Wat is het kritische vochtgehalte in het koude gedeelte dat een aardlek in een PFA-verwarmer bij 480 VAC veroorzaakt?

Bij de PFA-verwarmer bevindt de elektrische aansluiting van de metalen kern met de voedingskabel zich in het koude gedeelte boven de vloeistofleiding. Na verloop van tijd kan zich in dit koude gebied vocht ophopen door penetratie, condensatie of falende afdichtingen. Bij een kritisch vochtniveau vormt het een geleidend pad van de hoogspanningsterminal (480 VAC) naar aarde en giek, er is sprake van een aardlek. Het essentiële vochtgehalte is 0.5 - 1.0 g vrij water in een typisch koud segment (volume 100 - 300 cm3). Dit komt overeen met een relatieve vochtigheid van bijna 100% en zichtbare condensatie. De lekstroom door de vochtfilm bij 480 VAC is 5-30 mA, genoeg om een ​​aardlekschakelaar uit te schakelen of een aardfoutalarm te veroorzaken. Het vocht hoeft de aansluitklemmen niet volledig te bedekken; een film van 0,1-0,5 mm die de aansluitisolator overbrugt, is voldoende. Droogmiddelen om vocht te voorkomen of te verwijderen zijn belangrijk voor de betrouwbaarheid van de hoogspanningsverwarmer.

Verband tussen vochtophoping en lekstroom
De lekstroom I_leak=V / R, waarbij R de weerstand is tegen de doorgang van vocht. Een typische eindafstand van 10 mm geeft een waterfilmweerstand afhankelijk van de kwaliteit van het water. Het gecondenseerde water uit vochtige lucht heeft een geleidbaarheid van 10–100 µS/cm (weerstand 0,01–0,1 MΩ cm). Zeg 0,1 mm dik, 10 mm x 5 mm oppervlakte. R=ρL / A=0.05 MΩ•cm x 1 cm / 0,5 cm2=0.1 MΩ . I_lekkage=480/100,000=4.8 mA bij 480 VAC, 30 mA GFCI-uitschakeling onder het gemiddelde, maar detecteerbaar. Als het water ionische onzuiverheden verzamelt (zouten van vloeimiddelresiduen, corrosieproducten), neemt de geleidbaarheid toe tot 1000-10.000 µS/cm (weerstand 0,0001-0,001 MΩ*cm), wat resulteert in I_leak=480 / 200=2.4 Aa volkomen kort. Wat bij het cruciale vochtgehalte van belang is, is niet de hoeveelheid water, maar de ionische zuiverheid ervan.

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 bij 480 V wisselstroom). Dit gebeurt bij ongeveer 0,5 g vrij water in een koude sectie van 200 cm3, voldoende om een ​​continue laag op het aansluitblok te genereren.

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
Voor een typisch 480 VAC-systeem met een aardlekschakelaar van 30 mA is het vereiste vochtgehalte 0,3–0,5 g vrij water met milde verontreiniging (300–500 ppm NaCl-equivalent). Als het niveau lager is dan 0,3 g, wordt de aardlekschakelaar mogelijk niet geactiveerd. Als de waarde groter is dan 0,5 g, kan hinderlijk struikelen optreden.

Bronnen van vocht in het koude gedeelte
Er zijn drie methoden voor het binnendringen van vocht in het koude gedeelte:

Permeatie door PFA: Het koude gedeelte wordt niet actief verwarmd op 480 VAC (het bevindt zich boven de vloeistoflijn). Het werkt bij 40-80 graden. Waterdampstroom door de PFA-wand 0,1-0,5 g/m2·dag. Voor een koude sectie van 0,05 m² is dit 0,005–0,025 g per dag. -1 . Gedurende een jaar (365 dagen) kan een vochtgehalte van 2-9 g zich ver boven de drempelwaarde ophopen.

Condensatie uit de omgevingslucht: Als het koude gedeelte afkoelt tot het dauwpunt (bijvoorbeeld door een nacht stil te staan), condenseert de vochtige lucht binnenin. Eén enkele condensatiegebeurtenis kan 0,5 tot 2 g water afzetten.

Lekkende afdichtingen: defecte O-ringen of pakkingen leiden tot waterinfiltratie. Een lekkage van 1 druppel per uur (0,05 g/uur) draagt ​​1,2 g/dag bij

Detectie en preventie
Een vochtigheidssensor of geleidingssonde kan in het koude gebied worden geplaatst om het essentiële vochtgehalte te identificeren voordat er een aardlek optreedt. Een relatieve vochtigheid boven 80% of een geleidbaarheid boven 10 µS/cm tussen twee geïsoleerde pinnen activeert een alarm waardoor onderhoud kan worden uitgevoerd voordat de aardlekschakelaar uitschakelt.

Preventiestrategieën:

Droogmiddelpakket: Plaats een moleculaire zeef (zeoliet) in het koude gedeelte. Verander elke 6-12 maanden. Voor een verpakking van 10 g is 2-3 g water nodig om verzadigd te raken.

Stikstofspoeling: continue stroom droge N 2 door het koude gedeelte bij 0,1 bar. RH < 10% Onderhoudt en verwijdert binnengedrongen dampen.

Hermetische afdichting. Gebruik een glas-op-metaal of keramische-op-metaalafdichting voor de aansluitdoorvoer, om polymeerlekkage te voorkomen.

Verwarming koude sectie Houd de koude sectie op 50–60 graden, boven het dauwpunt, met een klein verwarmingselement (5–10 W) om condensatie te voorkomen.

Voorbeeld veld
Een 480 VAC PFA-verwarmer in een vochtige galvaniseerlijn (80% RH omgevingstemperatuur) schakelde wekelijks uit vanwege hinderlijke aardlekschakelaar na 6 maanden bedrijf. Bij inspectie bleek dat er in het koude gebied 0,8 gram vrij water aanwezig was (bij wegen). De geleidbaarheid van het water was 800 µS/cm (uit geabsorbeerde zure nevels). De verwarmer werd gedroogd en er werd een droogmiddelpakket aangebracht. De reizen stopten acht maanden en keerden daarna terug. De faciliteit werd continu gespoeld met N2 met een snelheid van 0,5 l/min. Er waren drie jaar lang geen excursies meer.

Conclusie: Aardfout vanwege 0,3-0,5 g vrij water bij 480 VAC
Voor een PFA-verwarming is het vereiste vochtgehalte in het koude gedeelte voor aardlek bij 480 VAC 0,3–0,5 g vrij water met typische ionische verontreiniging (300–500 ppm zoutequivalent). Het vocht genereert een geleidende coating op het aansluitblok, waardoor de isolatieweerstand wordt verlaagd tot minder dan 1 MΩ en een lekstroom ontstaat van meer dan 5–30 mA, waardoor de aardlekschakelaars of het aardfoutalarm worden geactiveerd. Het binnendringen van vocht vindt plaats door permeatie (2-9 g/jaar), condensatie (0,5-2 g/gebeurtenis) of afdichtingslekken. Installeer droogmiddelpakketten, spoel met stikstof of voeg koude sectieverwarming toe om aardfouten te voorkomen. Houd de luchtvochtigheid of de geleiding van vocht in de gaten voordat deze een kritiek niveau bereikt. Een paar druppels water bij 480 VAC kunnen uw proces kapot maken. Maak het koude gedeelte niet nat, anders niet. Vochtmeting, storingsvermijding Het koude gedeelte is het kwetsbare punt. Zorg ervoor.