Mecanismo de daño por funcionamiento a largo plazo-sobre-temperatura que induce un cortocircuito en el calentador
El funcionamiento a largo plazo-sobre-temperatura es el mayor incentivo acumulativo de fallas de cortocircuito en los tubos de calefacción eléctrica. La mayoría de los tubos de calefacción industrial están diseñados con límites de temperatura nominales, pero-el calentamiento por sobrecarga a largo plazo, la quema en seco y la falta de coincidencia de parámetros harán que los tubos funcionen más allá del umbral de temperatura segura durante mucho tiempo. Las temperaturas ultra-altas continuas destruirán gradualmente la estabilidad de los materiales de aislamiento internos y las estructuras de los cables calefactores, evolucionando desde un ligero envejecimiento del aislamiento hasta una avería completa del cortocircuito. Este tipo de fallo de cortocircuito retardado causado por sobre-temperatura es la principal causa de fallo prematuro de los tubos calefactores dentro de su vida útil. El monitoreo de temperatura en tiempo real-con termopar es el medio más eficaz para evitar cortocircuitos inducidos por sobre-temperatura.
El funcionamiento a largo plazo-sobre-temperatura acelera la carbonización irreversible del aislamiento de óxido de magnesio. Bajo la temperatura de trabajo nominal, el polvo de óxido de magnesio mantiene un rendimiento de aislamiento estable sin cambios químicos. Cuando la temperatura del cuerpo del tubo excede la temperatura de funcionamiento segura a largo plazo-durante un tiempo prolongado, las micro-impurezas internas del polvo aislante sufren una descomposición a alta-temperatura y una reacción de carbonización, formando pequeñas partículas conductoras. Estas partículas conductoras se acumulan gradualmente y se conectan entre sí para formar canales conductores verticales desde el cable calefactor hasta la carcasa, lo que oculta peligros de rotura del aislamiento y cortocircuito.
Las altas temperaturas persistentes provocan deformación por fatiga térmica y colapso de los cables calefactores. El cable de resistencia interna tiene una resistencia estructural estable dentro del rango de temperatura nominal. El funcionamiento a largo plazo-sobre-temperatura reduce la rigidez estructural del cable calefactor, lo que hace que el cable en espiral sea fácil de deformar y hundirse bajo la gravedad y la tensión de expansión térmica. Los cables calefactores adyacentes deformados están muy espaciados y es fácil hacer contacto durante el encendido-de calefacción, lo que provoca fallas de cortocircuito de polo-a-polos. A diferencia del cortocircuito instantáneo, este cortocircuito por fatiga por exceso de temperatura tiene un ciclo de acumulación largo y un fuerte ocultamiento.
El funcionamiento con temperatura excesiva- agrava el aflojamiento estructural del aislamiento y la absorción de humedad. Los ciclos térmicos de alta-temperatura provocan repetidas expansiones y contracciones del polvo aislante, aflojando la estructura originalmente compacta y formando espacios internos. La capa de aislamiento suelta absorbe fácilmente la humedad externa y el aire húmedo, lo que reduce aún más la resistencia del aislamiento. La superposición de la conducción de humedad y la conducción de carbonización acelera la formación de canales de cortocircuito-, lo que hace que el tubo calefactor evolucione rápidamente desde una fuga leve hasta una falla total por cortocircuito.
Es más probable que un exceso de temperatura local induzca un cortocircuito que un exceso de temperatura general. El calentamiento desigual causado por incrustaciones, un flujo de medio deficiente y un diseño de energía irrazonable provocan una temperatura local ultra-alta en el cuerpo del tubo. Las altas temperaturas locales forman puntos de carbonización concentrados y áreas débiles de aislamiento, que son fáciles de romper y provocar cortocircuitos bajo impacto de voltaje. La mayoría de las fallas de cortocircuito reales ocurren en áreas locales de sobre-temperatura en lugar de en todo el cuerpo del tubo.
El control del límite de temperatura previene fundamentalmente fallas de cortocircuito por sobre-temperatura. Establezca umbrales estrictos de protección contra exceso de-temperatura de acuerdo con los parámetros de diseño del tubo de calentamiento, utilice un termopar de alta-precisión para monitorear la temperatura corporal del tubo en tiempo real y corte automáticamente la energía cuando se exceda el límite. Optimice los parámetros operativos del equipo para evitar-el funcionamiento por sobrecarga a largo plazo, limpie las incrustaciones con regularidad para eliminar la acumulación de calor local y mantenga el funcionamiento estable de los tubos calefactores dentro del rango de temperatura nominal durante mucho tiempo.
