Analiza kvara-mehanizma starenja plastične grijaće cijevi i termoelementa
Dugotrajni-kontinuirani-temperaturni rad glavni je uzrok starenja performansi i kvara grijaćih cijevi i termoparova za obradu plastike. Mnogi iznenadni kvarovi kontrole temperature u proizvodnji nisu uzrokovani oštećenjem komponenti, već kumulativnim slabljenjem starenja pod radnim uvjetima visoke-temperature. Razumijevanje mehanizma starenja na visokim-temperaturama pomaže u formuliranju ciljanih planova održavanja i izbjegavanju neočekivanih obustava proizvodnje.
Unutarnje starenje grijaćih cijevi uglavnom se odražava na slabljenje performansi grijaće jezgre od legure nikla-kroma i izolacijskog sloja visoke-temperature. Dugotrajni-visoki{4}}temperaturni rad uzrokuje suptilnu promjenu otpora grijaće jezgre, što rezultira neravnomjernom izlaznom snagom grijanja. Materijal izolacijskog sloja postupno stari i skuplja se, što dovodi do lokalne neravnoteže provođenja topline i povećanog gubitka topline. Plašti od nehrđajućeg čelika podliježu sporoj oksidaciji-na visokim temperaturama, smanjujući površinsku toplinsku vodljivost i otpornost na koroziju.
Visoko{0}}temperaturni kvar termoelementa uglavnom se očituje u pomaku učinkovitosti termoelektrične pretvorbe i oksidaciji sonde. Dugotrajno-izlaganje plastičnoj hlapljivoj atmosferi visoke-temperature uzrokuje oksidaciju površine sonde i promjenu omjera komponenti, što dovodi do pada osjetljivosti signala. Visok-temperaturno starenje pogoršava linearnost temperaturnog odgovora, a pogreška se postupno povećava s produljenjem radnog vremena.
Prema podacima ispitivanja starenja, grijaće cijevi koje dugo rade na temperaturama iznad 350 stupnjeva imaju stopu prigušenja performansi 2,1 puta veću od konvencionalnih temperaturnih radnih uvjeta. Brzina pomaka signala termopara povećava se 1,8 puta u okruženjima visoke-temperature, a vjerojatnost kvara značajno raste nakon 4000 sati neprekidnog rada.
Različite konstrukcijske cijevi za grijanje imaju različitu-otpornost na starenje pri visokim temperaturama. Perforirane fiksne cijevi za grijanje imaju stabilno stanje prianjanja i ravnomjernu raspodjelu topline, uz sporo lokalno starenje. Ravne cijevi za grijanje imaju uravnotežen stres i stabilnu brzinu starenja. Kutne grijaće cijevi imaju koncentraciju naprezanja na savijanje, što je sklono ubrzanom starenju na lokalnim položajima u okruženjima visoke-temperature.
Sljedeća tablica prikazuje učinak starenja pri visokim-temperaturama i stopu kvarova različitih komponenti:
|
Vrsta komponente |
Radna temperatura |
4000h Prigušenje performansi |
Stopa neuspjeha 6000h |
Glavni obrazac za neuspjeh starenja |
|---|---|---|---|---|
|
Perforirana cijev za grijanje |
350-420 stupnjeva |
6.8% |
3.2% |
Ujednačeno smanjenje performansi |
|
Ravna grijaća cijev |
350-420 stupnjeva |
8.5% |
4.5% |
Mala neravnoteža snage |
|
Kutna grijaća cijev |
350-420 stupnjeva |
11.2% |
6.8% |
Neuspjeh lokalnog starenja |
|
Termopar tipa J |
350-420 stupnjeva |
12,5% slabljenja osjetljivosti |
8.2% |
Oksidacijski pomak sonde |
|
Termopar tipa K |
350-420 stupnjeva |
7,3% slabljenja osjetljivosti |
4.1% |
Sporo pomicanje signala |
Učinkovite mjere za sprječavanje starenja uključuju kontrolu opterećenja temperature, redovito čišćenje i kalibraciju vremena. Izbjegavanje dugotrajnog-preko-nazivnog rada smanjuje brzinu starenja komponenti. Redovito uklanjanje površinskih naslaga ugljika i uljnih mrlja održava prijenos topline i performanse senzora. Pravovremena kalibracija ispravlja pogreške signala starenja.
Ovladavanje pravilima starenja komponenti može ostvariti prediktivno održavanje, unaprijed zamijeniti stare dijelove, izbjeći iznenadne kvarove opreme i osigurati kontinuiran i stabilan rad proizvodnih linija.
Profesionalne sheme održavanja starenja mogu se formulirati prema stvarnoj radnoj temperaturi i radnim satima kako bi se produžio ukupni radni vijek sustava za kontrolu temperature.
