Ограничаване на конденз в шкафове за електроапаратура

ЕлектроапаратурaСп. Инженеринг ревю - брой 3/2017 • 15.05.2017

Ограничаване на конденз в шкафове за електроапаратура
Ограничаване на конденз в шкафове за електроапаратура

Eлектрическото и електронното оборудване, както и отделни уреди, обикновено се монтират в електрически шкафове, проектирани така, че да осигуряват защита срещу въздействията на околната среда. Но дори и в запечатани шкафове, влагата и водата могат да проникнат вследствие на множество обстоятелства.

След като вече е вътре в шкафа, тази вода започва да се акумулира – и във вид на капчици върху самите уреди и компоненти, и във вид на цели локви на дъното на шкафа.

За решаването на този проблем се използват редица методи за премахване на конденза и отвеждане на влагата. И въпреки това, дори и малки количества остатъчна влага във въздуха или в течно състояние могат да доведат до скъпоструващи повреди на компоненти, да съкратят очаквания им срок на експлоатация и като цяло да се отразят неблагоприятно върху техните работни характеристики.

За подобряване защитата на компоненти и уреди от конденз е необходимо ново, всеобхватно решение - ефективно, нескъпо и такова, което да може да се прилага в почти всякакви производствени условия.

Проблеми, свързани с конденза
Кондензът се появява, когато влажен въздух се охлади или влезе в съприкосновение с охладена повърхност, като и в двата случая температурата трябва да е равна или по-ниска от точката на насищане на въздуха с водни пари, наречена още точка на оросяване.

При тази температура въздухът не може повече да задържа влагата и водните пари започват да кондензират във вид на капчици и да се отлагат върху наличните повърхности. Когато температурата спадне под точката на замръзване, водните пари кондензират във вид на скреж.

При образуването на конденз по повърхностите на чувствителни електрически и електронни устройства, монтирани в шкаф, възникват редица проблеми.

Корозията е един от типичните – тя води до повишаване на електрическото съпротивление, което на свой ред води до отделяне на допълнителна топлина и съответно до влошаване и непостоянство на работните характеристики на засегнатото устройство.

Освен това от корозията може да се стигне и до ръжда по важни електрически компоненти, което увеличава риска от къси съединения, както и от опасното образуване на електрическа дъга и искрене.

За да се осигури оптималният срок на експлоатация на компонентите, трябва да се вземат предпазни мерки, които да предотвратяват възникването на условия, водещи до такива вредни явления.

Макар и пълното предотвратяване на конденза да е идеалният вариант, условията, които водят до появата му, трудно могат да се контролират. Множество източници могат да са причина за образуването на конденз – той възниква при най-разнообразни условия и производствени операции.

Там, където се извършва отмиване в закрити помещения например, е възможно съдържащият сапунени смазки поток под налягане да проникне около изолиран отсек с компоненти до уплътненията му.

Друг пример са случаите, при които кабелни канали или тръби не са изолирани или захванати добре и тогава кондензът, който се образува вътре в тях, ще се стича директно в шкафа. Но дори и при спазването на всички монтажни правила, винаги могат да се появят течове.

В мокра или влажна среда, всеки път щом вратата на шкафа се отваря – при нужда от ремонт или редовна сервизна поддръжка – влагата прониква вътре. И тъй като компонентите в шкафа отделят топлина, загретият въздух може да поеме и задържи дори още повече влага.

След изключване на захранването, при по-ниските нощни температури или при застудяване навън вследствие на студен дъжд и други фактори, повърхностите на шкафа се охлаждат до температурата на точката на оросяване и започва образуването на конденз.

Големите разлики между температурите във и извън шкафа могат да доведат и до разлика в налягането, при което вода ще се просмуква през кабелните входове и/или през различните уплътнения.

Най-добрият начин за борба с тези явления е да се използва устройство, което да премахва конденза от таблото и от монтираните вътре в него компоненти. Но намирането на ефективно и едновременно с това достъпно решение, се оказва трудна задача.

Решения
Престоите поради повреди на електрически компоненти могат да струват скъпо. Обикновено повредите се случват по време на активния производствен цикъл. Персоналът, отговорен за поддръжката, трябва да прекъсне обичайната си работа и да възстанови производството.

В такива случаи на авариен ремонт, цялото внимание се съсредоточава върху решаването на спешните проблеми, възникнали поради влагата в шкафовете. След като аварията веднъж се отстрани, редовната поддръжка после се осъществява през по-дълги интервали или се пренебрегва.

А това създава условия за нови повреди в бъдеще. Когато поддръжката се осъществява с подобен ритъм – от една авария до следващата – екипите се сблъскват с проблеми, които иначе лесно могат да бъдат предотвратени. Производствени загуби, повредена продукция, аварийни ремонти и разходи за компоненти – всичко това може бързо да се натрупа и превърне в затворен цикъл.

Технолозите и специалистите по системите за управление са изпробвали много начини да заобиколят проблема с конденза, но повечето от тях се оказват неефективни. Монтирането вътре в таблото на светеща електрическа крушка или пък пробиването на отвори, откъдето да изтича кондензът, не дават адекватно решение на проблема.

В различните производства са изпробвани множество варианти за изсушаване на електрически шкафове и моторни отделения, в това число изсушители на въздуха, нагреватели, нагреватели с вентилатор, вихрови охладители и климатици.

А електрониката работи най-добре и служи най-дълго, когато е на студено и на сухо. Нагревателите и светещите крушки създават нагрята, влажна среда и затова те не водят до подобряване на положението по отношение на ранното дефектиране на компонентите.

Външни системи за изсушаване на въздуха
В много предприятия проблемът с конденза се решава успешно чрез пречистване на затвореното пространство с въздух, изсушен в отделна за тази цел система.

Такава система за изсушаване може да създаде напълно суха атмосфера в ограничен обем, като премахне от нея водните пари и други вредни съставки, като фини капчици компресорни масла и твърди частици.

Всякаква влага, която проникне в шкафа, бива бързо изпарявана от сухия пречистващ въздушен поток, подаван от системата. Това е сгъстен въздух, който се филтрира и изсушава на два етапа. Първо, коалесцентен филтър премахва 99,99% от капчиците течност и твърдите частици с размер над 0,01 микрона.

Течните съставки отиват на дъното на шкафа или отделението и се източват през автоматичен механизъм. После сгъстеният въздух минава през мембранен модул, състоящ се от сноп кухи мембранни влакна, които са пропускливи за водните пари.

Когато сгъстеният въздух преминава през централното каналче на тези влакна, водните пари се отлагат по вътрешните му стени, а сухият въздух излиза от другия край. Малка част от този въздух се пренасочва в пространството между влакната, за да премахне влагата, която се натрупва от външната им страна.

След това уловените водни пари се изхвърлят в атмосферата в газообразно състояние. Така изсушеният въздух се насочва по въздуховод вътре в шкафа, за да извърши пречистването, като влагата се превръща в пари, които се извеждат от долната част на шкафа.

Системата, комбинираща коалесцентен филтър и мембранен модул, осигурява на изхода си въздух с точка на оросяване -22°C при входящ въздух наситен с водни пари при 38°C и налягане приблизително 7 бара. Температурата на въздуха на входа може да е в границите от 4 до 49°C, а налягането може да се колебае от 4 до 10 бара.

Хидродинамичното и изходното налягане се контролират чрез вграден отвор. Системата е достатъчно устойчива и може да издържи и да работи при тежки условия, в които миенето е интензивно. Коалесцентният филтър може да се монтира и демонтира, което улеснява поддръжката.

Има функция за автоматично източване на събралата се течност, така че филтърът може да продължи да извлича течните съставки от въздуха неограничено дълго време без да се влоши неговият КПД или пропускателната му способност.

Предимства на външните системи за изсушаване на въздуха
Единствената необходима поддръжка на тези системи е периодичната подмяна на филтъра. Това обикновено се прави без инструменти, като корпусът на филтъра просто се развие и се смени активният елемент (кръглото уплътнение може да се маха със специален инструмент, което минимизира нуждата от резервни уплътнения).

В цялата конструкция на системата няма движещи се части, което я прави изключително надеждна и безшумна при работа. Първоначалните инвестиционни разходи за една такава система за изсушаване на въздуха в шкафове са минимални, разходите за поддръжка също са сравнително ниски, особено като се сравнят с цената на компонентите, които се предпазват.

Външните системи за изсушаване ефективно намаляват съдържанието на вода във въздуха в шкафа и могат да се ползват 24 часа на ден, 7 дни в седмицата, дори и по време на честото миене в хранително-вкусовата промишленост например.

Не е необходим ток, нито хладилен агент, само малък поток сгъстен въздух. Също така системата за изсушаване на въздуха не вкарва допълнително топлина в шкафа.

Нагреватели и нагреватели с вентилатор
Поставянето на нагревател или светеща крушка в електрическия шкаф е може би най-простият начин за изсушаването му. Използването на нагревател води до повишаване на температурата вътре; повишава се също и влажността, но количеството на водните пари като абсолютна стойност остава същото.

Ако се изключи захранването или пък нагревателят или крушката изгори, температурата спада до тази на околната среда и водните пари могат да кондензират, от което ще последват проблеми за компонентите вътре в шкафа. Високата влажност води до съкращаване на срока на експлоатация на много електрически компоненти.

Аналогично, захранването към източника на топлина трябва да се спре, докато се извършва миене, а това също увеличава възможността да се образува конденз вътре в шкафа. Освен това, топлината от крушката може да причини преждевременно дефектиране на компоненти.

На някои места използват вентилатор за издухване на топлия въздух вън от шкафа. Вентилаторът обаче е още един допълнителен компонент в системата, който консумира енергия, може да се повреди и заради него са необходими отвори, откъдето също може да навлезе влага.

Вихрови охладители
Вихровият охладител е механично устройство, което разделя газ/въздух под налягане на топъл и студен поток. Студеният въздушен поток, на свой ред, се прекарва през електрическия шкаф, за да премахне водните пари. Основният елемент при тези охладители е вихровата камера във вид на тръба, в която се подава газ/въздух под налягане.

В единия край на тръбата има конична дюза и само външният слой въздух, който е студен, излиза през нея. Тъй като студеният въздух е с по-малко съдържание на водни пари от въздуха в съответната среда, количеството на водните пари вътре в шкафа намалява. За съжаление експлоатационните разходи за един вихров охладител са твърде високи.

Типичният модел осигурява въздух с дебит около 0,23 куб. м/мин. и изисква компресор с изходна мощност 2 конски сили (1,5 kW), което води до значително потребление на енергия.

Изсушители на въздуха и климатици
Изсушителите премахват водните пари от въздуха и поддържат една и съща температура на средата, докато климатиците премахват водните пари и охлаждат въздуха. Недостатък на изсушителите е, че заемат ценно пространство вътре в шкафа.

Климатиците пък консумират значително количество електроенергия и в тях има хладилен агент, което е потенциално опасно за средата. Освен това имат и движещи се части, а това може да е проблем при поддръжката.

Изсушителите биват три вида – механични/охладителни, електронни и химични. Първият вид се използват най-често, като действието им се базира на изтеглянето на влажния въздух върху охладена намотка посредством малък вентилатор.

Тъй като по този начин наситеността на водните пари се увеличава, те кондензират върху намотката и се оттичат в събирателен съд. Вторият вид изсушители използват елемент на Пелтие за осигуряване на охладена повърхност, върху която водните пари да кондензират.

Предимство на този вид изсушители е, че са много леки и нямат механичен компресор. Сухите химични изсушители не са често прилагано решение, тъй като трябва да се подменят на определен период от време, което изисква разходи освен за поддръжка и за обезвреждане на отпадъчните отработени материали.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top