Les broches froides entraînent-elles des pannes de chauffage ?

Dans le cas des réchauffeurs de procédé énergétique, il est généralement admis que les broches fixant les éléments chauffants à la borne d'alimentation ne génèrent pas de chaleur par elles-mêmes. C'est pourquoi on les appelle des épingles froides. De nombreux ingénieurs pensent que les broches froides génèrent de la chaleur, créant ainsi un environnement conduisant à des pannes de chauffage.

Lorsque les réchauffeurs à circulation utilisés dans les applications de traitement de l'énergie tombent en panne, les pannes concernent principalement la terminaison électrique de l'appareil et non l'élément chauffant. Ils se produisent le plus souvent dans l’enceinte, dans la zone d’écartement entre la bride et la plaque de base. Les réchauffeurs à circulation destinés à des applications telles que le raffinage des hydrocarbures, la production d'électricité et le traitement du gaz naturel liquéfié sont généralement constitués de nombreux éléments chauffants tubulaires maintenus en place par une bride créant une chambre dans laquelle le liquide ou le gaz circule autour d'eux.

De l’autre côté de la bride, à l’opposé de l’endroit où le chauffage est prévu, se trouve le câblage du radiateur reliant la source d’alimentation aux éléments chauffants. Les ingénieurs calculent traditionnellement la chaleur qui s'échappe de la chambre vers cette enceinte. Les modèles ont prédit un réchauffement dans cette zone seulement à proximité de la chambre à bride augmentant modérément dans l'ensemble de l'enceinte. Les modèles ne prenaient pas en compte la chaleur générée par les broches de connexion.

Pendant des décennies, les ingénieurs de l’industrie se sont appuyés sur la modélisation pour prédire la température de l’enceinte des terminaux pour ces types de radiateurs. Malheureusement, la modélisation était trop simple et imparfaite dans la mesure où elle ne prenait pas en compte tous les points de génération de chaleur du terminal. Bien que les broches froides ne soient pas constituées de fil de cuivre comme on le trouverait dans un élément chauffant traditionnel, si suffisamment de courant passe à travers la broche métallique, elle devient en fait un élément chauffant. Il fait plus chaud que ce que la plupart des ingénieurs prévoyaient ou attendaient sur la base de l’ancienne modélisation.

"Notre nouvelle modélisation prédictive montre bien davantage une courbe où la température culmine au centre de l'enceinte, là où se trouvent les broches froides", explique Scott Boehmer, ingénieur principal chez Watlow. « Nous avons toujours supposé que la chaleur dans le boîtier était proche de la bride, mais la température dans l'espace était nettement plus élevée loin de cette zone en raison de la résistance des broches. »

À mesure que la conception des réchauffeurs de procédé est passée à des niveaux d’ampérage plus élevés, ils sont devenus physiquement plus grands et ont plus de puissance. Il est devenu plus important de comprendre la chaleur totale générée dans la partie « non chauffante » de l’assemblage. Si les concepteurs ne prédisent pas correctement la génération de chaleur de tous les composants électriques, l'utilisateur final aura des problèmes, quel que soit le fluide circulant dans le réchauffeur.

« La zone de l'enceinte du terminal est généralement la partie la plus faible de tout ensemble de chauffage de procédé, et cela est vrai dans toute l'industrie. Mais le chauffage ne vaut que l'ensemble du système et il tombera en panne à cause d'une connexion lâche », explique Boehmer. « C'est là que les problèmes surviennent. Ce n’est peut-être pas immédiatement, mais toujours avant que les éléments chauffants ne tombent en panne.

Les ingénieurs de Watlow étudient des moyens d'améliorer la conception des boîtiers afin de réduire les températures. Une autre façon d'améliorer la durée de vie de la zone de terminaison consiste à garantir que le câblage approprié est utilisé pour installer les réchauffeurs de procédé. L’utilisation d’un câblage non adapté à la charge électrique du radiateur peut également être un facteur contributif.

« Une meilleure compréhension de la température dans l'enceinte nous amène à trouver de multiples façons de résoudre le problème et d'améliorer la fiabilité des réchauffeurs de procédé », déclare Boehmer. "C'est une période passionnante pour travailler dans ce domaine et avoir un impact sur nos clients."

Johann Lainer est avecWatlow