Khi bộ làm nóng hộp mực tiêu chuẩn từ chối khởi động – Chẩn đoán lỗi khởi động ở trạng thái lạnh-trong hệ thống đông lạnh
Cơ sở lưu trữ đông lạnh ở -90 độ cần làm ấm đường truyền nitơ để tránh tắc nghẽn băng, nhưng các bộ phận làm nóng được lắp đặt sẽ không kích hoạt. Bộ sưởi hộp mực tiêu chuẩn, được chọn dựa trên xếp hạng năng lượng ở nhiệt độ phòng-, không tạo ra nhiệt hoặc cháy ngay lập tức khi cấp nguồn trong điều kiện cực lạnh. Kịch bản này diễn ra thường xuyên hơn nhiều so với mong đợi của nhiều nhà quản lý cơ sở và vấn đề hiếm khi nằm ở chất lượng sản phẩm - đó là sự không phù hợp cơ bản giữa các giả định thiết kế và thực tế vận hành.
Điều gì thực sự xảy ra bên trong bộ làm nóng hộp mực tiêu chuẩn khi nguội-bắt đầu ở -90 độ ? Dây điện trở, thường là hợp kim niken{16}}crom như NiCr 80/20, thể hiện các đặc tính điện khác biệt đáng kể ở nhiệt độ đông lạnh so với điều kiện môi trường xung quanh. Ở -40 độ, điện trở giảm khoảng 10 đến 15%. Ở -90 độ, mức giảm càng rõ rệt hơn. Điều này có nghĩa là đối với một điện áp nhất định, nhiều dòng điện hơn và nhiều điện năng được tạo ra hơn so với thông số kỹ thuật tiêu chuẩn chỉ ra. Một lò sưởi có dòng điện định mức 10 ampe ở nhiệt độ phòng có thể rút ra 11 đến 12 ampe trong quá trình khởi động nguội, gây căng thẳng cho các mạch cung cấp và các bộ phận điều khiển vốn không được thiết kế cho sự khởi động như vậy.
Sự co nhiệt của vật liệu tạo ra thêm nhiều vấn đề. Từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ nitơ lỏng, thép không gỉ co lại khoảng 0,3%, trong khi hợp kim Inconel co lại khoảng 0,2%. Sự co rút khác biệt giữa vỏ bọc, lớp cách điện và dây điện trở tạo ra ứng suất bên trong mà các công trình thông thường không thể đáp ứng được. Quá trình nén magie oxit tiêu chuẩn, đủ dùng cho môi trường xung quanh, tạo ra các khoảng trống cực nhỏ khi vật liệu co lại ở các tốc độ khác nhau, làm ảnh hưởng đến độ bền điện môi và tạo ra các đường dẫn điện.
Sự xâm nhập của hơi ẩm có lẽ là cơ chế hư hỏng nguy hiểm nhất. Khi thiết bị đông lạnh nóng lên trong chu kỳ bảo trì, hơi ẩm trong khí quyển sẽ ngưng tụ trên bề mặt lạnh. Các miếng đệm làm nóng tiêu chuẩn, hoàn toàn phù hợp với môi trường khô ráo, cho phép nước xâm nhập dần dần và đóng băng thành tinh thể băng trong thời gian hồi chiêu tiếp theo. Sự giãn nở thể tích khoảng 9 phần trăm khi nước biến thành băng tạo ra áp suất đủ để làm nứt lớp vỏ hoặc làm hỏng lớp cách nhiệt bên trong.
Để vận hành đáng tin cậy ở nhiệt độ -90 độ trở xuống, kỹ thuật chuyên ngành sẽ giải quyết từng chế độ hư hỏng này. Bịt kín bằng các cấu trúc từ kính-đến-kim loại hoặc gốm ngăn chặn sự xâm nhập của hơi ẩm. Bộ thu hơi ẩm bên trong hấp thụ mọi hơi ẩm còn sót lại từ quá trình sản xuất hoặc rò rỉ nhỏ trong suốt thời gian sử dụng. Kỹ thuật nén mật độ cao, đạt mật độ trên 3,2 gram trên mỗi cm khối, duy trì tính toàn vẹn cấu trúc trong phạm vi nhiệt độ khắc nghiệt. Các giá đỡ cuộn dây linh hoạt và lớp cách nhiệt phù hợp giúp tạo ra sự co nhiệt khác biệt mà không tạo ra các đường nối bên trong làm lan truyền các vết nứt.
Tính toán công suất khởi động nguội phải tính đến điện trở giảm của các bộ phận làm nóng ở nhiệt độ đông lạnh. Hệ thống điều khiển phải kết hợp các tính năng-hạn chế dòng điện hoặc trình tự tăng-tăng dần điện áp trong vài phút, cho phép phân bổ nhiệt độ đồng đều trước khi đạt công suất hoạt động tối đa. Cách tiếp cận này kéo dài tuổi thọ hoạt động theo hệ số từ ba trở lên so với ứng dụng-công suất trực tiếp.
