Depanarea defecțiunilor comune la încălzirea solului

Când un sistem de încălzire a solului se defectează, depanarea sistematică găsește problema mai repede decât înlocuirea aleatorie. Acest lucru economisește timp, reduce risipa de materiale și reduce timpul de nefuncționare pentru aplicații precum creșterea în seră, protecția împotriva înghețului pentru structurile de fundație sau încălzirea proceselor industriale. Cunoașterea modului în care lucrurile se deteriorează de obicei, ce semne și simptome să căutați și ce le determină să se deterioreze în primul rând vă ajută să diagnosticați rapid problemele și să împiedicați să se repete prin remedierea cauzelor fundamentale în loc de pur și simplu simptomele. O modalitate metodică de depanare vă va ajuta să reporniți și să funcționeze rapid sistemul și să faceți-remedieri pe termen lung, indiferent dacă sunteți tehnician de întreținere, manager de seră sau operator industrial.

Primul pas în diagnosticare este să priviți cu atenție întreaga instalație, inclusiv încălzitoarele cu cartuș și cablurile acestora, cutiile de joncțiune, puțurile termice și solul din jurul lor. Această primă verificare este foarte importantă deoarece o mulțime de probleme au semne care te pot ajuta să eviți să fii nevoit să faci teste mai complicate. Uitați-vă mai întâi la cablurile încălzitorului cartușului. Căutați scăparea, tăieturile sau decolorarea, ceea ce ar putea însemna că rozătoarele (cum ar fi șoarecii sau șobolanii) le-au mestecat, că echipamentele de cultivare (cum ar fi frezele sau lopețile) au atins accidental părți îngropate sau că pământul care s-a așezat în timp a tras firele. Orice simptom de uzură a cablurilor trebuie documentat pentru teste ulterioare, deoarece chiar și daune mici ar putea opri fluxul de electricitate sau poate provoca scurtcircuite.


Apoi, verificați cutiile de joncțiune. Aceste cutii mențin conexiunile electrice în siguranță de murdărie, umiditate și deteriorare, prin urmare, sunt un loc comun pentru probleme. Căutați sigilii rupte, fitinguri slăbite sau capace lipsă. Acestea pot lăsa umezeala să pătrundă, ceea ce poate deteriora conexiunile sau poate provoca scurtcircuite. Căutați urme de coroziune, pete de apă sau izolație topită în interiorul cutiei de joncțiune. Acestea sunt simptome clare că umezeala a intrat sau cutia s-a fierbinte prea mult. Verificați puțurile termice, care sunt carcasele de protecție care țin încălzitoarele cu cartuș în pământ, pentru crăpături, adâncituri sau mișcări. O fântână termică deteriorată poate lăsa apa din pământ să intre în contact direct cu încălzitorul, ceea ce poate duce la defectarea izolației. O fântână care a fost mutată poate face, de asemenea, transferul de căldură mai puțin eficient.

În cele din urmă, verificați condițiile solului din jurul zonei în timp ce căutați. Solul saturat, apa stătătoare sau locurile cu prea multă eroziune pot fi toate semne ale unor posibile probleme de umiditate. Așezarea neuniformă a solului poate avea părți ascunse deteriorate. De asemenea, căutați dovezi ale contaminării chimice, cum ar fi pământul care își schimbă culoarea în moduri ciudate sau părțile metalice care se corodează. Aceste lucruri pot face ca încălzitoarele să se defecteze mai repede în timp.

După efectuarea inspecției vizuale, este timpul să testați sistemul electric. Acest pas este foarte important pentru a afla dacă încălzitorul cartuşului funcţionează corect sau dacă problema este la sistemul electric. Începeți prin a utiliza un multimetru digital pentru a testa rezistența electrică a circuitului intern al încălzitorului. Înainte de testare, asigurați-vă că sistemul este complet oprit (se recomandă proceduri de blocare-etichetare pentru a evita șocurile electrice) și că cablurile încălzitorului sunt curate și fără rugină, ceea ce ar putea afecta citirile.

Pentru a testa rezistența, conectați sondele multimetrului la cele două cabluri ale încălzitorului cartușului. Apoi, utilizați formula Rezistență (R)=Voltaj pătrat (V²) / Putere (W) pentru a afla rezistența așteptată. Un încălzitor care funcționează la 120 de volți și 100 de wați ar trebui să aibă o rezistență de (120²)/100=144 ohmi. Dacă citirea este în ±10% din această valoare calculată, înseamnă că firul de rezistență intern al încălzitorului încă funcționează și nu este rupt. Dacă multimetrul dezvăluie un circuit deschis (rezistență infinită), înseamnă că fie firul de rezistență s-a rupt, fie terminația electrică (unde cablurile se conectează la încălzitor) a eșuat. În ambele cazuri, încălzitorul trebuie înlocuit. O măsurare a rezistenței zero, pe de altă parte, înseamnă că există un scurtcircuit. Acest lucru se poate datora faptului că cablurile sunt rupte, apa a pătruns sau încălzitorul nu mai funcționează.

Este esențial să ne amintim că testarea rezistenței testează doar circuitul intern al încălzitorului pentru continuitate. Nu verifică izolația, ceea ce este foarte important pentru a preveni defecțiunile la pământ și pentru a vă asigura că încălzitorul funcționează în siguranță. Pentru a face acest lucru, trebuie să testați rezistența de izolație cu un megaohmmetru (numit uneori „megger”) în loc de un multimetru obișnuit. Un megohmmetru trimite o tensiune înaltă (de obicei 500V sau 1000V) prin izolația încălzitorului pentru a vedea cât de bine poate împiedica scurgerea electricității în mantaua încălzitorului (carcasa metalică exterioară).

Pentru a testa rezistența de izolație, deconectați încălzitorul de la toate conexiunile electrice. Apoi, conectați o sondă de megaohmmetru la fiecare cablu de încălzire (unul odată) și cealaltă sondă la mantaua încălzitorului (care ar trebui să fie împământat). Verificați rezistența dintre fiecare cablu și manta. Dacă valoarea este mai mică de 1 megaohm, înseamnă că umiditatea a pătruns în încălzitor, izolația s-a stricat sau carcasa exterioară a încălzitorului a fost deteriorată. În aplicațiile pe sol, rezistența scăzută la izolație este cauzată cel mai adesea de umiditatea care pătrunde în încălzitor prin fisuri în puțurile termice sau la terminații (cum ar fi în cutiile de joncțiune). Acest lucru se întâmplă atunci când umiditatea solului pătrunde în încălzitor și deteriorează izolația. Dacă citirile sunt întotdeauna scăzute, încălzitorul trebuie schimbat și sursa de umiditate (cum ar fi sigilii rupte sau puțuri termice deteriorate) trebuie să fie fixată pentru a nu se repeta.

Dacă încălzitorul cu cartuș trece atât testele de rezistență, cât și de rezistență la izolație, dar sistemul încă nu funcționează corect (de exemplu, dacă temperaturile solului nu ating valorile de referință, încălzitoarele funcționează tot timpul fără a încălzi solul sau consumul de energie este neobișnuit de mare), problema este cel mai probabil cu transferul de căldură. Când puterea încălzitorului nu se poate transfera cu ușurință în solul din jurul său, acesta trebuie să funcționeze la temperaturi mai mari decât a fost proiectat. Acest lucru scurtează durata de viață a încălzitorului și scade eficiența sistemului fără a declanșa o defecțiune electrică instantanee.

O problemă comună cu transferul de căldură este că există goluri de aer între cartușul de încălzire și puțul termic, sau între puțul termic și pământul din jurul acestuia. Solul se poate așeza sau se poate mișca în timp, lăsând spații care acționează ca izolatori, deoarece aerul nu transportă bine căldura. Pentru a vedea dacă acesta este cazul, mișcă ușor puțul termic. Dacă alunecă cu ușurință în sol, probabil că există un gol care trebuie închis cu mortar conductiv termic sau umplutură. În același mod, dacă încălzitorul cu cartuș nu se potrivește strâns în interiorul puțului termic, transferul de căldură va fi mai puțin eficient. În acest scenariu, înlocuirea sondei termice cu una de dimensiunea potrivită (pentru a vă asigura că se potrivește bine) sau utilizarea unei paste termoconductoare va ajuta.

Eficiența transferului de căldură se poate modifica, de asemenea, pe măsură ce cantitatea de apă din sol se modifică. O mulțime de umiditate în sol îl face să conducă mai bine căldura decât solul uscat. Deci, dacă nivelul de umiditate a solului scade mult (de exemplu, din cauza secetei, a irigațiilor proaste sau a problemelor de drenaj), sistemul nu va putea încălzi și solul. Pe de altă parte, solul prea umed poate constitui o barieră dacă determină formarea de pungi de aer sau dacă puțul termic se află sub apă (ceea ce poate răci încălzitorul în mod neuniform). Puteți remedia aceste probleme verificând nivelul de umiditate al solului folosind un umidificator și schimbând sistemele de irigare sau de drenaj, după cum este necesar.

Încărcarea sau acumularea de minerale pe exteriorul puțului termic ar putea fi, de asemenea, un motiv pentru probleme cu transferul de căldură. Dacă apa este dură sau pământul are o mulțime de minerale în ea, mineralele se pot acumula pe fântână în timp. Acest lucru face o acoperire care menține fântâna caldă și încetinește transferul de căldură. În funcție de cât de gravă este acumularea, puteți folosi o soluție acidă moderată (care este sigură pentru materialul puțului) sau o puteți curăța mecanic.

Oamenii cred adesea că problemele sistemului de control sunt defecțiuni ale încălzitorului, deoarece pot cauza aceleași probleme, cum ar fi lipsa căldurii, temperaturile care nu sunt întotdeauna corecte sau oprirea regulată. Sistemul de control, care include senzori de temperatură, controlere, contactori, întrerupătoare și siguranțe, controlează modul în care funcționează încălzitorul. Dacă oricare dintre aceste piese se rupe, întregul sistem poate înceta să funcționeze.

Un senzor de temperatură defect este o problemă comună cu sistemele de control. Termocuplurile și RTD-urile sunt exemple de senzori care detectează temperatura solului și furnizează semnale controlerului. Dacă senzorul este stricat, nu este calibrat corect sau nu este în locul potrivit, acesta va da valori greșite de temperatură. Acest lucru poate face ca controlerul să mențină încălzitorul pornit prea mult timp, ceea ce îl poate cauza supraîncălzirea sau îl poate opri prea devreme, ceea ce poate face ca acesta să nu se încălzească suficient. Utilizați un multimetru pentru a verifica ieșirea senzorului (tensiune pentru termocupluri, rezistență pentru RTD) și vedeți dacă se potrivește cu ceea ce vă așteptați pentru temperatura actuală a solului. Dacă citirea nu este constantă sau este în afara ceea ce ar trebui să facă senzorul, acesta ar trebui înlocuit sau recalibrat.

Întreruperea curentului poate apărea și atunci când conexiunile la controlere, contactoare sau blocuri de borne sunt slăbite sau corodate. În timp, aceste conexiuni se pot încălzi (din cauza rezistenței electrice de la rugină sau slăbite), ceea ce ar putea face ca încălzitorul să se oprească sau să nu funcționeze la fel de bine. Verificați toate conexiunile electrice pentru coroziune, decolorare sau slăbiciune și curățați-le sau strângeți-le după cum este necesar. De asemenea, uitați-vă la contactori (care pornesc și opresc electricitatea la încălzitoare) pentru contactele uzate sau deteriorarea bobinei. Contactele uzate pot provoca arc, care pot declanșa întrerupătoarele sau pot rupe încălzitoarele.

O defecțiune la pământ, un scurtcircuit sau o suprasarcină este ușor de observat atunci când întreruptoarele de circuit se declanșează sau siguranțele explodează. Înainte de a reseta un întrerupător sau de a schimba o siguranță, ar trebui să vă uitați întotdeauna la ce a cauzat problema. Acest lucru ar putea deteriora echipamentul sau poate crea un pericol electric. O defecțiune la pământ are loc atunci când curentul electric se scurge de la încălzitor la pământ, care este de obicei cauzat de defectarea izolației. O suprasarcină are loc atunci când sistemul utilizează mai multă energie electrică decât poate gestiona întrerupătorul sau siguranța, cum ar fi atunci când mai multe încălzitoare funcționează în același timp sau când există un scurtcircuit. Înainte de a reseta sau de a înlocui dispozitivele de protecție, utilizați un megaohmetru pentru a căuta defecțiuni la pământ și pentru a căuta scurtcircuite în sistem (după cum este explicat mai sus).

Dacă un cartuș de încălzire se rupe și îl scoateți din sistem, luați timp să îl priviți cu atenție. Deteriorările fizice și schimbările de culoare vă pot oferi informații importante despre ce a cauzat ruperea acesteia, ceea ce vă poate ajuta să evitați astfel de probleme în viitor. Verificați mai întâi mantaua încălzitorului pentru modele de decolorare. Dacă se întunecă spre vârf sau de-a lungul unei laturi, înseamnă că căldura nu se mișcă bine în acel loc (de exemplu, un spațiu de aer în puțul termic sau contact neuniform cu solul). Dacă teaca este uniform mai întunecată peste tot, ar putea însemna că încălzitorul a funcționat prea fierbinte pentru prea mult timp (poate din cauza unei probleme cu sistemul de control sau cu transferul de căldură).

Când temperatura internă a încălzitorului crește peste punctul de topire al materialului învelișului (de obicei, oțel inoxidabil sau Incoloy), metalul se înmoaie și se îndoaie, ceea ce este un semn de supraîncălzire acută. Bombarea este adesea cauzată de un transfer de căldură prost sau de un scurtcircuit. Orice încălzitor care are această deteriorare ar trebui aruncat imediat, deoarece nu este sigur de utilizat din nou.

Dacă teaca are gropi, coroziune sau rugină, înseamnă că substanțele chimice de pe pământ au atacat-o. Sarea (care este frecventă în zonele de coastă sau unde se folosesc săruri pentru dezghețare), acizii sau alcalii pot fi găsite în sol. Aceste substanțe se pot uza la nivelul tecii încălzitorului în timp. În circumstanțe extreme, rugina poate trece prin manta și atinge firul de rezistență intern, ceea ce poate produce un scurtcircuit. Dacă există coroziune, s-ar putea să doriți să înlocuiți încălzitorul cu unul fabricat dintr-un material care este mai puțin probabil să se corodeze (cum ar fi Hastelloy pentru solurile care sunt foarte corozive) și să testați solul pentru a găsi contaminantul exact (dacă puteți).

Notarea eșecurilor și a ceea ce le-a cauzat este un pas important pentru a împiedica repetarea problemelor. Construiește o bază de cunoștințe care poate ajuta la alegerea materialelor, la instalarea acestora și la realizarea planurilor de întreținere. Pentru fiecare defecțiune, notați informații detaliate, cum ar fi locația instalației (de exemplu, patul de seră 3, colțul de fundație 2), specificațiile încălzitorului (tensiune nominală, putere, material de manta, lungime), istoricul său de funcționare (cât timp a fost în funcțiune, orele medii de funcționare pe zi, temperatura de referință) și modul de defecțiune care a fost găsit (de exemplu, defectarea izolației din cauza umidității, scurtcircuit din cauza umidității, deteriorări ale aerului).

Această documentație va arăta modele în timp. De exemplu, dacă observați că încălzitoarele din locații joase-umede continuă să se defecteze, deoarece izolația nu funcționează, aceasta ar putea însemna că drenajul trebuie să fie mai bun sau cutiile de joncțiune trebuie să fie impermeabile. Încălzitoarele din soluri nisipoase (care nu transferă bine căldura) se pot defecta deoarece se încălzesc prea mult. Aceasta înseamnă că sunt necesare încălzitoare mai mari sau mai multe puțuri termice pentru a distribui căldura mai uniform. De asemenea, puteți utiliza aceste informații pentru a afla dacă o anumită marcă sau model de încălzire are o rată de eșec mai mare și pentru a trece la alternative care sunt mai fiabile.

Pentru problemele care continuă să apară în aplicații importante, cum ar fi încălzirea proceselor industriale în care menținerea temperaturii potrivite este foarte importantă, sau operațiuni mari cu efect de seră în care timpul de nefuncționare înseamnă pierderea multor culturi, este uneori necesară o analiză de specialitate. Tehnicienii profesioniști au acces la tehnologii de diagnosticare puternice care pot transforma speculațiile în soluții tehnice precise, asigurându-se că chiar și cele mai complicate probleme sunt rezolvate corect.

Unul dintre aceste instrumente este imagistica termică, care utilizează o cameră în infraroșu. În timp ce sistemul funcționează, o cameră de imagine termică poate găsi zone fierbinți (care arată un transfer slab de căldură sau încălzitoare care sunt excesiv de fierbinți) și schimbări de temperatură pe suprafața solului. Acest lucru vă ajută să găsiți încălzitoare sau locații care nu funcționează așa cum ar trebui, chiar dacă sunt îngropate. De exemplu, un încălzitor cu un spațiu de aer va arăta mult mai fierbinte decât alte încălzitoare într-o imagine termică, deoarece nu transferă foarte bine căldura la sol.

O altă metodă utilă pentru găsirea problemelor cu sistemele de control este înregistrarea datelor. Tehnicienii pot găsi modele care nu sunt evidente în timpul verificărilor la fața locului ținând evidența citirilor de temperatură, timpilor de funcționare a încălzitorului și curentului electric de-a lungul zilelor sau săptămânilor. De exemplu, un controler care uneori nu oprește încălzitorul poate face acest lucru numai atunci când temperatura se schimbă sau se oprește alimentarea. Înregistrarea datelor ar putea ajuta la găsirea problemei prin înregistrarea acestor evenimente. Înregistratoarele de date pot urmări, de asemenea, cât de multă energie este consumată, ceea ce poate indica dificultăți care pot fi cauzate de probleme de transfer de căldură sau probleme cu sistemul de control.

Pentru a remedia defecțiunile cauzate de coroziune, este important să analizați solul. Un test de sol calificat poate găsi substanțe corozive precum clorura, sulfatul sau compușii acizi și vă poate spune nivelul pH-ului solului, care influențează cât de repede se produce coroziunea. Pe baza rezultatelor, tehnicienii pot recomanda materiale pentru învelișul încălzitorului care sunt rezistente la contaminanții specifici din sol (de exemplu, Incoloy pentru soluri moderat corozive, Hastelloy pentru soluri foarte acide sau sărate) sau pot sugera tratamente ale solului pentru a reduce coroziunea (de exemplu, adăugarea de var pentru a crește nivelul pH-ului).

În concluzie, rezolvarea problemelor de încălzire a solului necesită un proces-cu-pas cu pas. În primul rând, căutați semne evidente de probleme. Apoi, testați sistemul electric al încălzitorului pentru a vedea dacă funcționează. Dacă se întâmplă, căutați probleme cu transferul de căldură. Dacă nu, căutați probleme cu sistemul de control care arată ca defecțiuni ale încălzitorului. Privind încălzitoarele defecte și notând ceea ce a mers prost ajută la prevenirea problemelor viitoare. O evaluare profesională cu echipamente avansate se asigură că problemele complicate sunt tratate rapid. Urmând această abordare planificată, puteți reduce timpul de nefuncționare, puteți economisi bani pentru înlocuiri și vă puteți asigura că sistemul dvs. de încălzire a solului funcționează bine pentru mulți ani de acum înainte.