腐زدن و روشهای محافظتی در جداکنندههای ولتاژ بالا
سیخکنندههای فشار بالا به طور گستردهای استفاده میشوند و بنابراین افراد توجه زیادی به مشکلات احتمالی که ممکن است با آنها پیش بیاید، دارند. در میان انواع خرابیها، فرسودگی سیخکنندههای فشار بالا یک نگرانی اصلی است. در نظر گرفتن این وضعیت، این مقاله ترکیب سیخکنندههای فشار بالا، انواع فرسودگی و خرابیهای ناشی از فرسودگی را تحلیل میکند. همچنین علل فرسودگی سیخکنندهها را بررسی کرده و مبانی نظری و تکنیکهای عملی محافظت از فرسودگی را مطالعه مینماید.
۱. سیخکننده فشار بالا و تحلیل فرسودگی
۱.۱ ترکیب ساختاری سیخکنندههای فشار بالا
یک سیخکننده فشار بالا از پنج بخش تشکیل شده است: پایه حمایتی، قسمت رسانا، دی الکتریک، مکانیسم انتقال و مکانیسم عملیات. پایه حمایتی پایه ساختاری سیخکننده را تشکیل میدهد و تمامی اجزای دیگر را به صورت واحد یکپارچه حمایت و ثابت میکند. قسمت رسانا اطمینان از رسانایی موثر جریان در مدار را فراهم میکند. دی الکتریکها عایق برقی بین بخشهای زنده و بخشهای زمین شده را فراهم میکنند. مکانیسم انتقال از طریق دی الکتریک حرکت را به تماسها منتقل میکند و امکان عملیات باز کردن و بستن سیخکننده را فراهم میآورد.
برای اطمینان از ایمنی، سیخکنندهها باید یک فاصله باز قابل مشاهده داشته باشند و عایق قابل اعتمادی بین تمام نقاط قطع وجود داشته باشد. سیخکنندههای خارجی باید تحت شرایط مختلف محیطی مانند باد، باران، برف، گرد و غبار و آلودگی هوا عملیات باز کردن و بستن را به طور مطمئن انجام دهند. علاوه بر این، باید یک قفل مکانیکی قابل اعتماد بین سیخکننده و سوئیچ زمینگیری نصب شود تا اپراتورها دنبالهای از عملیات ایمن را دنبال کنند.
به عنوان مثال، سیخکنندههای فشار بالا نیازی به عملیات سریع در باز کردن یا بستن ندارند، بنابراین میتوانند مستقیماً توسط موتور به حرکت درآیند. در مقابل، سیخکنندههای مدار (فشار بالا یا پایین) طراحی شدهاند تا مدار را تحت بار متصل یا قطع کنند و باید به سرعت عمل کنند—باز کردن یا بستن آهسته یا تدریجی موجب ایجاد القایی میشود. بنابراین، سیخکنندههای مدار از موتورهای ذخیرهکننده انرژی ترکیبی با فنرهایی که انرژی جنبشی را ذخیره میکنند و در زمان لزوم آن را آزاد میکنند، استفاده میکنند.
۱.۲ طبقهبندی فرسودگی سیخکنندهها
بر اساس گزارشها، فرسودگی سیخکنندههای فشار بالا به طور کلی تحت تأثیر دما و رطوبت، آلودگیهای اتمسفری و گرد و غبار، خصوصیات مواد اجزا و فرآیندهای تولید قرار دارد. فلزات با آب و اکسیژن در اتمسفر واکنش نشان میدهند و دماهای بالا یا تغییرات دمایی بزرگ در طول روز این واکنش را تسریع میکنند. رطوبت و دمای بالا فرسودگی فلزات را به طور قابل توجهی تشدید میکنند و در مناطقی با این شرایط فرسودگی به طور خاص شدید میشود.
آلودگیهای اتمسفری شامل مواد فرساینده بسیار قوی است که با رطوبت روی سطوح فلزی ترکیب میشوند و الکترولیتهای اسیدی را تشکیل میدهند و در نتیجه فرسایش الکتروشیمیایی را تسریع میکنند. با توسعه سریع صنایع مصرف کننده انرژی در چین، آلودگی اتمسفر تشدید شده، باران اسیدی شدیدتر شده و سطح آلایندهها افزایش یافته که یک چرخه خودتکمیلی را ایجاد کرده و فرسودگی اجزای فلزی را تشدید میکند.
خود ماده نیز یکی از عوامل مهم تأثیرگذار بر فرسودگی است. برخی فلزات مقاوم به فرسودگی هستند، در حالی که دیگران به فرسودگی ناشی از رطوبت آسیبپذیر هستند؛ بنابراین انتخاب ماده مستقیماً تعیینکننده آسیبپذیری به فرسودگی است. در طول تولید، فشار نامتعادل یا گرمایش میتواند منجر به پتانسیل الکترودی نامتجانس شود و در نتیجه فرسودگی را تسریع کند. به عنوان مثال، تیرهای پایه سیخکنندهها غالباً با استفاده از روش گالوانیزه شدن داغ تولید میشوند، اما فرسودگی این تیرها رایج است—که به شرایط محیطی عملیاتی و کیفیت تولید در کارخانه مرتبط است.
اجزای کیفیت پایین ممکن است در معرض باران اسیدی یا اسپری شور باشند و در نتیجه در طول عملیات واکنشهای الکتروشیمیایی نشان دهند، بسیار ضعیف و شکننده شوند و تحت تنشهای خارجی شکسته شوند و در نهایت منجر به شکست کامل شوند.
۱.۳ خرابیهای ناشی از فرسودگی اجزای سیخکننده
از دیدگاه کوچک، فرسودگی ابتدا ظاهر محصول را تحت تأثیر قرار میدهد. فرسودگی شدید بیشترین گزارشهای کاربران را تشکیل میدهد، زیرا ظاهری که با رنگ زرد فرسودگی پوشیده شده است، تصویر روانی عدم ایمنی ایجاد میکند. علاوه بر این، فرسودگی میتواند منجر به تغییرات ابعادی یا کاهش در اجزای فلزی شود که منجر به آسیب یا شکست میشود.
اجزای چرخان و زنجیرههای انتقال ممکن است با موانع مواجه شوند؛ هر گونه مسدودی در مکانیسم میتواند باعث جمود کل دستگاه شود و در موارد شدید آن را غیرقابل استفاده کند یا حتی منجر به شکست زنجیرههای مرتبط شود.
فرسودگی همچنین به میزانی مقاومت تماس را افزایش میدهد. مقاومت تماس بالاتر منجر به گرم شدن در نقاط تماس میشود که در نتیجه فرسودگی فلزی را تسریع میکند و خطر خرابی رسانایی برقی را افزایش میدهد. تغذیهی مداوم در این شرایط میتواند منجر به سوختن شدید مدار سیخکننده فشار بالا شود و موجب حوادث ایمنی برقی با پیامدهای غیرقابل معکوس شود.
۲. تحلیل نظری و عملی سیخکنندههای فشار بالا
۲.۱ تحلیل فرسودگی اجزا
از آنجا که اجزای اصلی سیخکنندهها فلزی هستند، علل فرسودگی سیخکنندهها میتوانند به طور کلی به عنوان علل فرسودگی فلزات درک شوند. فرسودگی فلزات تحت تأثیر عوامل داخلی و خارجی است.
از نظر نظری، دما و رطوبت محیطی نرخ فرسودگی شیمیایی فلزات را تحت تأثیر قرار میدهند. علاوه بر این، ترکیب محلولهایی که با سطح فلزی تماس دارند و pH آنها نقشهای مهمی ایفا میکنند. این عوامل به طور اصلی مرتبط با آلودگیها و ذرات PM2.5 هستند که به سطح فلزی از اتمسفر چسبیدهاند.
عوامل داخلی شامل ویژگیهای فیزیکی-شیمیایی و میکروساختار خود مواد فلزی است. اگر یک قطعه از یک ماده آسیبپذیر به فرسودگی ساخته شده باشد، باید در نصب و موقعیت قاطع بیشتر دقت کرد، از جمله انتخاب دقیق محل نصب آن. فلزات واکنشپذیر به راحتی الکترونها را از دست میدهند، که منجر به از دست دادن ماده یا فرسودگی گالوانیک میشود. بنابراین، فرسودگی قاطعهای ولتاژ بالا غیرقابل جلوگیری است—فقط میتوان آن را از طریق اقدامات حفاظتی بیشینه کاهش داد.
به عنوان مثال، اتصالات دو طرف قاطع ولتاژ بالا باید محکم و قابل اعتماد باشند تا از فرسودگی قطعات جلوگیری شود. اتصالات بین قطعات فلزی اساسی و حیاتی هستند و نیاز به توجه خاصی دارند.
۲.۲ رویکردهای حفاظتی تئوری
از دیدگاه داخلی، انتخاب مواد با مقاومت فرسودگی برتر برای قطعات فلزی—در حالی که سایر نیازهای عملکردی را برآورده میکند—حفاظت اساسی علیه فرسودگی ارائه میدهد.
از دیدگاه خارجی، باید طراحیهای مقاوم در برابر آب و محدودکننده تماس را اجرا کرد تا تماس بین قطعات فلزی و هوای مرطوب یا عوامل ضار دیگر را به حداقل برساند، از مشکلاتی مانند انباشت آب و تماس بیش از حد با جو جلوگیری کند.
برای قاطع کلی، باید در دایرهها و پیوندهای انتقالی اقدامات مهر و موم و محافظت انجام شود تا از مسدود شدن ناشی از شرایط هوا یا ورود آب جلوگیری شود. لایههای محافظ قابل اطمینان باید روی سطوح اعمال شوند؛ لایههای مختلف باید بر اساس نوع فلز، عملکرد قطعه و محیط کار انتخاب شوند، همیشه با اولویت ایمنی، کارایی عملیاتی و اقتصادی.
مواد هدایتکننده که به صورت خارجی روی قاطعها اعمال میشوند باید با مشخصات قطعه مطابقت داشته باشند تا از افزایش مقاومت جلوگیری شود. وقتی که فرسودگی کلی شدید میشود، واحد باید برای نگهداری جدا شود: سطوح تماس تمیز شوند، پیچها تنظیم شوند و قطعات آسیبدیده تعمیر یا تعویض شوند.
استراتژیهای حفاظتی تئوری پایهای قوی برای پیشگیری عملی از فرسودگی ارائه میدهند، با اینکه نظریه و عمل به طور نزدیک به هم مرتبط هستند و به تدریج یکدیگر را تقویت میکنند.
۲.۳ تکنیکهای عملی حفاظت از فرسودگی
معمولاً، تماس ثابت به منبع تغذیه متصل میشود و تماس متحرک به بار. اما برای قاطعهای نصب شده در کابینهای دریافت با ورود کابل، منبع تغذیه به طرف تماس متحرک متصل میشود—که این کانفیگوراسیون به طور معمول "تغذیه معکوس" نامیده میشود.
در طول نگهداری روتین، باید به طور منظم بررسیهای عمومی انجام شود. این شامل تعمیرات کوچک یا آزمایشی است که معمولاً از طریق مدیریت پویا و اصول نگهداری روتین، با برنامهریزی تعمیرات هدفمند برای نقصها یا خطاها اجرا میشود.
در طول تعمیرات عمده، نگهداری مبتنی بر تجزیه انجام میشود، شامل بررسی جامع تجهیزات با تمرکز خاص بر قطعات فلزی آسیبپذیر به فرسودگی. قطعات آسیبدیده یا جایگزین یا با استفاده از تکنیکهای مناسب تعمیر میشوند.
باید به طور منظم مکانیزمهای داخلی را بررسی و تمیز کرد. دستهها و سایر پیوندهای انتقالی باید تمیز، پلمپ و لیوبریز شوند. لایههای محافظ باید روی سطوح خارجی فرسوده دوباره اعمال شوند و لیوبریز و دستگاههای محافظتی اضافی باید در دایرهها نصب شوند.
این روشهای نگهداری کلیدی باید به طور دقیق به مشخصات فنی و راهنماییهای سازنده پیروی کنند تا اطمینان حاصل شود که تجهیزات پس از خدمات عملکرد فنی اصلی خود را بازیابی میکنند. بر اساس دلایل فرسودگی مورد بحث در این مقاله، باید به طور منظم بررسیهای روتین در مناطق آسیبپذیر انجام شود و تعمیرات عمده در فواصل مشخص انجام شوند.
۳.نتیجهگیری
قاطعهای ولتاژ بالا نقش مهمی در زندگی روزمره با حل مشکلات تغییر مدار ایفا میکنند. اما فرسودگی این قاطعها میتواند منجر به نتایج جدی شود. بنابراین، باید از طریق تحقیقات تئوری و اجرای عملی اقدامات حفاظتی توسعه یافته تا اعمال ایمن و قابل اعتماد قاطعهای ولتاژ بالا ترویج یابد.
