Voiko PFA-lämmitin, jonka ulkokerrokseen on upotettu metalliverkko, mahdollistaa maadoitus{0}}vian paljastamatta metallia?

Tavallinen menetelmä maadoitusvikojen havaitsemiseksi PFA-lämmittimissä on mitata vuotovirta lämmityselementistä prosessinesteeseen. Jos PFA-vaippa on haljennut tai läpäisevä, neste kohtaa metalliytimen ja muodostuu johtava reitti. Kuitenkin, kun tämä tapahtuu, lämmitin on jo vakavasti vaurioitunut. Viat voidaan havaita aikaisemmin altistamatta paljaaa metallia syövyttävälle prosessille käyttämällä PFA-lämmitintä, jonka ulkokerrokseen on istutettu metalliverkko (kahden PFA-kerroksen väliin). Verkko on yleensä ruostumatonta terästä tai nikkeliä ja se on kytketty maasulkuvalvontaan. Kun ulompi PFA-kerros on rikki (hankautunut, kemiallisesti hyökätty tai haljennut), prosessineste koskettaa upotettua verkkoa täydentäen piirin maahan ja aiheuttaen hälytyksen tai sammutuksen. Sisäinen PFA-kerros pysyy paikallaan, joten metalliydin ei joudu kosketuksiin kylvyn kanssa ja saastuttaa sitä. Tämä asetus mahdollistaa vaipan kulumisen havaitsemisen, kun taas pääsulku (sisäinen PFA) pysyy täysin toimivana. Se havaitsee luotettavasti mekaaniset vauriot, hankaukset ja kemialliset hyökkäykset, mutta ei havaitse tunkeutumista (molekyylidiffuusio koskemattoman PFA:n läpi).

Rakentamisen ja havaitsemisen periaate
Lämmittimessä on kolmikerroksinen rakenne: sisäinen PFA (1,0-1,5 mm) metalliytimen päällä, johtava verkko (0,1-0,3 mm paksu, 50-80 % avoin alue) ja ulompi PFA (0,3-0,5 mm) verkon päällä. Verkko on kytketty maasulkuvalvontaan (omistettu tai tavallinen GFCI, jonka kynnysarvo on 1–5 mA). Normaalin käytön aikana verkko eristetään prosessinesteestä ulkoisella PFA:lla. Verkko kelluu maassa (tai vertailujännitteessä). Jos ulompi kerros on rikki - naarmu, kuluminen tai halkeama - johtava neste koskettaa verkkoa. Vuotovirta (yleensä 0,5-5 mA) kulkee lämmityselementistä (120-480 VAC) sisäisen PFA:n (kapasitiivinen kytkentä tai vika) verkon kautta maahan. Näyttö näkee tämän virran ja joko sammuttaa lämmittimen tai antaa hälytyksen. Sisäinen PFA-kerros pysyy paikoillaan, eikä prosessineste kosketa metallisydäntä. Lämmitin voidaan vaihtaa ennen katastrofaalista vikaa tai kylvyn saastumista.

Verkko tulee rakentaa siten, ettei muodostu kapasitiivista kytkentäreittiä, joka voi aiheuttaa virhelaukaisuja. Ruostumattomalla teräsverkolla varustetussa 1 m²:n lämmittimessä (50 % peitto) lämmityselementin ja verkon välinen kapasitanssi on luokkaa 50-200 pF. Kapasitiivinen vuotovirta on 0,5-2 μA 60 Hz:llä, mikä on paljon alle tavanomaisten laukaisukynnysten (1-5 mA). Väärät laukaisut kapasitiivisen kytkennän kautta eivät ole ongelma. Verkon on kuitenkin oltava sähköisesti eristetty metalliytimestä. Mikä tahansa suora kosketus aiheuttaa pysyvän maasulun. Valmistuksen aikana sisemmän PFA-kerroksen tulee olla rei'ittämätön ja verkko on asennettava lävistämättä sisäkerrosta.

Vikatilan havaitseminen onnistui
Vikatila Ulkoinen PFA VikaSisäinen PFA-rikkomus ?Mesh-tunnistuksen mahdollisuus?Ajan etu verrattuna perinteiseen GFCI:hen
Hankaus (ulkokerros kulunut läpi) Kyllä Ei Kyllä Kuukausista vuosiin
Naarmuuntunut työkalulla tai jätteellä Kyllä Ei Kyllä Kuukausista vuosiin
Kemiallinen hyökkäys (pinnan heikkeneminen) Kyllä (ajan myötä) Ei (alku) Kyllä Viikoista kuukausiin
Terminen halkeilu (pyöräily) Kyllä (halkeaman leviäminen ulospäin) Ei vielä Kyllä Viikoista kuukausiin
Iskuvauriot Kyllä (jos ulkopinta on rikki) Ei Ehkä kuukausia
Läpäisy (molekyylidiffuusio) Ei (eheys) Ei Ei (ei nestekontaktia) Ei mitään (sama kuin oletus)
Neulanreikä kahdessa kerroksessa (valmistusvirhe) Kyllä Kyllä Kyllä (mutta ydin paljaana) Ei mitään (vanha GFCI laukeaa samaan aikaan)
Sisäkerroksessa halkeama (ulkopuoli hieno) Ei Kyllä Ei (nestettä pääsee ytimeen, ei verkkoon) Ei mitään (tavallinen GFCI havaitsee ytimen altistuksen)
Kentän suorituskyky ja rajoitukset
Kenttäkokeet PFA-lämmittimistä, jotka oli upotettu verkkoon hankaavassa lietekäytössä (silikahiekka, 2 m/s, 80 astetta) 2 vuoden aikana, johtivat kokeen aikana 12:ssa 50 lämmittimestä ulkokerroksen murtuminen (varmistettiin verkon ja maan välisen eristysvastuksen heikkenemisen perusteella). Sisäinen PFA-kerros oli ehjä kaikissa 12 tapauksessa. Verkkotunnistin olisi sammunut 1-2 tunnin kuluttua ulkokerroksen rikkoutumisesta, mutta tavallinen GFCI (joka havaitsee vuodon ytimestä) ei olisi sammunut, koska ydin oli edelleen eristetty. Keskimääräinen jäljellä oleva sisäinen PFA-paksuus hälytystilassa oli 1,1-1,4 mm (alkoi 1,5 mm:stä) - paljon estettä jäljellä. Ilman verkkoa nämä lämmittimet olisivat olleet aktiivisia sisäkerroksen rikkoutumiseen asti (arviolta 3-9 kuukautta myöhemmin), jolloin kylpy saastuu. Verkko varoitti 3–9 kuukautta etukäteen.

Kemianhuollossa (30 % HCl, 90 astetta) viidellä lämmittimellä oli ulkokerroksen halkeamia lämpökierron vuoksi. Verkko kykeni havaitsemaan kaikki viisi 1-2 syklissä halkeilun alkamisen jälkeen. Tavallinen GFCI ei olisi lauennut ennen kuin halkeama on levinnyt sisäkerrokseen (20-50 jaksoa myöhemmin). Verkko antoi jälleen hyvän ennakkovaroituksen. Kuten odotettiin, verkolla ei havaittu läpäisyhäiriöitä (hapon molekyylidiffuusio ehjän PFA:n läpi). Sovelluksissa, joissa läpäisy on suurin vikatila (esim. tiivistetty HF korkeassa lämpötilassa), verkko tarjoaa vain vähän etua.

Asennus ja valvonta
Verkko tarvitsee oman sähköliitännän – kolmannen johdon lämmitinkaapelissa (linjan lisäksi nolla- ja sydänmaadoitus). Haluat, että verkkomaa on erillään ytimen maadosta, jotta se ei sekoitu. Vakiokäytäntö on yhdistää verkko näyttöön ja näyttö järjestelmän maahan.

Verkko lisää lämmittimen kustannuksia 15-30 %.