コールドピンはヒーターの故障につながりますか?

一般に、エネルギープロセスヒーターでは、発熱体を電源端子に取り付けるピンはそれ自体では熱を発生しないと考えられてきました。 そのため、コールドピンと呼ばれます。 多くのエンジニアは、コールドピンが実際に熱を発生させ、ヒーターの故障につながる環境を作り出していると考えています。

エネルギー処理アプリケーションで使用される循環ヒーターが故障した場合、その故障の主な原因はデバイス内の電気的終端であり、発熱体ではありません。 ほとんどの場合、エンクロージャ内のフランジとベース プレートの間のスタンドオフ領域で発生します。 炭化水素精製、発電、液化天然ガス処理などの用途に使用される循環ヒーターは、通常、フランジによって所定の位置に保持された多数の管状発熱体で構成され、周囲に液体またはガスが流れるチャンバーを形成します。

加熱が意図される場所から離れたフランジの反対側には、電源と加熱要素を接続するヒーターの配線があります。 エンジニアは伝統的に、チャンバーからこのエンクロージャに漏れる熱の一部を計算してきました。 モデルでは、フランジに近いこの領域のみで加熱が発生し、エンクロージャ全体のチャンバーが適度に増加すると予測しています。 このモデルでは、接続ピンによって発生する熱は考慮されていません。

何十年もの間、業界全体のエンジニアは、この種のヒーターの端末エンクロージャの温度を予測するためにモデリングに依存してきました。 残念ながら、このモデリングは単純すぎて、端末内のすべての発熱点が考慮されていないという欠陥がありました。 コールドピンは従来の発熱体に見られるような銅線でできていませんが、金属ピンに十分な電流が流れると実際にヒーターになります。 ほとんどのエンジニアが予想または古いモデリングに基づいて予想していたよりも暖かくなります。

「私たちの新しい予測モデリングは、コールド ピンが配置されているエンクロージャの中心で温度がピークに達する曲線をより多く示しています」と Watlow の主任エンジニアである Scott Boehmer 氏は述べています。 「エンクロージャ内の熱はフランジ付近にあると常に想定していましたが、ピンの抵抗により、その領域から離れるとスペースの温度が大幅に高くなりました。」

プロセス ヒーターの設計がより高いアンペア数レベルになるにつれて、物理的に大型化し、ワット数も増加しています。 アセンブリの「非ヒーター」部分で生成される総熱量を理解することがより重要になってきています。 設計者がすべての電気コンポーネントからの発熱を正確に予測しない場合、ヒーターを流れる流体に関係なく、エンド ユーザーは問題を抱えてしまいます。

「一般に、端子エンクロージャ領域はプロセス ヒーター アセンブリの中で最も弱い部分であり、これは業界全体に当てはまります。 しかし、ヒーターの性能はシステム全体と同等であり、接続が緩んでいると故障します」とベーマー氏は言います。 「そこで問題が発生します。 すぐにではないかもしれませんが、発熱体が故障する前に必ず起こります。」

Watlow のエンジニアは、温度を下げるためにエンクロージャの設計を改善する方法を検討しています。 終端領域の寿命を延ばすもう 1 つの方法は、プロセス ヒーターの取り付けに適切な配線が使用されていることを確認することです。 ヒーターの電力負荷に対して定格されていない配線を使用していることも要因となる可能性があります。

「エンクロージャ内の温度をより深く理解することで、問題に対処し、プロセス ヒーターの信頼性を向上させるための複数の方法が得られるようになりました」とベーマー氏は述べています。 「この分野で働き、お客様に影響を与えることができるのは、とても楽しい時期です。」

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