保障加热器高性能运行 的十个技巧

保障加热器高性能运行 是使用加热器所必须关注的，许多工程师并没有过多考虑在其工艺和应用中运行的加热器可能产生的问题——除非这些加热器出现故障、需要大量维护或导致其他问题。不幸的是，加热器在许多应用中扮演着不可或缺的角色。因此，加热器问题很容易滚雪球一样累积并导致更大的麻烦。

遵循一些简单的技巧不仅可以减少出现加热器相关问题的可能性，而且实际上可能对加热系统效率有着的积极影响，并降低维护要求和成本。以下是保障加热器高性能运行和增加使用寿命的 10 种技巧。

技巧 1：防止加热器污染

污染是加热器故障的最常见原因。当加热器在循环过程中膨胀和收缩时，它们通常会吸收有机或导电材料。这会导致各个加热器绕组之间或加热器绕组与电气接地的外部加热器护套之间出现电弧故障。当允许在加热器的引线端聚集时，污染物还会导致电源引脚或端子之间的电气短路。因此，保持润滑剂、油、低温胶带或加工材料不与加热器的前端接触非常重要。这种情况下使用密封件会对加热器/加热元件 防止污染有所帮助。

      

技巧 2：保护引线和终端免受高温和过度移动

标准玻璃纤维绝缘导线可用于环境温度高达约 260°C (500°F) 的应用。如果引线暴露在较高温度下，应使用高温引线或陶瓷珠绝缘。加热器的未加热部分远离系统的加热区域延伸，使引线能够在有利的较低温度下运行。

当加热器安装在移动机械中时，必须固定引线以防止它们被损坏。应指定并使用铅保护选项，以实现对铅损坏的最佳保护。

      

技巧 3：加热器的选择和尺寸很重要

保障加热器高性能运行，加热器的瓦数应尽可能接近应用的实际负载要求，以限制开/关循环（见技巧 6）。对于装配零件应用，指定孔或替代应用特征尺寸以确保加热器和应用特征之间的最佳配合。紧密配合可最大限度地减少气隙并减少出现热点的情况。

      

技巧 4：将设备接地

将使用加热器的所有设备电气接地是常识和安全做法。接地设备有助于在加热系统发生电气故障时保护工厂和人员。

      

技巧 5：调节电压确保额定加热器电压与电源电压匹配

保障加热器高性能运行，必须确保加热器的额定电压与可用的电压供应相匹配，因为功率随施加到加热器的电压变化的平方而增加（或减少）。例如，如果加热器的额定电压为 120V/1000W，并连接到 240V 电源，它将产生四倍额定功率输出或 4000W。这将导致加热器相对较快地发生故障，并且还会对连接的设备造成严重损坏。

      

技巧 6：防止加热器过度循环

过度的温度循环对加热器的寿命非常不利。最不利的是循环速率，它允许加热器电阻丝以高速率（30 至 60 秒的通电和断电）完全膨胀和收缩。这会导致加热器内部的电阻丝产生严重的应力和氧化。使用恒温器时通常会发现不良的温度循环。恒温器对温度变化反应缓慢，开关开/关温差很大。一种改进但稍微昂贵的解决方案是使用带有机械继电器的 ON/OFF 或 PID 控制器。重要的是不要切换频率或周期时间太快（大约在 3 到 10 秒之间），因为继电器触点会很快磨损。

最小化 加热元件 温度循环的最有效方法和最昂贵的解决方案是使用固态继电器 (SSR) 和 SCR 功率控制器与 PID 温度控制器耦合。这种组合可为您的热系统和加热器本身提供最佳性能。固态开关设备非常快速地为加热器循环供电（从使用 SSR 的一秒开始，使用相角触发的 SCR 降低到几毫秒）。这种快速功率循环显著降低了加热元件导线温度偏移并显著延长了加热器使用寿命。

      

技巧 7：确保护套材料和功率密度额定值与被加热的材料兼容

这对于确保加热器使用寿命长和加工设备健康至关重要。当加热固体（例如金属）时，工作温度和加热器与零件的配合会驱动护套材料和功率密度的选择。碳钢、铝、硅橡胶护套材料适用于较低的温度（几百度）。然而，随着温度升高超过这一点，护套材料的选择变得仅限于镀锌或不锈钢和其他更高温度的金属合金。随着温度的升高，功率密度必须相应降低，以防止内部电阻丝快速氧化和过早失效。良好的加热器与零件配合可确保适当的热传递，并且不会迫使电阻丝过热。

加热气体时，工作温度和流速决定了可以使用的护套材料和功率密度。例如，当使用医用 PI加热膜 加热氢气而不是氮气时，您可以运行更高的功率密度，但氢气需要合金 800 护套，而 304 不锈钢适用于许多氮气应用。

增加穿过加热器元件的流动和湍流意味着更好的热传递，从而提高功率密度值。对于液体加热，材料和功率密度选择的主要驱动因素是流体材料和流速。使用铜护套，水可以轻松处理 42.52 至 70.87W/cm2（60 至 100W/in2），而 50/50 水/乙二醇混合物只能处理 21.26 W/cm2（30 W/in2）并且必须使用钢鞘。

      

技巧 8：将浸没式水箱加热器水平安装在水箱底部附近

加热器应水平放置并靠近罐底，以最大限度地提高对流循环。仅当空间限制等限制禁止水平放置时，才建议垂直安装。无论加热器是水平安装还是垂直安装，都必须将其放置得足够高，以避免在水箱底部堆积任何污泥和碎屑。同样，对于这两种安装方法，加热器的整个加热长度必须始终浸入水中 – 很少推荐垂直安装的原因之一。避免将加热器放置在限制对流和/或可能发生自由沸腾或蒸汽疏水阀的受限空间中也很重要。

      

技巧 9：防止加热器元件上的积聚和油泥

必须尽量减少加热器护套上的水垢、焦化和油泥堆积。任何积聚都应定期清除或至少最小化，以避免抑制热量传递到液体。定期清洁可防止加热器元件被迫在较高温度下运行，这会导致加热器过早出现故障。还应格外小心，避免在加热器的加热部分接触硅润滑剂。硅胶会防止液体“润湿”护套，充当绝缘体，并可能导致加热器发生故障。

      

技巧 10：确保适当、严密的温度控制和安全限制保护

为加热器匹配合适的温度控制系统对于强大的加热器性能和寿命是必不可少的。每个过程应用至少应包括一个过程温度传感器（用于感应被加热的材料）和一个极限传感器（用于感应加热器护套温度）。过程传感器应直接浸入要加热的材料中，或紧贴地插入流体本身内部的热电偶套管中。出于安全原因，应使用两个独立的控制系统——一个用于过程温度控制，另一个用于上限控制。PID 型过程温度控制器提供比 ON/OFF 开关控制或恒温器更稳定的控制和更快的响应。