Cicle tèrmic i longevitat de l'escalfador: el que ha de saber tot equip de manteniment

Per què els escalfadors de cartutxos són més durs amb un funcionament freqüent en-apagat que en funcionament continu.


Un escalfador de cartutx que funciona tot el temps a una temperatura constant pot durar anys. Fins i tot si l'escalfador té el mateix nombre d'hores de funcionament, pot fallar en uns quants mesos si s'encén i s'apaga centenars de vegades al dia.

Aquesta diferència no és un problema amb la manera com es va fer. És una característica bàsica de com funcionen els escalfadors de cartutxos d'un sol cap, i qualsevol persona que s'encarrega de garantir que l'equip sigui fiable ho ha de saber.

Què passa durant un cicle tèrmic?
Hi ha una sèrie de canvis físics que es produeixen cada vegada que un escalfador de cartutx passa de la temperatura ambient a la temperatura operativa i després torna a la temperatura ambient.

Creixent i reduint-se. La funda metàl·lica, l'aïllant de MgO i el cable de resistència s'expandeixen a diferents velocitats quan s'escalfen. Aquestes peces creixen a diferents ritmes a mesura que l'escalfador del cartutx s'escalfa. El cable s'allarga, el MgO es fa més curt i la funda es fa més gran. Tot es redueix quan l'escalfador es refreda. Cada cicle posa tensió mecànica als llocs on es toquen les parts.

Oxidació. Cada vegada que escalfeu, noves superfícies metàl·liques entren en contacte amb l'oxigen. Aquesta oxidació acumulada consumeix lentament el cable de resistència durant centenars o milers de cicles. Això fa que l'àrea de la secció transversal-del cable sigui més petita i la seva resistència elèctrica sigui més alta.

Canvis en la compactació de l'aïllament. Durant la fabricació, l'aïllament de MgO es pressiona fins a una certa densitat. Si escalfeu i refredeu el MgO massa vegades, es pot assentar o moure's una mica, cosa que podria crear buits o canviar la conductivitat tèrmica en alguns llocs.

Tensió al segell de plom. El segell al punt de sortida del plom, que normalment està fet d'epoxi, ceràmica o silicona, s'expandeix i es contrau d'una manera diferent a la de la funda metàl·lica. Aquest moviment diferencial pot trencar el segell durant molts cicles, deixant entrar la humitat.

Aquests impactes es construeixen els uns sobre els altres. Fins i tot si el nombre total d'hores que funciona és baix, un escalfador de cartutx durarà menys temps si passa per més cicles.

Mesura de l'efecte
L'experiència indica una pauta general: cada cicle tèrmic indueix un estrès intern equivalent a 30 minuts a 1 hora de funcionament continu a temperatura. Un escalfador de cartutx que funciona 100 vegades al dia desgasta les seves peces de 50 a 100 hores addicionals al dia, a més del temps que realment funciona.

És per això que una màquina de segellat amb un escalfador de cartutx d'un sol capçal que funciona 10 vegades per minut podria necessitar-ne una de nova cada pocs mesos, però una extrusora amb el mateix escalfador de cartutx que funciona tot el temps podria sobreviure durant anys.

Reduir els danys del ciclisme
En molts casos, el ciclisme tèrmic no es pot evitar, però es poden controlar les seves conseqüències.

Utilitzeu PID per controlar la temperatura. Els termòstats que només s'encenen i s'apaguen creen un intens cicle tèrmic. L'escalfador funciona a plena potència fins que arriba al punt de consigna i després s'apaga completament. És típic que les temperatures siguin massa altes o massa baixes. A mesura que el punt de consigna s'apropa, el control PID redueix lentament la potència, la qual cosa redueix el nombre de sobrepassos i fa que cada cicle sigui menys greu.

Penseu en els controladors-d'inici suau. En lloc d'encendre tota la potència immediatament, un controlador d'inici suau-augmenta lentament el voltatge durant uns segons. Això redueix la quantitat de xoc tèrmic a l'inici de cada cicle de calefacció.

Intenta mantenir les temperatures estables quan puguis. Si els programes de producció ho permeten, mantenir l'escalfador del cartutx a una temperatura de retenció més baixa en comptes de deixar-lo refredar durant tot el recorregut entre execucions de producció redueix el nombre de cicles tèrmics complets.

Trieu escalfadors amb un índex de cicle elevat. Alguns escalfadors de cartutxos estan fets per utilitzar-los en entorns on necessiten circular sovint. Aquests utilitzen aliatges únics de filferro de resistència que resisteixen millor la fatiga tèrmica, tenen una millor compactació de MgO i tenen segells de plom més forts. Hi ha variants de cicle alt-de l'escalfador de cartutx d'un sol capçal de 28 mm de diàmetre gran de moltes empreses diferents.

Què fa la densitat de watts a les aplicacions de ciclisme
Per anar en bicicleta, és especialment necessari tenir una densitat de watts més baixa. El cable de resistència ha d'escalfar-se des de la temperatura ambient fins a la temperatura operativa a l'inici de cada cicle. Una alta densitat de watts fa que el cable s'escalfi molt ràpidament, la qual cosa augmenta el xoc tèrmic.

Un escalfador de cartutx que funciona a 5-7 W/cm² és menys dur que un que funciona a 10+ W/cm², cosa que posa menys tensió a les peces interiors amb cada cicle. Si necessiteu fer servir qualsevol cosa centenars de vegades al dia, el millor és mantenir-vos a l'extrem inferior del rang de densitat de watts suggerit (al voltant de 5 W/cm²).

Exemples del món real
Penseu en una màquina que fa plàstic injectant-lo en un motlle. Cada vegada que comença el cicle, el motlle s'obre i es tanca. Durant la producció, els escalfadors de cartutxos del motlle solen funcionar tot el temps. Només s'escalfen una vegada a l'inici d'un torn i es refreden una vegada al final. No hi ha gaire cicle tèrmic i els escalfadors solen durar anys.

Penseu en una premsa d'estampació en calent. La premsa s'escalfa, estampa una peça i després es refreda abans del següent treball. Aquest cicle passa centenars de vegades amb cada torn. Fins i tot si les hores de funcionament generals són les mateixes, és possible que els escalfadors de cartutxos en aquest cas s'hagin de substituir cada pocs mesos.

L'únic que marca la diferència és la freqüència amb què passa el cicle tèrmic.

Vigila i tenint cura de les aplicacions del ciclisme
La supervisió proactiva pot ajudar a que els equips que passen per molts cicles de temperatura durin més.

Feu un seguiment del recompte de cicles. Molts controladors industrials fan un seguiment del recompte de cicles. Podeu utilitzar aquesta informació per endevinar quan els escalfadors de cartutxos estan a punt de deixar de funcionar.

Comproveu la resistència d'aïllament de tant en tant. Una tendència a la baixa significa que alguna cosa a l'interior està empitjorant, i podria ser a causa del cicle.

Comproveu els segells de plom per esquerdes. Les esquerdes que es poden veure al punt de sortida principal mostren que el segell s'està envellint i que és probable que la humitat entri aviat.

Teniu escalfadors addicionals a mà. Els errors inesperats es produeixen amb més freqüència en aplicacions de cicle alt-que en funcionament continu.

Quan sigui necessari la substitució
Els escalfadors de cartutxos eventualment es trencaran, fins i tot si seguiu les millors pràctiques. Feu plans per a això.

Els escalfadors de cartutxos de recanvi per a estoc s'ajusten perfectament a les especificacions originals. L'estandardització de peces en moltes màquines redueix el nombre de peces de recanvi necessàries. Anoteu la vida útil real aconseguida en condicions de funcionament normals i utilitzeu aquesta informació per planificar les substitucions abans que les avaries s'aturin la producció.

Últimes reflexions
Els escalfadors de cartutxos no funcionen tan bé quan estan sempre en funcionament com quan estan en cicle tèrmic. Cada vegada que la temperatura puja i baixa, posa tensió a la màquina, accelera l'oxidació i desgasta l'aïllament. Els equips de manteniment poden establir objectius realistes i fer esforços per fer que les coses durin més si entenen aquesta relació.

Per a un escalfador de cartutx de capçal únic de 28 mm de diàmetre gran que s'utilitza en una aplicació de ciclisme, mantenir la densitat de watts baixa, utilitzar el control PID i pensar en una construcció de cicle alt-ajuden a que l'escalfador duri més temps. Les diferents maneres d'utilitzar un escalfador de cartutxos (escalfador de cartutxos) posen diferents tipus d'estrès. La clau de la fiabilitat és fer coincidir els plans de manteniment amb com s'utilitza realment l'escalfador.