Rafmagnseinangrunaráskoranir í kryógenískum skothylkihitara – það sem allir verkfræðingar ættu að vita
Magnesíumoxíð einangrunin inni í skothylkishitara virðist nógu einföld. Það kemur í veg fyrir að viðnámsvírinn snerti málmhlífina, kemur í veg fyrir rafstraum á sama tíma og hiti flæðir frá vírnum til slíðrunnar. Í stofuhitaforritum- virkar þetta gallalaust. Við frosthitastig verður einangrunin hins vegar einn mikilvægasti og viðkvæmasti þátturinn í öllu kerfinu.
Hár-magnesíumoxíð er frábær rafeinangrunarefni og varmaleiðari. Það er þjappað í kringum viðnámsvírinn við háan þrýsting, venjulega nær þéttleika yfir 3,2 grömm á rúmsentimetra. Við þessa þéttleika veitir einangrunin rafstraumsstyrk sem er nægjanlegur fyrir flestar iðnaðarnotkun en leiðir hita á skilvirkan hátt frá viðnámsvírnum til slíðunnar.
Vandamálið er að magnesíumoxíð er rakafræðilegt. Það gleypir raka úr loftinu. Öll vatnsgufa sem er föst inni í hitaranum meðan á framleiðslu stendur, eða sem síast í gegnum ófullkomnar innsigli með tímanum, verður frásogast af magnesíumoxíðinu. Við stofuhita gæti þessi raki valdið örlítilli minnkun á einangrunarþol, en það leiðir sjaldan til tafarlausrar bilunar. Við frosthitastig breytist ástandið verulega.
Þegar vatn frýs stækkar það um það bil níu prósent að rúmmáli. Inni í þjappað magnesíumoxíðinu skapar þessi stækkun þrýsting sem brýtur einangrunina. Brotin skapa tómarúm sem draga úr rafstraumsstyrk og veita brautir fyrir rafmælingar. Þegar mælingar hefjast lækkar einangrunarviðnámið hratt og hitarinn bilar.
Lausnin byrjar með framleiðslu. Hágæða rörlykjuhitarar fyrir frostaþjónustu nota lofttæmi-fyllingaraðferðir sem útrýma tómum í magnesíumoxíðþjöppuninni. Eftir-framleiðsla bakað-við 120 til 150 gráður á Celsíus fjarlægir leifar af raka fyrir sendingu. Loftþétting með keramik-við-málmtengingum eða sérhæfðum epoxýsamböndum kemur í veg fyrir að raki komist inn meðan á þjónustu stendur.
Gler-í-málmþéttingar sem nota járn-nikkel-kóbalt málmblöndur með samsvarandi varmaþenslustuðlum skapa varanlegar, lofttæmi-þéttar hindranir. Þessar innsigli viðhalda heilleika sínum í gegnum þúsundir varmalota, ólíkt venjulegum epoxýþéttingum sem brotna niður við hitahringrásir. Innri rakagjafar veita aukna vernd, gleypa í sig allan raka sem eftir er frá framleiðslu eða smá leka á endingartímanum.
Rafmagnshegðun einangrunar breytist einnig við frosthitastig. Venjulegt magnesíumoxíð verður fyrir fíngerðum kristallabreytingum við þetta hitastig, sem getur hugsanlega skert rafstyrkleika þegar raka kemst inn í hitauppstreymi. Þetta er ástæðan fyrir því að einangrunarviðnámsprófun er mikilvæg fyrir kryógenísk forrit. Prófanir sem gerðar eru ársfjórðungslega frekar en árlega bera kennsl á innkomu raka áður en skelfilegar skammhlaup myndast.
Þegar þeir eru prófaðir kaldir, ættu hylkishitarar í frostaþjónustu að sýna einangrunarþol yfir 500 megóhm. Ef gildi lækka gefur það til kynna að raka komi inn eða niðurbroti einangrunar sem þarfnast tafarlausrar athygli. Lækkandi tilhneiging er oft upplýsandi en ein mæling. Að fylgjast með viðnámsþróun með tímanum sýnir hægar breytingar á einangrunargæðum og innsigli.
Blýútgangsstaðurinn er sérstaklega viðkvæmur fyrir innkomu raka. Í köldu umhverfi veldur hitauppstreymi þéttingu á blýútgangsstaðnum þegar heitt, rakt loft frá hitaranum mætir köldu lofti utan frá. Sérhæfðar krýógenískar uppsagnir koma í veg fyrir þessar tegundir bilana. Teflon-einangraðir blývírar veita betri rakaþol en venjulegir trefjagler eða PVC valkostir, en jafnvel Teflon verður að vera rétt innsiglað til að koma í veg fyrir að raka dragist meðfram leiðaranum.
Fyrir aðstöðu sem reka mörg frostkerfi, draga staðlaðar skoðunaraðferðir úr hættu á bilun í einangrun. Sjónræn skoðun ætti að einbeita sér sérstaklega að lokunarsvæðum og soðnum samskeytum, að leita að mislitun sem gefur til kynna hitauppstreymi eða tæringu sem bendir til mengunar í andrúmsloftinu. Einangrunarþolsprófun ætti að fara fram með reglulegu millibili, með niðurstöðum skjalfestar til að sýna þróun með tímanum.
