Může topný článek se dvěma{0}}vinutými vinutími v plášti PFA poskytnout 50 % energie po poruše jednoho okruhu bez místních horkých míst?

Po přerušení jednoho okruhu mohou dva -vinuté topné těleso-dva samostatné odporové obvody navinuté paralelně podél stejné délky topného tělesa- dodávat 50 % energie. Vzor vinutí je však jediným faktorem, který určuje, zda k tomu dojde při absenci místních horkých míst. Porucha jednoho okruhu ponechá aktivní každou druhou zatáčku, pokud jsou oba obvody rovnoměrně propleteny (střídavé otáčky). Výsledkem je periodický horký-studený vzor, ​​kde povrchová teplota PFA kolísá o ±15–30 stupňů po délce, s horkými oblastmi na aktivních zatáčkách a chladnými místy na neúspěšných zatáčkách. Toto nerovnoměrné zahřívání způsobuje lokalizované usazování vodního kamene a tepelné namáhání. Porucha jednoho okruhu zanechá polovinu ohřívače chladnou, což je nevyhovující pro stálou teplotu, pokud jsou dva okruhy navinuty jako samostatné zóny (okruh A ve spodní polovině, okruh B v horní polovině). Dvojitý{13}ohřívač vinutí s oběma okruhy distribuovanými rovnoměrně a redundancí na připojení je nejlepším návrhem pro rovnoměrnost{14}}poruchového režimu. Každý obvod napájí polovinu závitů, ale závity jsou spárovány, takže aktivní a neaktivní závity jsou vedle sebe, spíše než se střídají. Přesto je zde stále rozdíl 5–10 stupňů. Pro základní aplikace, které vyžadují skutečnou redundanci bez horkých míst, použijte dva nezávislé jednookruhové ohřívače (viz článek #36). Kompromisem je duální{23}}rána.

Rozložení teploty po poruše jednoho okruhu
Je pro proces přijatelné odchylky v distribuci otočení vzoru vinutí po poruše jednoho okruhu Hot Spot ΔT ve srovnání s hodnotou před poruchou?
Propletené, střídavé (A, B, A, B...) 50 % každý ±15–30 stupňů podél délky Při aktivních zatáčkách, +20–40 stupňů okraj (riziko na stupnici)
V párech (AA, BB, AA, BB) Přijatelné pro nízkou citlivost: dvě aktivní otáčky kombinované, následované dvěma neaktivními otáčkami v rozsahu ±10–20 stupňů + 10–25 stupňů
Zóna (dole A, nahoře B) A na spodní polovině, B na horní polovině, 0 stupňů na neúspěšné polovině, normální na druhé N/A (studená zóna) Nepřijatelné
distribuováno pomocí tepelného ekvalizéru měděného pouzdra Měděné pouzdro + střídavě + ±5–10 stupňů + 5–15 stupňů Dobré
Dva nezávislé ohřívače 0 stupňů (jeden ohřívač vypnutý) 0 stupňů (další ohřívač kompenzuje) Nejlepší (podle článku #85)
Tepelné zobrazování duální{0}}výpadky ohřívače rány
Po poruše jednoho okruhu se na 6kW ohřívači s dvojitým{1}}vinutím (střídavé otáčky, každý okruh 3 kW) běžící na 3 kW zobrazí:

Aktivní zatáčky: 120 stupňů na hladině (ve vodě, která má 80 stupňů)

Neaktivní otáčky: povrchová teplota kapaliny je 85 stupňů.

Periodicita: Horké a studené pásy jsou od sebe vzdáleny 5–10 mm.

Šířka vyhřívaných pásů je pouze 3–4 mm.

Zatímco studené pásy zůstanou čisté, horké pásy zbělají v vodním kameni-za vzniku vody. Vlivem zrychlení lokálního přehřívání stupnice dochází k výpadku aktivních zatáček dříve. Ve skutečnosti ohřívač s jedním nefunkčním okruhem málokdy vydrží déle než několik měsíců, než lokální přehřátí způsobí selhání zbývajícího okruhu.

Rozdělení výkonu a zátěže na zbývajícím okruhu
Pokud je obvod zapojen paralelně, musí nést celé napětí v případě přerušení obvodu. P=V²/R je jeho síla. Celkový výkon před poruchou=2 × V²/R=2P_circuit, pokud mají oba obvody stejný odpor R. Výkon=V²/R=P_circuit=50 % počátečního součtu po selhání. To je přesné. Zbývající obvod má však nyní o polovinu méně aktivních závitů a přitom pracuje při stejné wattové hustotě (stejné napětí, odpor a teplo na otáčku). Vývin tepla je v aktivních otáčkách nezměněn. Aktivní zatáčky však nyní musí odvádět teplo, které by šlo do neúspěšných zatáček. Ne, zmeškané odbočky se prostě vypnou. Chybné otáčky nevytvářejí žádné teplo, zatímco aktivní otáčky generují stejné množství tepla jako dříve. Množství vyrobeného tepla se sníží na polovinu. Nadměrný výkon nezpůsobuje lokální přehřívání aktivních závitů. Protože však blízké studené závity již neohřívají kapalinu mezi nimi, může se teplota aktivních závitů poněkud zvýšit. Teplota aktivního závitu se zvýší o 5–15 stupňů v důsledku toho, že se tepelný tok z aktivních závitů šíří do stran a přijímá méně tepla od sousedů. Toto je horké místo v této oblasti.

Užitečné hodnocení vašeho postupu
Přijatelné kolísání teploty po poruše Požadavek procesu Je duální{0}}rána vhodná? Lepší přístup
±1 stupeň (farmaceutický, polovodičový)Ne, dva nezávislé ohřívače plus náhradní ±3 stupně (přesná chemikálie)Ne, dva různé ohřívače
±5 stupňů (průmyslový standard)Okrajová Dva nezávislá topná tělesa, případně s měděnou manžetou
±10 stupňů (pokovování, mytí) Ano (střídavě, s pouzdrem) Přijatelné
Nedostatečná regulace teploty (pouze pracovní cyklus)Ano (jakýkoli vzor)Přijatelné
Příklad v poli
V pokovovací lince byly použity ohřívače PFA s dvojitým vinutím se střídavými otáčkami, aby byla zajištěna 50% redundance výkonu. Ohřívač pokračoval v chodu na 50 % výkonu i po výpadku jednoho okruhu. V aktivních otáčkách však byly prstence bílé stupnice způsobeny horkými pásy (15 stupňů nad normálem). Po třech měsících se zbývající okruh zhroutil kvůli zhoršení přenosu tepla prstenců stupnice. Místo použití jednoho ohřívače o výkonu 6 kW-přešlo závod na dva nezávislé ohřívače o výkonu 3 kW. Teplota lázně klesla z 90 stupňů na 85 stupňů po selhání jednoho ohřívače, ale kvalita pokovování byla stále uspokojivá. Při plánované údržbě byl vyměněn nefunkční ohřívač. Nebylo tam žádné teplotní pásmo. Závod došel k závěru, že neexistují žádná horká místa a že dva nezávislá topidla poskytují skutečnou redundanci.

Závěrem lze říci, že Dual-Wound generuje horká místa, ale nabízí 50 % výkonu.
Dvě-rány Při přerušení jednoho okruhu může ohřívač PFA se dvěma paralelními okruhy stále dodávat 50 % svého výkonu. Dokud však není vložen tepelný ekvalizér (měděná objímka), zbývající aktivní otáčky vytvářejí periodické horké pásy (kolísání ±15–30 stupňů). Tato nerovnoměrná teplota způsobuje lokalizovaný vodní kámen, tepelné namáhání a nakonec i poruchu zbývajícího okruhu. Duální-vinutí může být vhodné pro procesy, které vydrží odchylky ±10 stupňů. Pro přesnou regulaci teploty použijte dva různé jednookruhové{10}ohřívače. Duální-vinutí není skutečným řešením redundance; je to spíše{13}}prostorově úsporný kompromis. Investujte další prostor do dvou ohřívačů, pokud je doba provozuschopnosti klíčová. Vaše údržba bude jednodušší a váš postup bude konzistentnější. Žhavé kapely nejsou neškodné. Selhávají, praskají a škálují se. Udržujte oddělené ohřívače v dostatečné vzdálenosti od nich.