Führen kalte Stifte zu Heizungsausfällen?

Bei Energieprozessheizgeräten wird allgemein davon ausgegangen, dass die Stifte, mit denen die Heizelemente am Stromanschluss befestigt sind, selbst keine Wärme erzeugen. Deshalb werden sie Kaltstifte genannt. Viele Ingenieure glauben, dass kalte Stifte tatsächlich Wärme erzeugen und eine Umgebung schaffen, die zu Ausfällen der Heizung führt.

Wenn Umwälzheizer, die in Energieverarbeitungsanwendungen eingesetzt werden, ausfallen, sind die Ausfälle hauptsächlich auf den elektrischen Anschluss im Gerät und nicht auf das Heizelement zurückzuführen. Am häufigsten treten sie im Gehäuse im Abstandsbereich zwischen Flansch und Grundplatte auf. Umlauferhitzer für Anwendungen wie die Raffinierung von Kohlenwasserstoffen, die Stromerzeugung und die Verarbeitung von Flüssigerdgas bestehen normalerweise aus vielen Rohrheizelementen, die durch einen Flansch an Ort und Stelle gehalten werden und eine Kammer bilden, in der die Flüssigkeit oder das Gas um sie herum strömt.

Auf der anderen Seite des Flansches, entfernt von der Stelle, an der die Heizung vorgesehen ist, befindet sich die Verkabelung der Heizung, die die Stromquelle mit den Heizelementen verbindet. Ingenieure haben traditionell berechnet, dass etwas Wärme von der Kammer in dieses Gehäuse entweicht. Modelle haben eine Erwärmung in diesem Bereich nur in der Nähe des Flansches vorhergesagt, was zu einer mäßig zunehmenden Kammer im gesamten Gehäuse führt. Die Modelle berücksichtigten nicht die durch die Verbindungsstifte erzeugte Wärme.

Seit Jahrzehnten verlassen sich Ingenieure in der gesamten Branche auf Modellierung, um die Temperatur des Anschlussgehäuses für diese Art von Heizgeräten vorherzusagen. Leider war die Modellierung zu einfach und fehlerhaft, da sie nicht alle Wärmeerzeugungspunkte im Terminal berücksichtigte. Während die Kaltstifte nicht aus Kupferdraht bestehen, wie man sie in einem herkömmlichen Heizelement findet, wird er tatsächlich zu einer Heizung, wenn ausreichend Strom durch den Metallstift fließt. Es wird wärmer, als die meisten Ingenieure aufgrund der alten Modellierung erwartet oder erwartet hatten.

„Unsere neue Vorhersagemodellierung zeigt viel mehr eine Kurve, bei der die Temperatur in der Mitte des Gehäuses, wo sich die Kühlstifte befinden, ihren Höhepunkt erreicht“, sagt Scott Boehmer, leitender Ingenieur bei Watlow. „Wir gingen immer davon aus, dass die Hitze im Gehäuse in der Nähe des Flansches herrschte, aber die Temperatur im Raum außerhalb dieses Bereichs war aufgrund des Widerstands mit den Stiften deutlich höher.“

Da Prozessheizgeräte auf höhere Stromstärken umgestellt wurden, sind sie körperlich größer geworden und verfügen über eine höhere Wattleistung. Es ist immer wichtiger geworden, die Gesamtwärme zu verstehen, die im „Nicht-Heizungs“-Teil der Baugruppe erzeugt wird. Wenn Konstrukteure die Wärmeerzeugung aller elektrischen Komponenten nicht richtig vorhersagen, wird der Endverbraucher unabhängig von der durch die Heizung fließenden Flüssigkeit Probleme haben.

„Der Bereich des Anschlussgehäuses ist im Allgemeinen der schwächste Teil jeder Prozessheizungsbaugruppe, und das gilt für die gesamte Branche.“ „Aber die Heizung ist nur so gut wie das gesamte System und aufgrund einer lockeren Verbindung fällt sie aus“, sagt Boehmer. „Da treten die Probleme auf. Möglicherweise nicht sofort, aber immer, bevor die Heizelemente ausfallen.“

Watlow-Ingenieure suchen nach Möglichkeiten, Gehäusedesigns zu verbessern, um die Temperaturen zu senken. Eine weitere Möglichkeit, die Lebensdauer des Anschlussbereichs zu verlängern, besteht darin, sicherzustellen, dass bei der Installation der Prozessheizungen die richtige Verkabelung verwendet wird. Auch die Verwendung von Kabeln, die nicht für die Leistungslast des Heizgeräts ausgelegt sind, kann ein Faktor sein.

„Ein besseres Verständnis der Temperatur im Gehäuse führt uns zu mehreren Möglichkeiten, mit dem Problem umzugehen und die Zuverlässigkeit von Prozessheizgeräten zu verbessern“, erklärt Boehmer. „Es ist eine aufregende Zeit, in diesem Bereich zu arbeiten und etwas für unsere Kunden zu bewirken.“

Johann Lainer ist dabeiWatlow