Jarðbilunargreining í PFA hitara er venjulega náð með því að fylgjast með lekastraumi frá hitaeiningunni til vinnsluvökvans. Þegar PFA hlífin sprungur eða smýgur í gegn kemst vökvinn í snertingu við málmkjarna og skapar leiðandi leið. Hins vegar, þegar þetta gerist, hefur hitarinn þegar orðið fyrir verulegum skemmdum. PFA hitari með málmneti sem er innbyggt í ytra laginu (á milli tveggja PFA laga) býður upp á fyrri bilanagreiningu án þess að bera málm fyrir ætandi ferli. Netið-venjulega ryðfríu stáli eða nikkel-er tengt við jarðtengdu eftirlit. Ef ytra PFA lagið er rofið (með núningi, efnaárás eða sprungum), kemst vinnsluvökvinn í snertingu við innfellda netið, lýkur hringrás til jarðar og kveikir á viðvörun eða lokun. Innra PFA lagið helst ósnortið og kemur í veg fyrir útsetningu fyrir málmkjarna og baðmengun. Þessi hönnun gerir kleift að greina slíðurskemmdir á meðan aðal hindrunin (innri PFA) er enn að fullu virkur. Það virkar á áreiðanlegan hátt til að greina vélrænan skaða, núning og efnaárás, en greinir ekki gegndræpi (sameindadreifingu í gegnum ósnortinn PFA).
Byggingar- og greiningarregla
Upphitunarbyggingin notar þrjú lög: innra PFA (1,0–1,5 mm) yfir málmkjarna, leiðandi möskva (0,1–0,3 mm þykkt, 50–80% opið svæði) og ytra PFA (0,3–0,5 mm) yfir möskva. Netið er tengt við sérstakan jarðtengingarvakt (eða staðlaðan GFCI með lægri þröskuld, 1–5 mA). Við venjulega notkun einangrar ytri PFA netið frá vinnsluvökvanum. Netið flýtur við jarðgetu (eða viðmiðunarspennu). Ef ytra lagið er rofið-með rispu, slitið-í gegn eða sprungið-snertir leiðandi vökvinn netið. Lekastraumurinn (venjulega 0,5–5 mA) rennur frá hitaeiningunni (120–480 VAC) í gegnum innri PFA (rýmd tenging eða galla), í gegnum möskvann, til jarðar. Skjárinn skynjar þennan straum og -kveikir á hitaranum eða kveikir á viðvörun. Innra PFA lagið er enn ósnortið, þannig að vinnsluvökvinn snertir ekki málmkjarna. Hægt er að skipta um hitara áður en skelfileg bilun eða baðmengun á sér stað.
Netið verður að vera hannað til að forðast að búa til rafrýmd tengibraut sem veldur rangri ferð. Fyrir 1 m² hitara með ryðfríu stáli möskva (50% þekju) er rýmd milli hitaeiningarinnar og möskva um það bil 50–200 pF. Við 60 Hz er rafrýmd lekstraumurinn 0,5–2 μA -langt undir dæmigerðum útbrotsþröskuldum (1–5 mA). Falskar ferðir frá rafrýmd tengi eru ekki vandamál. Hins vegar verður möskvan að vera rafeinangruð frá málmkjarnanum; öll bein snerting skapar varanlega jarðtengingu. Á meðan á framleiðslu stendur verður innra PFA lagið að vera laust við göt- og möskvan verður að vera borin á án þess að gata innra lagið.
Skilvirkni uppgötvunar með bilunarham
| Bilunarhamur | Ytra PFA brotið? | Innri PFA brotið? | Möskvagreining möguleg? | Tímakostur umfram hefðbundna GFCI |
|---|---|---|---|---|
| Núningi (ytra lag slitið í gegn) | Já | Nei | Já | Mánuðir til ára |
| Klóra úr verkfærum eða rusli | Já | Nei | Já | Mánuðir til ára |
| Efnaárás (niðurbrot yfirborðs) | Já (eftir tíma) | Nei (upphaflega) | Já | Vikur til mánuðir |
| Hitasprunga (frá hjólreiðum) | Já (sprunga breiðist út í gegnum ytri) | Ekki enn | Já | Vikur til mánuðir |
| Höggskemmdir (beygla) | Kannski | Nei | Já (ef ytra brotið) | Mánuðir |
| Permeation (sameindadreifing) | Nei (ósnortinn) | Nei | Nei (engin snerting við vökva) | Engin (sama og staðall) |
| Pinhole í gegnum bæði lögin (framleiðslugalli) | Já | Já | Já (en kjarna óvarinn) | Engar (hefðbundnar GFCI ferðir á sama tíma) |
| Innra lag sprunga (ytra ósnortið) | Nei | Já | Nei (vökvi nær kjarna, ekki möskva) | Engin (hefðbundin GFCI greinir kjarnaútsetningu) |
Árangur á sviði og takmarkanir
Vettvangstilraunir á möskva-innfelldum PFA hitara í slípiefni (kísilsandur, 2 m/s, 80 gráður) á 2 árum sýndu eftirfarandi: Af 50 hitari upplifðu 12 ytra lag brot á meðan á tilrauninni stóð (staðfest með falli einangrunarþols milli möskva og jarðar). Í öllum 12 tilfellunum hélst innra PFA lagið ósnortið. Möskvaskynjarinn kveikti viðvörun innan 1–2 klukkustunda frá broti á ytra lagi, samanborið við hefðbundna GFCI (sem fylgist með kjarnaleka) sem hefði ekki ræst vegna þess að kjarninn var enn einangraður. Meðalþykkt innri PFA sem eftir var við viðvörun var 1,1–1,4 mm (byrjar 1,5 mm)-nóg af hindrun eftir. Án möskva hefðu þessir hitarar haldið áfram að starfa þar til innra lag brotnaði (áætlað 3–9 mánuðum síðar), en þá myndi baðmengun eiga sér stað. Netið veitti 3–9 mánaða fyrirvara viðvörun.
Í efnaþjónustu (30% HCl, 90 gráður), upplifðu fimm hitari sprungur í ytra lagi vegna hitauppstreymis. Möskvan greindi alla fimm innan 1–2 lotum eftir að sprunga hófst. Hefðbundin GFCI hefði aðeins komið af stað eftir að sprungan breiddist út í gegnum innra lagið (20–50 lotum síðar). Netið veitti aftur verðmæta snemmviðvörun. Misbrestur á gegndræpi (sameindadreifing sýru í gegnum ósnortinn PFA) greindist ekki af möskva, eins og búist var við. Fyrir notkun þar sem gegndræpi er ríkjandi bilunarhamur (td þéttur HF við háan hita), býður möskvan engan kost.
Uppsetning og eftirlit
Netið krefst sérstakrar rafmagnstengingar-þriðju vír í hitasnúrunni (auk línu, hlutlausrar og kjarnajarðar). Skjárinn getur verið venjulegur GFCI (stilltur á 5 mA) eða sérhæfður einangrunarskjár (stilltur á 0,5–1 mA fyrir fyrstu greiningu). Möskvajörðin verður að vera óháð kjarnajörðinni til að forðast rugling. Hefðbundin framkvæmd: tengdu möskva við skjá; tengja skjáinn við kerfisjörð. Til að endurbæta núverandi hitara eru innfelldir-nethitarar í staðinn vara; ekki er hægt að bæta við möskva í reitnum.
Netið bætir 15–30% við hitarakostnaðinn. Fyrir mikilvæg forrit þar sem forðast þarf baðmengun (hálfleiðara, lyf, matvæli), er þessi kostnaður réttlætanlegur. Fyrir almenna iðnaðarnotkun þar sem óskað er eftir fyrirfram viðvörun en mengun er ekki skelfileg, getur hefðbundin GFCI með reglulegri prófun á einangrunarþol verið nóg. Netið er verðmætast í slípiefni (þar sem ytra lagið slitnar hægt) og í hitauppstreymi (þar sem sprungur breiðast út smám saman). Það er minna virði í efna gegndræpi þjónustu (þar sem bilun á sér stað án ytri brots) og í lítilli-áhættuforritum.
Ályktun: Mesh gerir snemmtæka greiningu án málmútsetningar
PFA hitari með málmneti sem er fellt inn í ytra lagið veitir jörðu-bilunargreiningu án þess að beran málm verði fyrir vinnsluvökvanum. Netið greinir brot á ytra PFA-laginu (slit, rispur, sprungur) á meðan innra PFA-lagið helst ósnortið, sem gefur vikur til mánaða fyrirfram viðvörun áður en málmkjarnan er afhjúpuð. Greiningin virkar fyrir vélrænni og hitauppstreymi skemmdir en ekki fyrir efna gegndræpi. Fyrir mikilvæg forrit þar sem baðmengun vegna bilunar í hitara er óviðunandi, er möskva-innfellda hönnunin veruleg aukning á áreiðanleika en hefðbundin GFCI eingöngu. Viðbótarkostnaðurinn (15–30%) er endurheimtur með því að koma í veg fyrir mengun og áætlaða endurnýjun (frekar en neyðarskipti). Verkfræðingar sem tilgreina hitara fyrir slípiefni, hitauppstreymi eða vélræna höggþjónustu ættu að íhuga möskva-innfellt PFA sem staðal fyrir miklar-áreiðanleikakröfur. Fyrir gegndræpi-ráðandi þjónustu (HF, heitar óblandaðar sýrur), gefur möskvan lítið gildi. Í öllum tilfellum kemur möskvan ekki í stað þörf fyrir hefðbundið GFCI á hitaeiningunni-það bætir við öðru verndarlagi. Tvær hindranir, tveir skynjarar. Það er sannkölluð offramboð.
