乾燥-火災災害: 浸漬型ヒーターの最大の原因

混合タンクのカートリッジ ヒーターが突然故障して火花が飛び、緊急停止が必要になったため、すべてが停止した多忙な化学処理施設を想像してください。これは製造プロセスの問題ではなく、よく知られている「空焚き」の問題が原因で頻繁に発生します。{{1}これが、浸漬ヒーターが液体用途で早期に故障する主な理由です。-

液体設定におけるカートリッジ ヒーターの最も深刻かつ即時的な故障は、水、油、化学溶液など、加温すべき媒体に完全に浸さずにヒーターの電源を入れたときに発生します。ほとんどの場合、その結果は数分、場合によっては数秒で焼損し、部品の価値がなくなり、近くにある他の機器に損傷を与える可能性があります。これにより、食品加工用のバットや油圧タンクなど、正確な温度制御が重要な場所でバッチの損傷、製品の汚染、または高価な修理が発生する可能性があります。


困難の主な理由は、液体が効果的なヒートシンクであることです。ヒーターのシースから熱を常に吸入および放出し、内部温度を許容動作範囲内に保ちます。たとえば、321 ステンレス鋼のシースを備えたバージョンは、チタンで安定化されているため耐腐食性が高く、多くの場合、1400 度以下に保たれます。しかし、空気は熱をあまり伝えないため、熱が逃げる経路があまりありません。カートリッジ ヒーターが空気中にあるか、部分的に水中にあると、カートリッジ ヒーターが発する熱が内部に閉じ込められ、シースの温度が急速に上昇します。このサージは酸化マグネシウム絶縁体には大きすぎて、ニッケル-クロム抵抗コイルを圧縮します。これにより、溶融、アーク放電、さらには爆発が発生する可能性があります。シースが変色したり、破損したり、膨らんだりすることがあります。これらはすべて、これが発生し、内部のコイルが永久に損傷していることを示す症状です。

空焚きを止めるのは簡単のようです。-液体のレベルを常にヒーターの上に保つだけです。しかし、これを現実の世界で行うのはさらに困難です。ヒーターは、シールが摩耗して漏れたり、タンクが開いているときに蒸発したり、水を抜くときのサイフォン効果や、補充やメンテナンスの際に人が犯した単純な間違いなどにより、露出していることがよくあります。これらの危険は、タンクがすぐに満杯になったり空になったりする高スループットのプロセスではさらに悪化します。-特に見えにくい船舶や遠くにある船舶では、手動検査や目視検査に頼ることは信頼できません。多くの実例に基づいて、自動保護機能を追加すると、起こり得る災害が対処可能なアラートに変わります。-

これを行うには、低液体カットオフ プローブ、フロート スイッチ、超音波レベル モニターなどのフェイルセーフ機能を追加するのが理想的な方法です。{{1}これらのデバイスは制御回路に直接接続され、レベルが定義された点を下回るとカートリッジ ヒーターを自動的にオフにします。通常、この点はヒーターが完全に水没し、安全マージンがあることを確認するために選択されます。たとえば、オイル加熱システムでは、タンクが 80% 充填されるとフロート スイッチがオフになり、システムが作業を停止することなく再度充填する時間が与えられることがあります。サーモスタットオーバーライドは、シースの温度を監視し、暴露を意味する可能性のある異常が発生した場合にシャットダウンすることで、これに役立ちます。実際、これらを可聴アラートや PLC 統合と組み合わせると、応答時間が短縮され、ヒーターだけでなくシステムの残りの部分も液体の過熱や火災などの問題から保護されます。

もう 1 つの重要な部分は、ヒーターの「加熱長さ」です。これは、抵抗コイルから熱を受けるヒーターの部分です。端子付近のコールド部とは異なります。設置では、状況が変化した場合でも、このセクション全体が最低作動液面以下に留まるようにする必要があります。端子のみが水没すると、アクティブエリアが空中に留まり、焼損の危険性が高まります。適切なサイズを取得するには、タンクのサイズと予測されるレベルの変化を把握する必要があります。たとえば、浅いリザーバー用に長いカートリッジ ヒーターを選択すると、加熱される長さが安全に広がります. 321ステンレス鋼やその他の素材は、熱衝撃にさらされても変形しないため、この場合に適していますが、空焚きすると破損します-。よくある間違いの 1 つは、ステンレス鋼などの金属が加熱されたときにどのように膨張するかを考慮していないことです。これにより、固定マウント内で移動する可能性があるため、このためのスペースを確保するために、柔軟なフィッティングまたはバネ式ホルダーが必要です。{9}}

運用プロトコルは、ハードウェアに加えて物事を安全に保つのに役立ちます。強力な保護は、サイトグラスやデジタルゲージを使用した定期的なレベルチェックと、漏れを早期に発見するための定期的なメンテナンスです。. 321 ステンレス鋼のシースは粒界腐食に強いため、過酷な化学薬品浴に最適です。定期的な流体分析により、蒸発を促進する可能性のある変化が見つかる可能性があります。起動シーケンスについてスタッフをトレーニングし、電源を入れる前に水没をチェックすることで、人によるミスを防ぎます。改造の場合、分散ワット数設計によりヒーター内の熱がより低い位置に集中するため、レベルが少し低下した場合でもバッファーが作成されます。

この巨額の投資を確保する最善の方法は、空焚き防火をオプションの追加機能としてではなく、暖房システム設計の重要な部分として考えることです。{0}}この積極的な姿勢により、ダウンタイムが最小限に抑えられ、ヒーターの寿命が{2}}多くの場合、数か月から数年に延長されます-。また、一貫したパフォーマンスが保証されます。形状、流体の種類、流量などのタンクの詳細を考慮したカスタマイズされたセットアップにより、これらの保護が向上し、幅広い産業環境で可能な限り信頼できるものになります。