Visoko{0}}naponsko okruženje
Electrocoating nanosi boju na metalne dijelove uranjanjem u kupku s provodljivom bojom i primjenom 200-400 VDC između dijelova i kontra-elektroda. Kupka je vodeni rastvor koji sadrži čvrste materije boje, rastvarače i elektrolite. Tokom rada je pod naponom.
Bilo koja metalna komponenta uronjena u kadu-uključujući izmjenjivače topline-postaje dio električnog kola. Uzemljeni metalni izmjenjivač topline stvara kratki spoj ili, u najmanju ruku, zalutalu struju koja ometa proces premaza, troši električnu energiju i korodira izmjenjivač topline elektrolizom.
PTFE je električni izolator sa zapreminskom otpornošću većom od 10¹⁸ ohm·cm. PTFE izmjenjivač topline inherentno obezbjeđuje električnu izolaciju potrebnu za grijanje kupke s elektroprevlakom. Međutim, izolacija mora biti ugrađena u kompletan sistem: sam izmjenjivač, cijev za dovod pare, cijev za povrat kondenzata i potporna struktura moraju održavati električnu odvojenost od kupatila pod naponom.
Zahtjevi za dizajn izolacije
PTFE snop cijevi uronjen u kadu za boju je električno inertan. Napon kade ne može proći kroz cijevi od fluoropolimera. Izazov izolacije je na granicama: gdje se PTFE izmjenjivač povezuje s metalnim cijevima za paru i kondenzat, i gdje potporna konstrukcija dolazi u kontakt i sa izmjenjivačem i sa uzemljenom zgradom.
Cjevovod za dovod pare je metalan i uzemljen kroz kotao. PTFE izmjenjivač topline mora obezbijediti dovoljnu električnu izolacijsku udaljenost između uzemljenog parnog cjevovoda i kupke za farbanje pod naponom kako bi se spriječilo praćenje napona preko ne-uronjenog dijela PTFE cijevi. Ovo rastojanje zavisi od napona kade, okoline (vlažnost, kontaminacija) i važećih standarda električne sigurnosti.
Povratni cijev kondenzata predstavlja isti zahtjev za izolacijom. I priključci za ulaz pare i izlaz za kondenzat moraju biti locirani izvan kade, s PTFE cijevi koja osigurava izolacijski put između kupke pod naponom i uzemljenog cjevovoda.
Tabela 1: Projektni parametri visokonaponske izolacije za PTFE izmjenjivač topline sa elektroprevlakom
| Parametar dizajna | Specifikacija | Inženjersko obrazloženje |
|---|---|---|
| Radni napon kade | 200-400 VDC | Dizajnirana izolacija za maksimalni napon sistema |
| PTFE dielektrična čvrstoća | 18-24 kV/mm (kratkoročno) | Far exceeds required isolation; safety margin >50× |
| Minimalna puzna staza (vlažno okruženje) | 6-8 mm na 100V (prema IEC 60664) | Sprečava površinsko praćenje u vlažnim uslovima |
| Potrebna dužina ne-uronjene PTFE cijevi | 200-300 mm od površine kade do prvog metalnog spoja | Omogućuje puznu stazu s marginom |
| Izolacija parnih cijevi | PTFE kalem ili dielektrična prirubnica | Razbija metalni kontinuitet do zemlje |
| Izolacija cijevi kondenzata | Identično kao na parnoj strani | Obe noge moraju biti izolovane |
| Potporna struktura | Ne-neprovodni PTFE ili PVDF okvir | Nema uzemljenog metala u kontaktu sa izmenjivačem |
| Povezivanje nosećeg okvira sa zgradom | Izolirani upornici na mjestima sidrenja | Sprečava uzemljenje okvira |
Dizajn puzanja i zazora
Puzna staza je najkraći put duž površine izolatora između dva vodiča s različitim potencijalima. Za PTFE izmjenjivač topline, put puzanja je duž vanjske strane PTFE cijevi od površine kupke do prvog metalnog spoja.
Vlaga i hemijska kontaminacija u atmosferi farbare smanjuju površinsku otpornost PTFE cijevi. Dok je PTFE hidrofoban, površinska kontaminacija tokom vremena može stvoriti djelomično provodljive staze. Dizajn uključuje konzervativne puzne staze prema standardima koordinacije izolacije IEC 60664, uz dodatnu marginu za kontaminirano industrijsko okruženje.
Razmak je najkraći put kroz zrak između dva provodnika. Ne-uronjeni dio PTFE cijevi osigurava zračni razmak između površine kade pod naponom i uzemljenog cjevovoda za paru. Cijevi moraju biti dovoljno dugačke iznad površine kade da obezbijede potrebno puzanje i razmak.
Izolacija cijevi za paru i kondenzat
Uzemljeni metalni dovod pare moraju biti električno izolirani od PTFE izmjenjivača topline. Tačka dielektrične izolacije prekida put metalne provodljivosti. Opcije uključuju:
PTFE komad kalema umetnut između ventila za dovod pare i glave izmjenjivača topline. Ovo je dio PTFE-obložene ili čvrste PTFE cijevi koji pruža istu dielektričnu sposobnost kao i cijev izmjenjivača topline. Dužina kalema obezbeđuje potrebnu puznu stazu.
Dielektrični prirubnički spoj koji koristi ne-neprovodne zaptivke, čahure za vijke i podloške. Svi metalni vijci su izolirani od obje prirubnice. Materijal zaptivke je PTFE ili odgovarajući elastomer sa dovoljno dielektrične čvrstoće.
Povratni cevovod kondenzata dobija identičan izolacioni tretman. I dovodni i povratni putevi moraju biti električno prekinuti od zemlje.
Izolacija strukture podrške
Nosivi okvir izmjenjivača topline od PTFE ne smije osigurati provodni put od kade pod naponom do zemlje. Okvir je izrađen od -neprovodnih materijala-čvrstih PTFE ili PVDF strukturnih elemenata. Ako se koriste metalni pričvršćivači, oni su izolirani od izmjenjivača i građevinske konstrukcije izolacijskim čaurama i jastučićima.
Okvir je pričvršćen za pod zgrade pomoću izolovanih postolja koji održavaju potrebnu puznu stazu od okvira do uzemljenih anker vijaka.
Rezime
Inženjering visoko-izolacije u PTFE izmjenjivaču topline za elektropremazivanje se oslanja na inherentna dielektrična svojstva PTFE u kombinaciji sa pažljivim dizajnom svih granica sistema. Dizajn izolacije uključuje dovoljnu dužinu ne-uronjene cijevi za puzne i zračne udaljenosti, dielektrične lomove u cijevima za paru i kondenzat i ne-neprovodne potporne strukture.
Dizajn sprečava zalutale struje koje bi poremetile proces premazivanja i korodirale metalne komponente. Kombinacija hemijske inertnosti, termičke sposobnosti i električne izolacije PTFE-a čini ga materijalom izbora za ovu zahtjevnu primjenu.
Inženjerska analiza za elektropremazivanje PTFE dizajna izolacije izmjenjivača topline dostupna je nakon podnošenja napona u kadi, konfiguracije rezervoara, rasporeda cijevi za paru i primjenjivih standarda električne sigurnosti za lokaciju instalacije.
