Κατανόηση και διαχείριση παραλογισμών σε ενιαίες μονάδες κύκλου με απομόνωση με άζωτο
1. Σφάλματα συστήματος αερίου
Το πιο κρίσιμο είδος σφάλματος σε φιλικές προς το περιβάλλον αεριούχες μονάδες κύκλωμα είναι σχετικό με το σύστημα αερίου, κυρίως περιλαμβάνοντας διαρροές αερίου και ανωμαλίες πίεσης. Οι διαρροές αερίου σε μονάδες κύκλωμα με αερίωση αζώτου προέρχονται κυρίως από τη γήρανση υλικών σφραγίσεως και ελλείψεις στην διαδικασία συγκόλλησης. Οι στατιστικές δείχνουν ότι περίπου το 65% των σφαλμάτων διάρροης αερίου σχετίζονται με τη γήρανση δαχτυλιδιών O, ενώ το 30% προκαλείται από ανεπαρκή συγκόλληση. Η διάρροη αερίου επηρεάζει όχι μόνο την αποτελεσματικότητα της απομόνωσης, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει προβλήματα ασφάλειας σε ακραίες συνθήκες. Όταν η συγκέντρωση αζώτου αυξάνεται, οδηγώντας σε μείωση της συγκέντρωσης οξυγόνου στο περιβάλλον κάτω από το 19,5%, μπορεί να προκληθεί ασφυξία, δημιουργώντας απειλή για την ασφάλεια του προσωπικού.
Οι ανωμαλίες πίεσης αντιπροσωπεύουν άλλο ένα συνηθές σφάλμα, κυρίως λόγω αποτυχιών ρύθμισης ελεκτρομαγνητικών βαλβίδων ή αποτυχιών σφραγίσεως. Η λειτουργική πίεση των μονάδων κύκλωμα με αερίωση αζώτου είναι συνήθως διατηρούμενη μεταξύ 0,12 και 0,13 MPa, με την απολυτή πίεση να μην υπερβαίνει τα 0,2 MPa. Όταν η πίεση μειώνεται κάτω από το 90% της αναφερόμενης τιμής (περίπου 0,11 MPa), η αποτελεσματικότητα της απομόνωσης του συστήματος μειώνεται σημαντικά, απαιτούμενη άμεση αναπλήρωση ή συντήρηση. Κάτω από συνθήκες υψηλής τάσης, η ηλεκτρική αντοχή του αζώτου εμφανίζει «φαινόμενο βουνού», όπου η σχέση μεταξύ πίεσης και απομόνωσης είναι γραμμική μόνο σε ομοιόμορφα ή ελαφρώς μη ομοιόμορφα ηλεκτρικά πεδία, κάνοντας τον έλεγχο της πίεσης πιο περίπλοκο.
Για την αντιμετώπιση σφαλμάτων συστήματος αερίου, οι σύγχρονες φιλικές προς το περιβάλλον μονάδες κύκλωμα είναι συνήθως εξοπλισμένες με προηγμένα συστήματα παρακολούθησης αερίου, συμπεριλαμβανομένων αισθητήρων πίεσης, ανιχνευτών διαρροής αερίου και μονάδων παρακολούθησης υγρασίας. Για παράδειγμα, η τεχνολογία αισθητήρων χωρίς σύρματα επιτρέπει πολυδιάστατη πραγματικοχρόνια παρακολούθηση της θερμοκρασίας, πίεσης, διαρροής και περιεχομένου υγρασίας μέσα στο αεριοδέχτη, ενισχύοντας σημαντικά τις δυνατότητες προειδοποίησης για σφάλματα. Οι πρακτικές εφαρμογές δείχνουν ότι η εγκατάσταση τέτοιων συστημάτων παρακολούθησης μπορεί να μειώσει το ποσοστό σφαλμάτων διάρροης αερίου κατά πάνω από το 75% και να επεκτείνει τους κύκλους συντήρησης της εξοπλισμού στα 3-5 χρόνια.
2. Σφάλματα σχετικά με το ηλεκτρικό πεδίο
Η μερική διάβρωση και κατάρρευση λόγω μη ομοιόμορφης κατανομής ηλεκτρικού πεδίου είναι η δεύτερη μεγάλη κατηγορία σφαλμάτων σε φιλικές προς το περιβάλλον αεριούχες μονάδες κύκλωμα. Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι η απομονωτική ισχύς του αζώτου είναι μόνο περίπου το ένα τρίτο αυτής του αερίου SF₆. Σε μη ομοιόμορφα ηλεκτρικά πεδία, η απομονωτική απόδοση του αζώτου επιδεινώνεται σημαντικά, καθιστώντας το ευάλωτο σε φαινόμενα διάβρωσης.
Συγκεκριμένες εκδηλώσεις σφαλμάτων σχετικά με το ηλεκτρικό πεδίο περιλαμβάνουν διάβρωση στους συνδετικούς σκρους, καταστροφή του ηλεκτρικού πεδίου γύρω από τις φλάντζες και επιφανειακές φασερίσεις στους απομονωτές. Οι έρευνες δείχνουν ότι η μέγιστη ένταση ηλεκτρικού πεδίου σε αυτά τα σημεία σφάλματος μπορεί να φτάσει τα 5,4 kV/mm, πολύ πέρα από τα πρότυπα ασφάλειας. Για παράδειγμα, η εγκατάσταση καταστρωματικών κατασκευών στις κεφαλίδες των σκρουων μπορεί να μειώσει την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στα 2,3 kV/mm, μειώνοντας σημαντικά τον κίνδυνο διάβρωσης.
Οι αιτίες των σφαλμάτων σχετικά με το ηλεκτρικό πεδίο περιλαμβάνουν κυρίως τρεις παράγοντες: πρώτον, η χαμηλή απομονωτική ισχύς του αζώτου (περίπου το ένα τρίτο του SF₆), που απαιτεί πιο ακριβή σχεδιασμό ηλεκτρικού πεδίου, δεύτερον, η πολύπλοκη εσωτερική δομή του αεριοδέχτη, που εύκολα δημιουργεί σημεία συγκέντρωσης ηλεκτρικού πεδίου, και τρίτον, ο συμπαγής σχεδιασμός των φιλικών προς το περιβάλλον μονάδων κύκλωμα, που συνήθως έχουν μικρότερες αποστάσεις ανάμεσα στα φάσεις ή τη γη από τις παραδοσιακές εγκαταστάσεις, επιδεινώνοντας τη μη ομοιόμορφη κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου. Στις φιλικές προς το περιβάλλον μονάδες κύκλωμα, η ατμοσφαιρική απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδιαγωγών και των φάσεων ή της γης είναι συνήθως μικρότερη από 125 mm, πολύ μικρότερη από τα πάνω από 350 mm στις μονάδες με αερίωση SF₆, κάνοντας τον έλεγχο του ηλεκτρικού πεδίου ιδιαίτερα σημαντικό.
Η αντιμετώπιση των ζητημάτων του ηλεκτρικού πεδίου απαιτεί βελτιώσεις στο σχεδιασμό. Η χρήση απομονωτικών μανίκων ίσης δυναμικής και η βελτίωση των σχεδίων των φλάντζες και των συνδετικών μέσω προσομοιώσεων ηλεκτρικού πεδίου μπορεί να μειώσει τον κίνδυνο μερικής διάβρωσης. Επιπλέον, η αύξηση των ακτίνων των ηλεκτρόδων (R γωνίες) και η χρήση γύρων μπάρων για τη μείωση του συντελεστή μη ομοιόμορφης κατανομής του ηλεκτρικού πεδίου είναι επίσης αποτελεσματικές μέθοδοι. Κατά την κατασκευή, είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί ότι η επιφανειακή ένταση ηλεκτρικού πεδίου των ζωντανών μέρων και των απομονωτών πληροί τα πρότυπα απαιτήσεις, ειδικά η έλεγχος της μερικής διάβρωσης των συστατικών εποξυδικών.
3. Σφάλματα λόγω προβλημάτων διάθερμανσης
Το τρίτο μεγάλο είδος σφάλματος που αντιμετωπίζουν οι φιλικές προς το περιβάλλον αεριούχες μονάδες κύκλωμα είναι η υπερθέρμανση λόγω ανεπαρκούς διάθερμανσης. Η απόδοση διάθερμανσης του αζώτου είναι σημαντικά ανώτερη από αυτή του αερίου SF₆, ένα χαρακτηριστικό που είναι ιδιαίτερα εμφανές υπό συνθήκες υψηλής φορτίας. Όταν η ροή ρεύματος υπερβαίνει τα 2100 A, η δυνατότητα διάθερμανσης των μονάδων κύκλωμα με αερίωση αζώτου γίνεται ανεπαρκής, εύκολα οδηγώντας σε γήρανση των υλικών απομόνωσης και σε αποτυχίες συνδέσεων.
Συγκεκριμένες εκδηλώσεις ανεπαρκούς διάθερμανσης περιλαμβάνουν υπερθέρμανση των συνδέσεων καλωδίων, αύξηση της θερμοκρασίας στις συνδέσεις μπάρων και άνθρακασία των υλικών απομόνωσης. Για παράδειγμα, μια σοβαρή ατύχημα με καύση συνδέσεως καλωδίου αναλύθηκε και αποδείχθηκε ότι προκλήθηκε από συνδυασμό κακής εγκατάστασης και ανεπαρκούς διάθερμανσης. Σε μακροχρόνια λειτουργία, η υπερθέρμανση οδηγεί σε μείωση της απόδοσης των υλικών απομόνωσης, δημιουργώντας έναν κακό κύκλο που τελικά οδηγεί σε σύνδεση κατά μήκος ή εκρήξεις.
Οι αιτίες των προβλημάτων διάθερμανσης περιλαμβάνουν κυρίως τρεις πτυχές: πρώτον, η θερμοκαταναλωτική διακατανομή του αζώτου είναι μόνο το ένα τέταρτο αυτής του αερίου SF₆, προκαλώντας κακή θερμοκαταναλωτική διακατανομή, δεύτερον, ο συμπαγής σχεδιασμός των φιλικών προς το περιβάλλον μονάδων κύκλωμα περιορίζει το χώρο του αεριοδέχτη, περιορίζοντας τη φυσική συνειρμοσύνη ψύξης, και τρίτον, η θερμότητα που παράγεται κατά τη λειτουργία υψηλής φορτίας είναι δύσκολο να διασπαστεί αποτελεσματικά, οδηγώντας σε τοπική αύξηση της θερμοκρασίας.
Τα τελευταία χρόνια, έχουν εμφανιστεί διάφορες καινοτόμες λύσεις για την αντιμετώπιση των προβλημάτων διάθερμανσης. Οι επιφανειακές επενδύσεις ψύξης με ακτινοβολία μπορούν να μειώσουν την επιφανειακή θερμοκρασία των μονάδων κύκλωμα κατά 30,9°C κατά τη διάρκεια της ημέρας, παρέχοντας καλές μηχανικές ιδιότητες, αντιστάθμιση της γήρανσης και αντιστάθμιση της στάλαξης. Τα αναπτυγμένα εξελιγμένα συστήματα ψύξης και ξηρασίας, μέσω συντονισμένης λειτουργίας ανεμιστήρων και ξηραντήρων, μπορούν να μειώσουν τη θερμοκρασία των μονάδων κύκλωμα κατά 40% και την ξηρασία κατά 58%, επιτυγχάνοντας αποτελεσματικά την επίλυση των προβλημάτων ανεπαρκούς διάθερμανσης. Επιπλέον, η βελτίωση του σχεδιασμού αερισμού του αεριοδέχτη και η χρήση υλικών απομόνωσης με υψηλή θερμοκαταναλωτική διακατανομή είναι κοινές μεθόδους βελτίωσης.
4. Σφάλματα μηχανικών συστατικών
Το τέταρτο συνηθές σφάλμα σε φιλικές προς το περιβάλλον αεριούχες μονάδες κύκλωμα είναι η αποτυχία μηχανικών συστατικών, περιλαμβανομένων της αποτυχίας του μηχανισμού λειτουργίας, της συνήθειας των μεταφορικών μέρων και της γήρανσης των συστατικών σφραγίσεως. Παρόλο που ο σχεδιασμός του σφραγισμένου αεριοδέχτη μειώνει την επίδραση των υγρών περιβάλλοντος στα μηχανικά συστατικά, ο μακροχρόνιος σφραγισμός μπορεί επίσης να οδηγήσει σε συσσώρευση υγρασίας εσωτερικά, επηρεάζοντας την αξιοπιστία του μηχανισμού λειτουργίας.
Συγκεκριμένες εκδηλώσεις μηχανικών σφαλμάτων περιλαμβάνουν αδυναμία ανοίγματος ή κλεισίματος, συντριπτική αδυναμία των ελατηρίων και συνήθεια των μεταφορικών αξόνων. Για παράδειγμα, έχουν καταγραφεί πολλά περιστατικά αποτυχίας του μηχανισμού λειτουργίας λόγω γήρανσης των μηχανικών συστατικών, συνήθως σχετιζόμενα με μακρά περίοδο αδράνειας ή ανεπαρκή συντήρηση. Στις φιλικές προς το περιβάλλον εγκαταστάσεις, τα μηχανικά σφάλματα μπορεί επίσης να σχετίζονται με το συμπαγή εσωτερικό χώρο του αεριοδέχτη και το πολύπλοκο σχεδιασμό των συστατικών.
Οι αιτίες των μηχανικών σφαλμάτων περιλαμβάνουν κυρίως: πρώτον, ο μακροχρόνιος σφραγισμός μπορεί να επηρεάσει την κατάσταση λιπαντ
