Một-bộ phận làm nóng vết thương kép-hai mạch điện trở độc lập quấn song song dọc theo cùng chiều dài bộ sưởi-có thể cung cấp 50% năng lượng sau khi một mạch bị hỏng. Tuy nhiên, liệu điều này có xảy ra mà không có điểm nóng cục bộ hay không phụ thuộc hoàn toàn vào kiểu cuộn dây. Nếu cả hai mạch được đan xen đồng nhất (luân phiên nhau), một sự cố mạch đơn sẽ khiến mọi lượt khác hoạt động, tạo ra kiểu nóng-lạnh định kỳ: nhiệt độ bề mặt PFA thay đổi trong khoảng ±15–30 độ dọc theo chiều dài, với các điểm nóng ở các lượt hoạt động và các điểm lạnh ở các lượt không thành công. Sự gia nhiệt không đồng đều này gây ra ứng suất nhiệt và lắng đọng cặn cục bộ. Nếu hai mạch được quấn thành các vùng riêng biệt (mạch A ở nửa dưới, mạch B ở nửa trên), thì một mạch bị hỏng sẽ khiến một nửa bộ sưởi bị lạnh-không thể chấp nhận được ở nhiệt độ đồng đều. Thiết kế tối ưu cho tính đồng nhất của chế độ{13}}lỗi là một bộ làm nóng vết thương-kép với cả hai mạch được phân bổ đồng đều nhưng có sự dư thừa ở điểm kết nối: mỗi mạch cấp nguồn cho một nửa vòng quay, nhưng các vòng dây được ghép nối sao cho các vòng hoạt động và không hoạt động liền kề nhau, không xen kẽ. Ngay cả khi đó, vẫn có sự chênh lệch 5–10 độ. Đối với các ứng dụng quan trọng yêu cầu dự phòng thực sự mà không có điểm nóng, hãy sử dụng hai bộ phát nhiệt mạch đơn{19}}riêng biệt (xem Điều #36). Vết thương kép{22}}là một sự thỏa hiệp.
Phân bố nhiệt độ sau khi một mạch điện bị hỏng
| mô hình quanh co | Phân phối lượt | Sự thay đổi sau khi một mạch bị hỏng | Điểm nóng ΔT so với trước khi thất bại | Có thể chấp nhận được cho quá trình? |
|---|---|---|---|---|
| Luân phiên (A,B,A,B…) | Đan xen, mỗi cái 50% | ±15–30 độ dọc theo chiều dài | +20–40 độ ở các lượt hoạt động | Biên (rủi ro quy mô) |
| Theo cặp (AA,BB,AA,BB…) | Hai lượt hoạt động cùng nhau, sau đó hai lượt không hoạt động | ±10–20 độ | +10–25 độ | Chấp nhận được cho độ nhạy thấp |
| Vùng (dưới A, trên B) | A ở nửa dưới, B ở phía trên | 0 độ ở một nửa thất bại, bình thường ở nửa còn lại | Không áp dụng (vùng lạnh) | Không thể chấp nhận |
| Phân phối với bộ cân bằng nhiệt (ống đồng) | Xen kẽ + tay áo đồng | ±5–10 độ | +5–15 độ | Tốt |
| Hai lò sưởi riêng biệt | Đơn vị độc lập | 0 độ (tắt một lò sưởi) | 0 độ (máy sưởi khác bù) | Tốt nhất (xem Điều #85) |
Hình ảnh nhiệt của thiết bị làm nóng vết thương-kép không thành công
Bộ làm nóng vết thương kép-6 kW (xoay vòng, mỗi mạch 3 kW) hoạt động ở công suất 3 kW sau một lần hỏng mạch cho thấy:
Lượt hoạt động: nhiệt độ bề mặt 120 độ (trong nước 80 độ)
Lượt không hoạt động: nhiệt độ bề mặt 85 độ (giống như chất lỏng)
Tính chu kỳ: 5–10 mm giữa dải nóng và dải lạnh
Các dải nóng chỉ rộng 3–4 mm.
Trong nước hình thành cặn, các dải nóng trở nên trắng, trong khi các dải lạnh vẫn sạch. Cân làm tăng tốc độ quá nhiệt cục bộ, khiến các vòng quay hoạt động bị hỏng sớm hơn. Trong thực tế, một lò sưởi hoạt động với một mạch bị hỏng hiếm khi tồn tại được hơn một vài tháng trước khi mạch còn lại bị hỏng do quá nhiệt cục bộ.
Phân phối điện và tải trên mạch còn lại
Khi một mạch bị hỏng (hở mạch), mạch còn lại phải mang đầy đủ điện áp (nếu mắc song song). Công suất của nó là P=V²/R. Nếu cả hai mạch có điện trở R bằng nhau thì tổng công suất trước khi hỏng=2 × V²/R=2P_ Circuit. Sau khi hỏng hóc, nguồn điện=V²/R=P_ Circuit=50% tổng nguồn điện ban đầu. Điều này đúng. Tuy nhiên, mạch còn lại hiện hoạt động ở cùng mật độ watt như trước (cùng điện áp, cùng điện trở, cùng nhiệt lượng mỗi vòng), nhưng với số vòng hoạt động bằng một nửa. Các lượt hoạt động không thấy sự thay đổi về sinh nhiệt. Nhưng sức nóng lẽ ra đã truyền đến những vòng quay bị hỏng giờ đây phải bị tiêu tan bởi những vòng quay đang hoạt động? Không – các lượt không thành công chỉ đơn giản là bị tắt. Các vòng hoạt động tạo ra nhiệt lượng giống như trước, nhưng không có nhiệt từ các vòng quay bị hỏng. Tổng lượng nhiệt tỏa ra giảm đi một nửa. Các lượt hoạt động không bị quá nóng cục bộ do nguồn điện dư thừa. Tuy nhiên, nhiệt độ của các vòng quay hoạt động có thể tăng nhẹ do các vòng quay nguội liền kề không còn góp phần làm nóng chất lỏng ở giữa. Dòng nhiệt từ các lượt hoạt động lan tỏa sang các bên, nhưng với ít nhiệt từ các lượt lân cận hơn, nhiệt độ của các lượt hoạt động sẽ tăng thêm 5–15 độ. Đây là điểm nóng của địa phương.
Đánh giá thực tế cho quy trình của bạn
| Yêu cầu quy trình | Sự thay đổi nhiệt độ chấp nhận được sau khi thất bại | Vết thương kép-Có phù hợp không? | Giải pháp tốt hơn |
|---|---|---|---|
| ±1 độ (chất bán dẫn, dược phẩm) | KHÔNG | KHÔNG | Hai máy sưởi riêng biệt + dự phòng |
| ±3 độ (hóa học chính xác) | KHÔNG | KHÔNG | Hai lò sưởi riêng biệt |
| ±5 độ (công nghiệp tổng hợp) | cận biên | Có thể (với ống bọc đồng) | Hai lò sưởi riêng biệt |
| ±10 độ (mạ, rửa) | Đúng | Có (xen kẽ, có tay áo) | Có thể chấp nhận được |
| Không kiểm soát nhiệt độ (chỉ chu kỳ làm việc) | Đúng | Có (bất kỳ mẫu nào) | Có thể chấp nhận được |
Ví dụ trường
Dây chuyền mạ đã sử dụng-bộ gia nhiệt PFA cuộn dây kép (luân phiên nhau) để cung cấp điện năng dự phòng 50%. Khi một mạch bị hỏng, máy sưởi tiếp tục hoạt động ở mức 50% công suất. Tuy nhiên, các dải nóng (trên trung bình 15 độ) gây ra các vòng vảy trắng ở các lượt hoạt động. Các vòng vảy làm quá trình truyền nhiệt kém đi và mạch còn lại bị hỏng sau 3 tháng. Nhà máy đã chuyển sang sử dụng hai lò sưởi 3 kW riêng biệt thay vì một cuộn dây kép 6 kW. Sau khi một lò sưởi bị hỏng, nhiệt độ bể giảm từ 90 độ xuống 85 độ, nhưng chất lượng mạ vẫn ở mức chấp nhận được. Máy sưởi bị hỏng đã được thay thế trong quá trình bảo trì theo lịch trình. Không có dải nhiệt độ xảy ra. Nhà máy kết luận rằng hai lò sưởi riêng biệt cung cấp khả năng dự phòng thực sự mà không có điểm nóng.
Kết luận: Vết thương kép{0}}cung cấp 50% năng lượng nhưng tạo ra các điểm nóng
Bộ sưởi PFA cuộn dây kép có hai mạch song song có thể cung cấp 50% năng lượng sau khi một mạch bị hỏng. Tuy nhiên, các lượt hoạt động còn lại tạo ra các dải nóng định kỳ (biến đổi ± 15–30 độ) trừ khi thêm bộ cân bằng nhiệt (ống bọc đồng). Nhiệt độ không đồng đều này gây ra cặn cục bộ, ứng suất nhiệt và cuối cùng là hỏng mạch còn lại. Đối với các quy trình có khả năng chịu được biến thiên ±10 độ, vết quấn kép có thể được chấp nhận. Để kiểm soát nhiệt độ chính xác, hãy sử dụng hai bộ sưởi{10}mạch đơn riêng biệt. Mối-kép là một giải pháp tiết kiệm không gian-không phải là giải pháp dự phòng thực sự. Nếu thời gian hoạt động là quan trọng, hãy dành thêm không gian cho hai máy sưởi. Quy trình của bạn sẽ thống nhất hơn và việc bảo trì của bạn sẽ đơn giản hơn. Các ban nhạc nóng không phải là vô hại. Họ mở rộng quy mô, họ bẻ khóa, họ thất bại. Tránh chúng bằng máy sưởi riêng biệt.
