Mikä on kriittinen kosteuspitoisuus kylmäosan sisällä, joka laukaisee maavian PFA-lämmittimessä 480 VAC:lla?

PFA-lämmittimessä metallisydämen sähköinen pääte virtakaapelin kanssa sijaitsee kylmässä osassa nestelinjan yläpuolella. Ajan myötä tälle kylmälle alueelle saattaa kertyä kosteutta tunkeutumisen, kondensoitumisen tai tiivisteiden rikkoutumisesta johtuen. Kriittisellä kosteustasolla se muodostaa johtavan reitin suurjänniteliittimestä (480 VAC) maahan ja puomiin, sinulla on maasulku. Olennainen kosteuspitoisuus on 0.5 - 1.0 g vapaata vettä tyypillisessä kylmässä segmentissä (tilavuus 100 - 300 cm3). Tämä vastaa suhteellista kosteutta lähellä 100 % ja näkyvää kondensaatiota. Vuotovirta kosteuskalvon läpi 480 VAC:lla on 5-30 mA, mikä riittää laukaisemaan GFCI:n tai aiheuttamaan maasulkuhälytyksen. Kosteuden ei tarvitse muodostaa täydellistä päällystettä liittimille, riittää 0,1-0,5 mm:n kalvo, joka siltaa liitineristeen. Kosteutta ehkäisevät tai poistavat kuivausaineet ovat tärkeitä suurjännitelämmittimen luotettavuuden kannalta.

Kosteuden kertymisen ja vuotovirran välinen suhde
Vuotovirta I_leak=V / R, jossa R on kosteuden kulkuresistanssi. Tyypillinen 10 mm:n liitinväli antaa vesikalvon kestävyyden riippuen veden laadusta. Kosteasta ilmasta kondensoituneen veden johtavuus on 10–100 µS/cm (resistiivisyys 0,01–0,1 MΩ cm). Oletetaan, että paksuus 0,1 mm, pinta-ala 10 mm x 5 mm. R=ρL / A=0.05 MΩ•cm x 1 cm / 0,5 cm2=0.1 MΩ . I_leak=480/100,000=4.8 mA @ 480 VAC, alle keskiarvon 30 mA GFCI-laukaisu, mutta havaittavissa. Jos vesi kerää ionisia epäpuhtauksia (suolat juoksutusjäännöksistä, korroosiotuotteita), johtavuus kasvaa jopa 1000-10000 µS/cm (resistiivisyys 0,0001-0,001 MΩ*cm), jolloin I_leak=480} / {a dead short. Ratkaisevassa kosteuspitoisuudessa ei ole tärkeää veden määrä, vaan sen ioninen puhtaus.

The "critical moisture content" is defined as the quantity of water which, mixed with typical ionic contamination (5–50 µg of chlorides, sulphates, or salt) decreases resistance below 1 MΩ (leakage >0,5 mA 480 VAC:lla). Tämä tapahtuu noin 0,5 g:lla vapaata vettä 200 cm3:n kylmässä osassa, joka riittää muodostamaan jatkuvan kerroksen riviliittimeen.

Critical Moisture Content by Voltage and Contamination Level Voltage (VAC) Insulation Resistance Trip Threshold (MΩ) Leakage Current at Trip (mA) Critical Free Water (g) in 200 cm³ Required Water Conductivity (µS/cm) Contamination Level (ppm NaCl equivalent) 120 1.0 120 2.0 >500 >300 240 1.0 240 1.5 >300 >200 480 1.0 480 1.0 >200 >100 480 (GFCI 30 mA) 16 30 0.3 >1,000 >500 480 (GFCI 5 mA) 96 5 0.1 >3,000 >1,500 480 (equipment protection) 10 48 0.5 >500 >300 690 1.0 690 0.8 >150 >80 1,000 1.0 1,0
Tyypillisessä 480 VAC järjestelmässä, jossa on 30 mA GFCI, vaadittu kosteuspitoisuus on 0,3–0,5 g vapaata vettä, jossa on lievä kontaminaatio (300–500 ppm NaCl-ekvivalenttia). Jos taso on alle 0,3 g, GFCI ei välttämättä laukea. Jos se on yli 0,5 g, voi tapahtua häiritsevää kompastumista.

Kosteuden lähteet kylmässä osassa
On kolme tapaa kosteuden tunkeutumiseen kylmäosastoon:

Läpäisy PFA:n läpi: Kylmää osaa ei lämmitetä aktiivisesti 480 VAC:lla (se on nestelinjan yläpuolella). Se toimii 40-80 asteen kulmassa. Vesihöyryvirtaus PFA-seinän läpi 0,1-0,5 g/m2·päivä. 0,05 m 2:n kylmän osan pinta-alalla tämä on 0,005–0,025 g vuorokaudessa -1 . Vuoden (365 päivän) aikana voi kertyä 2-9 g kosteutta huomattavasti kynnysrajan yläpuolelle.

Kondensoituminen ympäröivästä ilmasta: Jos kylmä osa jäähtyy kastepisteeseen (esim. pysähtymällä yön yli), kosteaa ilmaa tiivistyy sisälle. Yhdellä kondensaatiotapahtumalla voi kertyä 0,5 - 2 g vettä.

Vuotavat tiivisteet: Epäonnistuneet O-renkaat tai tiivisteet johtavat veden tunkeutumiseen. 1 tippa tunnissa (0,05 g/h) vuotaa 1,2 g/päivä

Havaitseminen ja ehkäisy
Kosteusanturi tai konduktanssianturi voidaan sijoittaa kylmän alueen sisälle olennaisen kosteuspitoisuuden tunnistamiseksi ennen maasulun sattumista. Suhteellinen kosteus yli 80 % tai johtavuus yli 10 µS/cm kahden eristetyn nastan välillä aktivoi hälytyksen, jonka avulla huolto voidaan tehdä ennen GFCI:n laukeamista.

Ennaltaehkäisystrategiat:

Kuivausainepakkaus: Aseta molekyyliseula (zeoliitti) kylmään osaan. Vaihda 6-12 kuukauden välein. 10 g:n pakkaus vaatii 2-3 g vettä kyllästyäkseen.

Typpihuuhtelu: jatkuva kuivan N 2:n virtaus kylmäosan läpi paineessa 0,1 bar. RH < 10 % Ylläpitää ja poistaa tunkeutuneet höyryt.

Hermeettinen tiiviste. Käytä lasista-metalliin-tai keraamista-to-metallitiivistettä terminaalin läpivientiin, mikä estää polymeerin vuotamisen.

Kylmäosaston lämmitys Säilytä kylmäosasto 50–60 asteessa, kastepisteen yläpuolella pienellä lämmittimellä (5–10 W) kondensaation estämiseksi.

Esimerkkikenttä
480 VAC:n PFA-lämmitin kosteassa pinnoituslinjassa (80 %:n suhteellinen kosteus) laukeaa viikoittain häiritsevälle GFCI:lle 6 kuukauden käytön jälkeen. Tarkastus osoitti 0,8 g vapaata vettä kylmällä alueella (punnituksella). Vedenjohtavuus oli 800 µS/cm (absorboivista happosumuista). Lämmitin kuivattiin ja laitettiin kuivausainepakkaus. Matkat keskeytettiin 8 kuukaudeksi ja palasivat sitten. Laitetta huuhdeltiin jatkuvasti N2:lla nopeudella 0,5 l/min. Ei ollut enää retkiä 3 vuoteen.

Johtopäätös: Maavika johtuu 0,3-0,5 g vapaasta vedestä 480 VAC
PFA-lämmittimelle vaadittu kosteuspitoisuus kylmäosastossa maasulun vuoksi 480 VAC:lla on 0,3–0,5 g vapaata vettä, jossa on tyypillinen ioninen kontaminaatio (300–500 ppm suolaekvivalenttia). Kosteus muodostaa johtavan pinnoitteen riviliittimeen, mikä pienentää eristysvastuksen alle 1 MΩ:iin ja aiheuttaa yli 5–30 mA:n vuotovirran, mikä laukaisee GFCI.Is- tai maasulkuhälytyksen. Kosteutta pääsee sisään tunkeutumalla (2-9 g/vuosi), kondensoitumalla (0,5-2 g/tapahtuma) tai tiivistevuodon kautta. Asenna kuivausainepakkaukset, tyhjennä typpi tai lisää kylmäosan lämmitystä maavikojen estämiseksi. Tarkkaile kosteutta tai kosteuden johtavuutta ennen kuin se saavuttaa kriittiset tasot. Muutama tippa vettä 480 VAC voi tappaa prosessisi. Älä kastele kylmää osaa – tai muuten. Kosteuden mittaus, vikojen välttäminen Kylmä osa on herkkä kohta. Pidä siitä huolta.