Heriau Inswleiddio Trydanol mewn Gwresogyddion Cetris Cryogenig - Yr Hyn y Dylai Pob Peiriannydd ei Wybod
Mae'r inswleiddiad magnesiwm ocsid y tu mewn i wresogydd cetris yn ymddangos yn ddigon syml. Mae'n cadw'r wifren gwrthiant rhag cyffwrdd â'r wain fetel, gan atal siorts trydanol wrth ganiatáu i wres lifo o'r wifren i'r wain. Mewn-cymwysiadau tymheredd ystafell, mae hyn yn gweithio'n ddi-ffael. Ar dymheredd cryogenig, fodd bynnag, mae'r inswleiddiad yn dod yn un o'r cydrannau mwyaf hanfodol a bregus yn y system gyfan.
Mae magnesiwm ocsid purdeb uchel yn ynysydd trydanol a dargludydd thermol rhagorol. Mae'n cael ei gywasgu o amgylch y wifren ymwrthedd ar bwysedd uchel, fel arfer yn cyflawni dwysedd uwch na 3.2 gram y centimetr ciwbig. Ar y dwyseddau hyn, mae'r inswleiddiad yn darparu cryfder dielectrig sy'n ddigonol ar gyfer y rhan fwyaf o gymwysiadau diwydiannol wrth ddargludo gwres yn effeithlon o'r wifren ymwrthedd i'r wain.
Y broblem yw bod magnesiwm ocsid yn hygrosgopig. Mae'n amsugno lleithder o'r aer. Bydd unrhyw anwedd dŵr sy'n cael ei ddal y tu mewn i'r corff gwresogydd yn ystod gweithgynhyrchu, neu sy'n llifo trwy seliau amherffaith dros amser, yn cael ei amsugno gan y magnesiwm ocsid. Ar dymheredd ystafell, gallai'r lleithder hwn achosi gostyngiad bach mewn ymwrthedd inswleiddio, ond anaml y mae'n arwain at fethiant ar unwaith. Ar dymheredd cryogenig, mae'r sefyllfa'n newid yn ddramatig.
Pan fydd dŵr yn rhewi, mae'n ehangu tua naw y cant mewn cyfaint. Y tu mewn i'r magnesiwm ocsid cywasgedig, mae'r ehangiad hwn yn creu pwysau sy'n torri'r inswleiddiad. Mae'r toriadau yn creu bylchau sy'n lleihau cryfder dielectrig ac yn darparu llwybrau ar gyfer tracio trydanol. Unwaith y bydd olrhain yn dechrau, mae'r ymwrthedd inswleiddio yn gostwng yn gyflym, ac mae'r gwresogydd yn methu.
Mae'r ateb yn dechrau gyda gweithgynhyrchu. Mae gwresogyddion cetris premiwm ar gyfer gwasanaeth cryogenig yn defnyddio gweithdrefnau llenwi gwactod sy'n dileu bylchau yn y cywasgiad magnesiwm ocsid. Postio{3}}gweithgynhyrchu pobi-gweithrediadau ar 120 i 150 gradd Celsius yn cael gwared ar leithder gweddilliol cyn cludo. Mae selio hermetig gan ddefnyddio cysylltiadau cerameg i-metel neu gyfansoddion epocsi arbenigol yn atal lleithder rhag mynd i mewn yn ystod gwasanaeth.
Mae gwydr{0} i{1}}seliau metel gan ddefnyddio-nicel-aloi cobalt-haearn gyda chyfernodau ehangu thermol cyfatebol yn creu rhwystrau parhaol, gwactod-tynn. Mae'r morloi hyn yn cynnal eu cyfanrwydd trwy filoedd o gylchredau thermol, yn wahanol i seliau epocsi safonol sy'n diraddio â beicio tymheredd. Mae derbynwyr lleithder mewnol yn darparu amddiffyniad ychwanegol, gan amsugno unrhyw leithder gweddilliol o weithgynhyrchu neu ollyngiad munud dros fywyd y gwasanaeth.
Mae ymddygiad trydanol yr inswleiddiad hefyd yn newid ar dymheredd cryogenig. Mae magnesiwm ocsid safonol yn destun newidiadau crisialog cynnil ar y tymereddau hyn, a allai beryglu cryfder dielectrig pan fydd lleithder yn mynd i mewn yn ystod beicio thermol. Dyna pam mae profion ymwrthedd inswleiddio yn hanfodol ar gyfer cymwysiadau cryogenig. Mae profion a wneir yn chwarterol yn hytrach nag yn flynyddol yn nodi lleithder yn mynd i mewn cyn i gylchedau byr trychinebus ddatblygu.
Pan gaiff ei brofi'n oer, dylai gwresogyddion cetris mewn gwasanaeth cryogenig ddangos ymwrthedd inswleiddio uwchlaw 500 megohms. Os bydd gwerthoedd yn dirywio, mae'n dynodi bod lleithder yn mynd i mewn neu ddiraddiad inswleiddio sydd angen sylw ar unwaith. Mae'r duedd ar i lawr yn aml yn fwy addysgiadol nag un mesuriad. Mae monitro tueddiad gwrthiant dros amser yn datgelu newidiadau araf mewn ansawdd inswleiddio a chywirdeb y sêl.
Mae'r pwynt ymadael arweiniol yn arbennig o agored i leithder yn mynd i mewn. Mewn amgylcheddau oer, mae beicio thermol yn achosi anwedd yn y pwynt ymadael arweiniol pan fydd aer cynnes, llaith o'r gwresogydd yn cwrdd ag aer oer o'r tu allan. Mae terfyniadau cryogenig arbenigol yn atal y mathau hyn o fethiannau. Mae gwifrau plwm wedi'u hinswleiddio gan Teflon yn darparu gwell ymwrthedd lleithder na'r opsiynau gwydr ffibr neu PVC safonol, ond mae'n rhaid i hyd yn oed Teflon gael ei selio'n iawn i atal lleithder rhag gwywo ar hyd y dargludydd.
Ar gyfer cyfleusterau sy'n gweithredu systemau cryogenig lluosog, mae gweithdrefnau arolygu safonol yn lleihau'r risg o fethiant inswleiddio. Dylai archwiliad gweledol ganolbwyntio'n arbennig ar ardaloedd terfynu a chymalau wedi'u weldio, gan chwilio am afliwiad sy'n dangos gor-straen thermol neu gyrydiad sy'n awgrymu halogiad atmosfferig. Dylid cynnal profion ymwrthedd inswleiddio yn rheolaidd, gyda chanlyniadau wedi'u dogfennu i ddatgelu tueddiadau dros amser.
