Способ определения долговечностиРЕзиСТиВНОгО элЕМЕНТА ТРубчАТОгОэлЕКТРОНАгРЕВАТЕля Советский патент 1981 года по МПК H05B3/48 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для прогнозирования долговечности трубчатых электронагревателей С.ТЭН).

Известен способ прогнозирования долговечности металлических нагревателей сопротивления и резистивных элементов ТЭН , при котором о долговечности судят по величине окисления проволоки нагревательной спирали. В качестве критической величины окисления для хромоникелевых сплавов принимают отношение толщины окисленного слоя к -диаметру проволоки, которая является величиной постоянной. При окислении 20% площади поперечного сечения резистивного элемента это отношение равно величине 0,0525 l..

Недостатком этого способа является невозможность измерения величины окисленного слоя резистивного элемента, запрессованного в изоляционный наполнитель, а также невозможность расчета скорости окисления в конкретных рабочих условиях по измерению электросопротивления в горячем состоянии, так как химический состав сплава резистивного элемента при работе ТЭН меняется. Другим существенным недостатком способа является то, что

отношение толщины окисленного слоя к диаметру проволоки не является постоянным для ТЭН с различными рабочими температурами спиралей, качеством сплавов и изоляционного наполнителя, степенями деформации элемента. Экспериментально установлено, что перечисленные факторы существенно влияют на изменение электросопротивления резистивного элемента в горячем состоянии, которое меняется к моменту выхода резистивного элемента из строя в пределах от 2 до 10%.

Известен также способ определения долговечности резистивного элемента трубчатого электронагревателя, при котором в процессе работы периодически устанавливсцот относительное уменьшение содержания хрома в резистивном элементе и измеряют значения электросоцротивления резистивного элемента в горячем и холодном состоянии, которые сравнивают с предельно допустимыми значениями, и определяют долговечность 2.

Недостатком данного способа является отсутствие аналитической зависимости для определения долговечности резистивного элемента ТЭН.

Цель изобретения - увеличение точности определения долговечности резистивного элемента ТЭН за период, не превышающий 30% времени работы ТЭН, а также снижение затрат на проведение контрольных испытаний ТЭН.

Для достижения указанной цели заМеры электросопротивления резистивного элемента в горячем и холодном состоянии производят в течение 3003000 ч работы электронагревателя, после чего вычисляют отношения электросопротивлений .в холодном и горячем состояниях для каждого замера (f), строят графическую зависимость полученных значений во времени и на.ходят частотное решение зависимости типа f С - Кг, где С, К, b - безразмерные коэффициенты J tr - время работы, ч; определяют время долговечности резистивного элемента по формуле

0,785, d где d диаметр проволоки резистивно го элемента, мм; f - производная от f. Пример 1. Определяем долговечность резистивного элемента ТЭН с диаметром проволоки d О,3 мм и температурой по спирали 1200°С. Элек тросопротивления резистивного элемента в холодном и горячем состоянии измеряем периодически в течение 800 ч. Данные замеров и рассчитанных отношений измеренных величин приведе ны в табл, 1. Таблица 1 С помощью метода наименьших квад ратов определяли числовые значения коэффициентов в формуле f С - К С получили, С 0,96, 1, К 387,-1 Тогда f 375- 10- и t 1900. Факти -чески ТЭН вышел, из строя после 2108 ч работы. Пример 2. Определяем долго вечносуь резистивного элемента ТЭН.

с диаметром проволоки d 0,32 мм и температурой на спирали . электросопротивления резистивного элемента в холодном и горячем состоянии измеряем периодически в течение 3000 ч. Данные замеров и рассчитанных отношений приведеныв табл. 2;

Таблица 2, После проведения расчетов получаем, что время долговечности резистивного элемента ТЭН должно составлять 43500 ч. Фактическая наработка ТЭН составляет 25000 ч, ТЭН продолжает работу. Измерения электросопротивлений ТЭН в холодном и горячем состояниях в течение менее 300 ч работы электронагревателей недостаточны для установления зависимости отношений измеренных значений от времени согласно предлагаемому способу. Увеличение длительности процесса измерений более 3000 ч вызывает перерасход. электроэнергии при испытаниях ТЭН и практически не влияет на повьлшение точности определения их долговечности. Формула изобретения Способ определения долговечности резистивного элемента трубчатого электронагревателя, при котором в процессе работы периодически измеряют значения электросопротивления резистивного элемента в горячем и холодном состоянии, которые сравнивают с предельно допустимыми значениями, и по ним определяют долговечность, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности определе,ния долговечности, замеры производят в течение 300-3000 ч работы электронагревателя, после чего вычисляют отношения электросопротивлений в холодном и горячем состояниях для 5 830 кажцого замера (f), устанавливают зависимость этого отношения от времени работы по формуле f С - Kt, где г А L ; «Г;°А . b . 0,4-2,0; Г- время работы, ч, и опредаляют время долговечности i eзистивногр элемента по формуле о 7Й t п ,1зде диаметр проволоки резистив-Ю НОГО элемента, мм; f - производная от f. 6 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1- Фельдман И.А., Гутман М.Б., рубин г.к. и Шадрин Н.И. Расчет и конструирование нагревателей электро„ечей сопротивления. М.-Л.. Энер„„„и iqcjr -, лп ГИЯ , , С. чи. 2. Starr С.О. Evalnation of an 80 Ni - 20Cr АПоу in Enclosed Нздting Element Jornai of Testing and Evaluation, ITEVA, vol 3. № 2, 1975, p. 125-132.