पीएफए ​​हीटर के तरल में अधिक गर्म होने और वाष्प में अधिक गर्म होने के बीच विफलता मोड में क्या अंतर है?

जब पीएफए ​​हीटर ज़्यादा गरम हो जाते हैं तो दो अलग-अलग परिदृश्य होते हैं। एक तब होता है जब हीटर तरल में होता है लेकिन गर्मी संचरण अपर्याप्त होता है (खराब प्रवाह, खराब सतह, वाट घनत्व का बहुत अधिक)। दूसरा तब होता है जब तरल स्तर कम होने के कारण हीटर वाष्प या हवा (सूखी आग) में होता है। अत्यधिक परिवर्तनशील ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक और आसपास के मीडिया की रासायनिक गतिविधि के कारण, विफलता मोड काफी भिन्न होते हैं। तरल पदार्थ के अधिक गरम होने (अभी भी डूबा हुआ लेकिन बुरी तरह ठंडा होने पर) में पीएफए ​​सतह का तापमान लगातार और समान रूप से बढ़ता है, आमतौर पर 180-250 डिग्री तक। विफलता बढ़ी हुई पैठ, आंतरिक सतह के बिगड़ने और कोर के अंतिम क्षरण के माध्यम से होती है - इस प्रक्रिया में कई दिन से लेकर कई सप्ताह तक का समय लगता है। वाष्प के अधिक गर्म होने (हवा या भाप के संपर्क में आने) की स्थिति में, पीएफए ​​सतह का तापमान तेजी से (मिनटों में) 300-400 डिग्री तक बढ़ जाता है, जिससे तत्काल पिघलना, फफोले पड़ना और विनाशकारी टूटना होता है। तरल चरण का अधिक गरम होना भी कम विनाशकारी है और प्रीमेप्टिव शटडाउन की अनुमति देने के लिए चेतावनी संकेतक (सतह के तापमान में वृद्धि, इन्सुलेशन प्रतिरोध में वृद्धि) प्रस्तुत करता है। इस प्रकार वाष्प चरण में विफलता अधिक अचानक होती है और टैंक को प्रदूषित करने की अधिक संभावना होती है।

पारगमन विफलता और धीमे तरल पदार्थ का अधिक गर्म होना
उच्च वाट घनत्व या कम प्रवाह पर चलने वाला एक जलमग्न पीएफए ​​हीटर पीएफए ​​सतह के तापमान को डिजाइन अधिकतम से ऊपर बढ़ा देगा (आमतौर पर लंबे जीवन के लिए 110 डिग्री, लंबी अवधि के लिए 140 डिग्री)। 160-200 डिग्री पर, पीएफए ​​श्रृंखला विखंडन और ऑक्सीकरण द्वारा क्षीण हो जाता है, लेकिन गिरावट आंतरिक सतह (पीएफए ​​- धातु इंटरफ़ेस) तक सीमित है क्योंकि बाहरी सतह अभी भी गर्म तरल के संपर्क में है। पानी और एसिड वाष्प पीएफए ​​से बढ़ी हुई दर (100 डिग्री से 5 से 50 गुना अधिक) से गुजरते हैं। धातु कोर का क्षरण होता है और बनने वाले धातु लवण का आयतन मूल धातु की तुलना में अधिक होता है। यह एक आंतरिक दबाव बनाता है जो पीएफए ​​को अंदर से फफोला देता है। छाला एक स्थानीय सूजन है, जिसका व्यास 5 से 20 मिमी होता है, जो अक्सर 200 से 1,000 घंटों तक गर्म रहने के बाद होता है। यदि छाला फट जाता है तो तरल पदार्थ कोर में भर जाता है और तुरंत ज़मीन में खराबी आ जाती है। या कोर बिना फफोले के नष्ट हो जाता है, जिससे संदूषण के बिना एक खुला सर्किट (हीटर गर्म नहीं होता) बनता है।

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 >सप्ताहों के भीतर 1,000 MΩ से 100-500 MΩ तक संपर्क में नमी की घुसपैठ का संकेत मिलता है। (3) जलमग्न हिस्से में प्राकृतिक पीएफए ​​(पारभासी) का रंग बदलकर भूरा/भूरा हो जाएगा। (4) ऑपरेशन के दौरान हीटर की सतह पर छोटे बुलबुले का दिखना (पीएफए ​​सतह पर स्थानीयकृत उबलना सतह के तापमान को 100 डिग्री से ऊपर दर्शाता है)। ऑपरेटरों के पास बिजली कटौती या हीटर की सफाई करने के लिए प्रतिक्रिया देने के लिए कई दिनों से लेकर कई हफ्तों तक का समय होता है।

वाष्प अति ताप: थर्मल रनवे विफलता, तीव्र
जब वाष्प या हवा हीटर से संपर्क करती है (हीटर के नीचे तरल स्तर गिरता है) तो पीएफए ​​हीटर के लिए गर्मी हस्तांतरण गुणांक 500-5,000 W/m²·K (तरल) से घटकर 10-50 W/m²·K (वाष्प/वायु) हो जाता है। 3-5 डब्लू/सेमी2 की शक्ति घनत्व वाले हीटर के लिए पीएफए ​​सतह का तापमान 1-5 मिनट में 100-110 डिग्री से 250-400 डिग्री तक बढ़ जाता है। पीएफए ​​250-300 डिग्री (गलनांक 305-315 डिग्री) पर काफी आसानी से पिघल जाता है। 300 - 350oC पर पॉलिमर चिपचिपी तरल अवस्था में होता है। गुरुत्वाकर्षण पिघले हुए पीएफए ​​को नीचे या बाहर खींचता है, जिससे धातु कोर वाष्प वातावरण में उजागर हो जाता है। उजागर कोर के तेजी से ऑक्सीकरण (हवा में) या संक्षारण (एसिड वाष्प में) आमतौर पर एक्सपोज़र के 30 सेकंड से 5 मिनट के भीतर एक खुले सर्किट या ग्राउंड फॉल्ट की ओर ले जाता है। टूटना विनाशकारी है: पीएफए ​​शीथ क्षतिग्रस्त है और पिघला हुआ पॉलिमर टैंक में टपक सकता है, जिससे उत्पाद दूषित हो सकता है।

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 >1,000 MΩ से<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.

तुलनात्मक विफलता मोड का सारांश
पैरामीटर लिक्विड सुपर हीटस्टीम ओवरहीटिंग (सूखी-फायर)
पीएफए ​​का विशिष्ट सतह तापमान 160-220 डिग्री 300-400 डिग्री
विफलता का समय (अति ताप की शुरुआत से) दिन से सप्ताह 1-10 मिनट तक
मुख्य गिरावट तंत्र, पारगम्य त्वरण + आंतरिक सतह का बिगड़ना, थोक पिघलना + बहुलक क्षरण
सूजन (फफोले) विफलता घटना व्यास 5-20 मिमीम्यान पिघल गया, ढीला या उखड़ गया; कोर उजागर
Insulation resistance development>1,000 MΩ से<10 MΩ gradual change over 100-500 hoursQuick decline to <1 MΩ in seconds of core exposure
हीटर अभी भी ऐसा लगता है जैसे यह काम करता है? हाँ, लेकिन उतना अच्छा नहीं (ओपन सर्किट या अर्थ फॉल्ट ट्रिपिंग)
स्नान संदूषण का जोखिम कम (कोर संक्षारण तांबा/निकल लवण) उच्च (पिघली हुई पीएफए ​​बूंदें + कोर धातु)
चेतावनी के संकेत: सतह की गर्मी में वृद्धि, रंग बदलना, बुलबुले, गंध, धुआं, कम तरल स्तर
ऑपरेटर प्रतिक्रिया समयसप्ताह या दिनसेकंड से मिनट तक (अक्सर बहुत देर से)
विफलता के बाद निरीक्षण परिणाम - म्यान छाला, छाले पर सफेद/हरा संक्षारण उत्पाद ढह गया या अनुपस्थित म्यान, काला धातु कोर, जला हुआ अवशेष
अनुशंसित रोकथाम कम वाट घनत्व प्रवाह में सुधार स्वच्छ स्केल स्तर इंटरलॉक + निम्न स्तर कटऑफ स्विच
फ़ील्ड की पहचान और कार्रवाई
विफल पीएफए ​​शीथ हीटर की विफलता के बाद ओवरहीटिंग मोड को दर्शाता है। छाले स्थानीयकृत ऊंचे स्थान होते हैं जो तरल पदार्थ के अधिक गर्म होने के कारण उत्पन्न होते हैं और आसपास के पीएफए ​​की तुलना में नरम महसूस होते हैं। छाले को काटें: सफेद या हरे संक्षारण उत्पादों (धातु लवण) के साथ सूखी गुहा के भीतर। छाले के बगल का पीएफए ​​बदरंग (भूरा) है लेकिन क्षतिग्रस्त नहीं है। वाष्प अधिक गर्म हो जाता है और आवरण पिघल जाता है या ढह जाता है। सबसे गर्म क्षेत्र में, पीएफए ​​पूरी तरह से गायब हो सकता है, या नीचे की ओर झुक सकता है (गुरुत्वाकर्षण दिशा)। धातु का कोर काला हो गया है (ऑक्सीकरण) या हरा/नीला संक्षारण (एसिड हमला) हो गया है। निस्संदेह, असफलता विनाशकारी है।

निवारक रखरखाव के लिए तरल स्तर और हीटर की सतह का तापमान मापा जाता है। 90 डिग्री पर तरल में चलने वाले पीएफए ​​हीटर की सतह का तापमान 95{6}}110 डिग्री (वाट घनत्व और प्रवाह के आधार पर) होना चाहिए। यदि समान परिचालन स्थितियों में सतह का तापमान बेसलाइन से 15 डिग्री सेल्सियस अधिक है, तो ओवरहीटिंग बढ़ने से पहले गंदगी या प्रवाह में कमी की जांच करें। यदि किसी भी कारण से तरल स्तर हीटर से नीचे चला जाता है, तो हीटर 5 सेकंड के भीतर निष्क्रिय हो जाएगा। 2-3 सेकंड की देरी के साथ एक फ्लोट स्विच पर्याप्त है और अधिक देरी से वाष्प के गर्म होने का खतरा होता है। लो लेवल-इंस्टॉल ऑटो इंटरलॉक देखने के लिए किसी ऑपरेटर पर कभी भरोसा न करें।

निष्कर्ष: तरल का अधिक गर्म होना चेतावनी देता है, वाष्प का अधिक गर्म होना चेतावनी नहीं देता
एक पीएफए ​​हीटर जो तरल में अत्यधिक गर्म हो गया है, आंतरिक दबाव से फफोले के कारण धीरे-धीरे (दिनों से सप्ताहों तक) विफल हो जाएगा और इसमें पता लगाने योग्य चेतावनी संकेत (सतह के तापमान में वृद्धि, इन्सुलेशन प्रतिरोध में कमी, मलिनकिरण) होंगे। ऑपरेटरों के पास प्रतिक्रिया करने का समय है। वाष्प (सूखी आग) में गर्म किए गए हीटर की विफलता मोड तेजी से (मिनटों में) पिघलती है और विनाशकारी म्यान ढह जाती है, और बिल्कुल कोई चेतावनी नहीं देती है। जब तक गंध या धुएं का पता चलता है, हीटर नष्ट हो जाता है। वाष्प के अधिक गर्म होने से बचाने के लिए बिजली बंद करने के लिए इंटरलॉक के साथ स्वचालित स्तर की सेंसिंग की आवश्यकता होती है। वाट घनत्व का उचित चयन (अधिकांश जल सेवा के लिए 3 डब्ल्यू/सेमी² से कम या उसके बराबर), उचित प्रवाह और नियमित सतह तापमान की निगरानी से तरल को अधिक गर्म होने से रोका जा सकता है। पीएफए ​​हीटर की विफलता के मामले में समय से पहले जांच करने वाले इंजीनियर यह स्थापित करते हैं कि किस प्रकार की ओवरहीटिंग हुई। यदि बिना पिघले फफोले हों तो हीटर में तरल पदार्थ अधिक मात्रा में भरा हुआ था। यदि पिघल जाए या आवरण ढह जाए, तो हीटर को सुखा दिया जाएगा।