ниска-мощност с кратко нагрята част, монтирана близо до дъното на резервоара, и магнитен поплавъчен превключвател, закрепен към конзолата на нагревателя или направо към стойката. Превключвателят прекъсва захранването на контактора на нагревателя, преди PTFE обвивката да бъде изложена, когато нивото на течността падне под поплавъчния превключвател.

Как нагревателят е защитен от поплавъка
Поплавъчният превключвател служи като физическа защита. Той е настроен така, че само когато нивото на течността достигне поне два до три сантиметра над горната част на нагрятата дължина, превключвателят влиза в "безопасно" (затворено) положение. Когато нивото падне под тази точка, поплавъкът се спуска и превключвателят се отваря незабавно. Няма забавяне на електронната обработка. Нагревателят трябва да бъде напълно потопен, преди да може да се включи.

Избор на подходящите материали за поплавъчни превключватели
Процесната течност трябва да е съвместима както с поплавъка, така и с стеблото. Полипропиленови или PTFE поплавъчни превключватели се препоръчват за повечето приложения с малки -резервоари, включително вани за покритие, почистващи разтвори и леки химикали. За по-високи температури допълнителен избор е полифенилен сулфид (PPS). Вместо първичната мощност на нагревателя (много киловати), самият превключвател трябва да бъде номинален за напрежението на бобината на контактора. От съображения за безопасност е силно препоръчително блокираща - верига за ниско напрежение (като 24 V AC или DC).

Технически условия за верига с Fail{0}}Safe Interlock
Блокиращата верига трябва да бъде изградена с мисъл за безопасен отказ. Когато нивото е безопасно, поплавъчният превключвател трябва да бъде свързан като нормално отворено (NO) устройство. Веригата остава отворена и нагревателят не може да се включи, ако поплавъчният превключвател не функционира механично или проводникът се скъса. „Fail{5}}safe“ операция е терминът за това.

Важни подробности
Препоръчителна стойност за параметъра
24 V AC/DC напрежение на блокиращата верига (максимум 48 V)
Номинална мощност на контакта на поплавъчен превключвател Минимум 1 A при 24 V DC
PTFE-изолиран, екраниран тип кабел
Рейтинг на корпуса (съединителната кутия) NEMA 4X или IP65 Защита от-температура
Няма една идеална защитна джаджа. Бобината на контактора трябва да бъде свързана последователно с втори, ръчно нулиран над-температурен термостат. Близо до горната част на отопляемата зона, този термостат е директно закрепен към PTFE нагревателната обвивка. Температурата на обвивката ще се повиши, ако поплавъчният превключвател не успее да се затвори и резервоарът остане на сухо. Термостатът отваря и блокира нагревателя, докато не бъде нулиран ръчно, когато температурата се повиши над приблизително 90 до 100 градуса, което е много под прага на повреда на PTFE. Това добавя допълнителен слой сигурност.

Геометрия на нагреватели за малки резервоари
За малка баня често най-безопасният вариант е къс, широк нагревател с превключвател-. Отопляемата дължина не трябва да надвишава 70% от типичната работна дълбочина на резервоара. Нагрятата секция ще остане потопена дори когато нивото на течността е доста ниско, ако нагревателят е монтиран хоризонтално близо до дъното на резервоара. За да се избегне провисване при работна температура, хоризонталният PTFE нагревател трябва да бъде внимателно поддържан.

За резервоар от 5–20 галона, нагревател с нагрята дължина от 150–300 mm е стандартен за вертикално закрепване. Поплавъчният превключвател е позициониран върху регулируема рамка, така че точката му на задействане да може да бъде настроена на 25–50 mm над горната част на отопляемата дължина. Както нагревателната опора, така и водачът на поплавъка се осигуряват чрез твърда PTFE или полипропиленова тръба.

Контролен списък с изисквания за PTFE нагревател с блокировка на нивото
Следните фактори трябва да бъдат взети предвид при избора на PTFE система за блокиране на ниво на нагревател с периодично действие за приложение с периодичен малък-резервоар:

Отоплена дължина (L_h): Разстоянието между дъното на резервоара и необходимото минимално ниво на течността. Когато поплавъчният превключвател е в безопасно положение, нагрятата част трябва да бъде напълно потопена.

Вертикалното разстояние между нивото на задействане на превключвателя и дъното на резервоара е известно като зададена точка на поплавъка. Това трябва да е повече от L_hплюс поле (обикновено 25 mm).

За слабо киселинни или алкални течности използвайте полипропилен като материал за поплавък; за силни химикали (като концентрирани киселини или разтворители) използвайте PTFE.

Плътност във ватове на нагревателя: Препоръчва се максимум 1,5 W/cm² за разтвори на-водна основа и 0,8 W/cm² за масла за периодична работа с контрол на нивото.

Заданата точка на термостата за над{0}}температура е 80 градуса за чувствителни-течности към топлина и 90 градуса за бани-на водна основа.

Номинална мощност на контактора: Амперажът при пълно натоварване на нагревателя трябва да съответства. Основното захранване не се контролира от поплавъка; само бобината на контактора е.

Забележка относно химическата съвместимост
Въпреки че PTFE поплавъците са скъпи, те са химически инертни към почти всички течности. Полипропиленовите плувки са устойчиви на повечето основи и киселини, с изключение на интензивните сярна и азотна. Понякога поплавък от неръждаема-стомана с PTFE-покритие се използва за въглеводородни течности, но стеблото все още трябва да е подходящо. Преди да изберете материала на поплавъчния превключвател, винаги се обръщайте към таблиците за химическа устойчивост.

Тестване и монтаж
Системата трябва да бъде внимателно пусната в експлоатация, след като е инсталиран нагревателят с интегрирана блокировка за ниво. Напълнете резервоара постепенно, като следите как работи поплавъчният превключвател. Когато повърхността на течността достигне определената точка, поплавъчният превключвател трябва да се затвори звуково (може да се чуе щракване), когато управляващата верига на нагревателя е захранена и главните контакти на контактора са отворени. Докато нивото не е безопасно, нагревателят не трябва да се включва. Контакторът на нагревателя трябва да остане отворен, дори ако системата за управление се опита да включи нагревателя, когато резервоарът е празен, така че трябва да се извърши тест за-работа на сухо.

В заключение
Механичен превключвател за близост, който спира електричеството да достигне до нагревателния елемент при наличие на сух въздух, е най-добрата защита за малък{0}}сериен нагревател. Преди PTFE обвивката да бъде изложена, контролната верига се прекъсва от интегрирана блокировка за ниво, която представлява PTFE или полипропиленов поплавъчен превключвател, прикрепен директно към конзолата на нагревателя. Този дизайн гарантира безопасно, надеждно функциониране по време на спорадични цикли на пълнене/източване, когато е съчетан с къса нагревателна дължина и ръчно нулиран термостат за над-температура. Тайната на дългия живот на нагревателя е да се проектира за най-лошия-случай на работно състояние, което е изтощен резервоар с контролна система, изискваща топлина. Тази защита се осигурява без усложнения или забавяне чрез правилно определена система за блокиране на нивото на PTFE нагревател с периодично действие.