Каква е разликата в режима на повреда между PFA нагревател, прегрял в течност срещу прегрял в пара?

Има два различни сценария, когато PFA нагревателите прегряват. Единият е, когато нагревателят е в течност, но предаването на топлина е недостатъчно (слаб поток, замърсена повърхност, твърде висока плътност във вата). Другият е, когато нагревателят е в пара или въздух (сух-огън) поради ниско ниво на течност. Поради много променливия коефициент на топлопреминаване и химическата активност на околната среда, режимите на повреда са драстично различни. При прегряване на течност (все още потопена, но силно охладена) температурата на повърхността на PFA се повишава стабилно и равномерно, обикновено до 180-250 градуса. Повредата се случва чрез повишено проникване, влошаване на вътрешната повърхност и крайна корозия на сърцевината – процес, който отнема дни до седмици. В случай на прегряване на парите (изложени на въздух или пара), повърхностната температура на PFA се повишава бързо (за минути) до 300–400 градуса, което води до незабавно топене, образуване на мехури и катастрофално разрушаване. Прегряването на течната фаза също е по-малко катастрофално и представя предупредителни индикатори (увеличаване на температурата на повърхността, увеличаване на изтичането на съпротивление на изолацията), за да позволи превантивно изключване. По този начин повредата в парната фаза е по-рязка и е по-вероятно да замърси резервоара.

Нарушение на проникването и прегряване на бавна течност
Потопен PFA нагревател, работещ при висока плътност на вата или нисък поток, ще повиши повърхностната температура на PFA над проектния максимум (обикновено 110 градуса за дълъг живот, 140 градуса за продължителни периоди). При 160–200 градуса PFA се разгражда чрез разкъсване на веригата и окисляване, но влошаването е ограничено до вътрешната повърхност (металния интерфейс на PFA-), тъй като външната повърхност все още е в контакт с горещата течност. Водните и киселинните пари преминават през PFA с повишена скорост (5 до 50 пъти по-висока, отколкото при 100 градуса). Металното ядро ​​корозира и образуваните метални соли имат по-голям обем от оригиналния метал. Това създава вътрешно налягане, което надува PFA отвътре. Мехурът е локализиран оток с диаметър от 5 до 20 mm, често след 200 до 1000 часа затопляне. Ако блистерът се спука, течността наводнява ядрото и незабавно възниква заземяване. Или сърцевината корозира без образуване на мехури, създавайки отворена верига (нагревателят не загрява) без замърсяване.

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 до 100–500 MΩ в рамките на седмици, което показва проникване на влага при контакта. (3) Естественият PFA (полупрозрачен) в потопената част ще се обезцвети до кафяво/кафяв цвят. (4) Поява на малки мехурчета върху повърхността на нагревателя по време на работа (локализирано кипене на повърхността на PFA, показващо повърхностна температура над 100 градуса). Операторите имат дни до седмици, за да реагират чрез намаляване на мощността или почистване на нагревателя.

Прегряване на парите: термична повреда, бързо
Коефициентът на топлопреминаване за PFA нагревател пада от 500–5000 W/m²·K (течност) до 10–50 W/m²·K (пара/въздух), когато парата или въздухът влизат в контакт с нагревателя (нивото на течността пада под нагревателя). За нагревател с плътност на мощността 3–5 W/cm2 температурата на повърхността на PFA се повишава от 100–110 градуса до 250–400 градуса за 1–5 минути. PFA се топи доста лесно при 250-300 градуса (точка на топене 305-315 градуса). При 300 - 350oC полимерът е във вискозно течно състояние. Гравитацията издърпва разтопения PFA надолу или навън, излагайки металната сърцевина на парната среда. Бързото окисляване (на въздух) или корозия (в киселинни пари) на откритата сърцевина обикновено води до прекъсване на веригата или заземяване в рамките на 30 секунди до 5 минути след излагането. Повредата е катастрофална: PFA обвивката е повредена и разтопеният полимер може да капе в резервоара, замърсявайки продукта.

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 до<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.

Резюме на сравнителния режим на отказ
Параметър Liquid Super HeatSteam Прегряване (сух-пожар)
Типична повърхностна температура на PFA 160-220 градуса 300-400 градуса
Време до отказ (от началото на прегряване) Дни до седмици 1-10 минути
Основен механизъм на влошаване Ускоряване на проникването + влошаване на вътрешната повърхност Обемно топене + разграждане на полимера
Подуване (мехури) Възникване на повреда Диаметър 5-20 mm Обвивката се стопи, увисна или се разпадна; изложено ядро
Insulation resistance development>1000 MΩ до<10 MΩ gradual change over 100-500 hoursQuick decline to <1 MΩ in seconds of core exposure
Нагревателят все още изглежда така, сякаш работи? Да, но не толкова добре Не (отворена верига или задействане при земна повреда)
Риск от замърсяване на ваната Нисък (корозия на сърцевината, медни/никелови соли) Висок (разтопени капчици PFA + метали на сърцевината)
Предупредителни знаци: повишаване на температурата на повърхността, обезцветяване, бълбукане, мирис, дим, ниско ниво на течността
Време за реакция на оператора Седмици или дни Секунди до минути (често твърде късно)
Резултати от инспекция след повреда Мехур в обвивката, бели/зелени продукти на корозия в блистера Сгъната или липсваща обвивка, почерняла метална сърцевина, овъглени остатъци
Препоръчителна профилактика По-ниска плътност на вата Подобряване на потока Почистване на мащаба Блокировка на нивото + прекъсвач за ниско ниво
Идентификация на полето и действие
Неизправната PFA обвивка показва режима на прегряване след повреда на нагревателя. Мехурите са локализирани повдигнати петна, които са резултат от прегряване на течността и се усещат меки в сравнение с околните PFA. Изрежете блистера: в суха кухина с бели или зелени продукти на корозия (метални соли). PFA до блистера е обезцветен (кафяв), но не е повреден. Парата се прегрява и се стопява или свива обвивката. В най-горещата зона PFA може да липсва напълно или да се спуска надолу (посока на гравитацията). Металното ядро ​​е почерняло (окисляване) или има зелена/синя корозия (киселинна атака). Провалът, разбира се, е опустошителен.

Нивото на течността и температурата на повърхността на нагревателя се измерват за превантивна поддръжка. PFA нагревател, работещ в течност при 90 градуса, трябва да има повърхностна температура от 95-110 градуса (в зависимост от плътността на вата и потока). Ако температурата на повърхността е с 15 C по-висока от базовата линия при същите работни условия, проверете за замърсяване или намаляване на потока, преди прегряването да прогресира. Ако нивото на течността падне под нагревателя по някаква причина, нагревателят трябва да бъде изключен в рамките на 5 секунди. Поплавъчен превключвател с 2-3 секунди закъснение е достатъчен и по-голямото закъснение крие риск от прегряване на парите. Никога не се доверявайте на оператор да гледа автоматично блокиране на ниско ниво.

Заключение: Прегряването на течността предупреждава, а прегряването на парата не
PFA нагревател, който е прегрял в течност, ще се повреди бавно (дни до седмици) чрез образуване на мехури от вътрешното налягане и има откриваеми предупредителни индикации (повишаване на температурата на повърхността, намалено съпротивление на изолацията, обезцветяване). Операторите имат време да реагират. Режимът на повреда на нагревател, прегрял в пара (сух-огън), е бърз (минути) с топене и катастрофално срутване на обвивката и не дава абсолютно никакво предупреждение-до момента, в който се открие миризма или дим, нагревателят се разрушава. Изисква се автоматично отчитане на нивото с блокировка за спиране на захранването, за да се предотврати прегряване на парите. Правилният избор на ватова плътност (по-малка или равна на 3 W/cm² за повечето услуги за вода), подходящият поток и редовното наблюдение на температурата на повърхността могат да предотвратят прегряване на течността. Инженерите изследват преждевременно В случай на повреда на PFA нагревателя установете какъв вид прегряване е настъпило. Ако се образуват мехури без да се разтопи, нагревателят е претоварен с течност. Ако се разтопи или обвивката се срути, нагревателят се изсушава.