Dane dotyczące cykli termicznych, które testy ujawniają na temat trwałości połączeń przewodów wewnętrznych
Testy laboratoryjne jasno pokazują, jak zachowują się różne konstrukcje grzejników kasetowych w warunkach wielokrotnego ogrzewania i chłodzenia. Standardowy grzejnik kasetowy z zewnętrznym zaciskiem w pobliżu wyjścia charakteryzuje się przewidywalnym schematem awarii. Wewnętrzny podgrzewacz połączenia przewodowego wykazuje zupełnie inny wzór. Zrozumienie danych pomaga w dokonywaniu wyborów opartych na dowodach.
W kontrolowanym teście trzy typy grzejników poddano cyklowi od temperatury pokojowej do 350 stopni i z powrotem. Każdy cykl trwał dziesięć minut, pięć minut nagrzewania, pięć minut schładzania. Standardowa grzałka z zewnętrznym zaciskaniem uległa awarii po 8200 cyklach. Przyczyną awarii był przerwa w obwodzie na złączu zaciskanym. Korpus grzejnika wyglądał dobrze. Drugi typ, wewnętrzny grzejnik przyłączeniowy ze złączem zaciskanym zatopionym w MgO, uległ awarii po 22 000 cyklach. Trzeci typ, wewnętrzny podgrzewacz przyłączeniowy ze spawanymi zaciskami wewnętrznymi, osiągnął 45 000 cykli przed zatrzymaniem testu. W tym momencie grzejnik nadal działał, ale test został zakończony ze względu na ograniczenia sprzętowe.
Co te liczby oznaczają w realnym świecie? Maszyna wykonująca cykl raz na godzinę wykonuje około 8760 cykli rocznie. Standardowy grzejnik wytrzymuje krócej niż rok. Wersja z zaciskaniem wewnętrznym wytrzyma około dwóch i pół roku. Spawana wersja wewnętrzna wytrzymałaby ponad pięć lat. W przypadku maszyny, która wykonuje cykle dziesięć razy na godzinę, pomnóż te cykle przez dziesięć. Standardowy grzejnik ulega awarii po około miesiącu. Spawana wersja wewnętrzna wytrzymuje prawie sześć miesięcy. Ta różnica jest ogromna jak na linię produkcyjną.
Kolejnym interesującym wnioskiem z testów jest postęp stanu awaryjnego. Standardowe grzejniki nagle przestały działać. W jednym cyklu zadziałały, w następnym nie. Wewnętrzne grzejniki przyłączeniowe wykazały inne zachowanie. Ich oporność elektryczna rosła powoli przez tysiące cykli, zanim doszło do awarii. Ten stopniowy wzrost może zostać wykryty przez kontroler monitorujący rezystancję lub prąd. Powolny dryf daje znaki ostrzegawcze przed całkowitym zatrzymaniem. Konserwację można zaplanować, a nie reagować.
Temperatura również odgrywa rolę. Przy wyższych temperaturach roboczych zwiększa się różnica między standardowymi i wewnętrznymi konstrukcjami połączeń. Przy temperaturze 500 stopni standardowy test grzejnika został zatrzymany już po 3000 cyklach z powodu wielokrotnych awarii. Spawana wersja wewnętrzna wytrzymała 25 000 cykli bez żadnych usterek. Izolacja MgO pozostaje stabilna, ale w podwyższonych temperaturach naprężenia mechaniczne są znacznie wyższe. Połączenie wewnętrzne lepiej radzi sobie z tymi naprężeniami.
Praktyczny wniosek z tych danych jest taki, że okres zwrotu inwestycji w grzejnik z podłączeniem wewnętrznym jest często bardzo krótki. Dodatkowy koszt może wynosić dziesięć lub dwadzieścia dolarów za grzejnik. Koszt jednego nieplanowanego zatrzymania produkcji może sięgać setek lub tysięcy dolarów. Nawet jeśli wewnętrzny grzejnik uniemożliwia tylko jeden postój w roku, zwróciło się to wielokrotnie.
W przypadku wszelkich zastosowań obejmujących ponad 5000 cykli termicznych rocznie, projekt wewnętrznego połączenia przewodów, zwłaszcza w wersji spawanej, jest poparty mocnymi dowodami. Wiele dużych zakładów produkcyjnych przeszło całkowicie na tę konstrukcję ze względu na urządzenia o dużej cykli pracy. Dane przekonały ich, że wyższe koszty początkowe są w rzeczywistości środkiem oszczędnościowym w dłuższej perspektywie.
