淺析電熱元件Y/△接法在熱工設(shè)備中的應(yīng)用

王永亮 周先國 楊亞晴 陽家乾 劉忠誠

影響電熱元件使用壽命的首要因素是元件的表面負(fù)荷(ω)，單位W/cm2。其次是元件的截面積、供電情況等。本文主要從供電情況出發(fā),在表面負(fù)荷相同的情況下，采用Y形、△形接法對(duì)電熱元件的幾何尺寸、爐溫均勻性及電控系統(tǒng)的影響等方面進(jìn)行分析，對(duì)設(shè)備性能的影響進(jìn)行比較。

1.電熱元件截面積對(duì)使用壽命的影響

元件截面積對(duì)壽命的影響主要從元件加工和自身強(qiáng)度考慮。元件截面小，加工為冷成形(常溫繞制)，制作容易，但元件焊接、固定及加熱過程中的形狀穩(wěn)定性差。元件截面大，必須進(jìn)行熱成形(加熱后方可繞制)，如加熱溫度不夠，容易造成表面龜裂形等缺陷，使用壽命有較大影響。

從加工難度考慮，電阻絲元件在φ3.5mm～6.5mm內(nèi)便于加工螺旋狀。電阻帶厚度在1.5mm～4mm便于加工波紋狀。

因此，在功率及便面復(fù)合相同的情況下，采用△連接相對(duì)Y形連接會(huì)大幅度減小電熱元件的切面積，可以改善因截面積過大對(duì)加熱元件壽命的影響。

2.正常情況下Y形、△形連接對(duì)電熱元件截面積及比較綜合性能比較

單相功率為125Kw電熱元件，采用Y形、△形連接對(duì)電熱元件外形的差別見表1，性能比較見表2。

表1 Y形、△形連接對(duì)電熱元件外形的差別

表2 表面負(fù)荷相同時(shí)Y形、△形連接的性能比較

通過比較，在設(shè)備電熱元件布置空間不受限制的情況下，△形接法在元件制作、材料用量、表面負(fù)荷、設(shè)備的運(yùn)行及維修成本方面優(yōu)于Y形連接。

3.設(shè)備使用中加熱元件故障對(duì)設(shè)備的影響

控制元件的在使用過程中會(huì)出現(xiàn)三相加熱元件中其中一相斷裂的情況，由于生產(chǎn)原因可能無法及時(shí)更換，必須等到檢修時(shí)才能更換。此時(shí)△、Y形連接對(duì)設(shè)備性能影響的對(duì)比見表3。

由此得出△形連接對(duì)電網(wǎng)的沖擊小于Y形連接。

4.設(shè)備使用過程中控制系統(tǒng)故障對(duì)設(shè)備的影響

控制元件的損壞一般有兩種情況，可控硅被擊穿造成該相無法關(guān)閉；或因快溶等其它原因無法導(dǎo)通(如A相)。見表4。

通過比較，當(dāng)其中一相控溫控溫元件無法接通時(shí)(及缺相)，Y形連接功率比△連接多16.66%。其余項(xiàng)目△形連接均優(yōu)于Y形連接。

表3 三相加熱元件故障時(shí)△、Y形連接對(duì)設(shè)備性能的影響

表4 控制系統(tǒng)故障對(duì)設(shè)備的影響

5.結(jié)論

1.當(dāng)選用電阻絲為加熱元件，單相功率＜20Kw時(shí)優(yōu)先采用Y形接法；單根元件功率＞20Kw時(shí)，優(yōu)先選用△接法。

2.當(dāng)選用電阻帶為加熱元件時(shí), 單相功率＜30Kw時(shí)優(yōu)先采用Y形接法；單根元件功率＞30Kw時(shí)，優(yōu)先選用△接法。

注：①在爐膛空間足夠的情況下不受影響。②衡量電熱元件使用壽命的主要參數(shù)是表面負(fù)荷的大小。功率相同時(shí)表面負(fù)荷決定電阻帶的溫度及與氮?dú)浔Ｗo(hù)氣氛的接觸面積。因此可判定表面負(fù)荷相同，壽命相當(dāng)。