Блок ТЭН большой мощности (фланцевый)

Что такое блок ТЭН большой мощности и где он работает

Блок ТЭН большой мощности - несколько трубчатых нагревателей, закреплённых на одном фланце или общей плите и собранных в одну силовую единицу. Такая сборка набирает мощность от 1 до 135 кВт на блок, а каждый отдельный ТЭН в нём изготавливается по ГОСТ 13268-88: номинальные напряжения 12, 24, 36, 42, 48, 60, 127, 220 или 380 В, развёрнутая длина трубки от 250 до 6300 мм.

На практике такие блоки ставят в промышленные котлы, парогенераторы и баки с технологическими жидкостями большого объёма - там, где одного ТЭН не хватает по мощности, а собирать десяток мелких нагревателей вместо одного блока на фланце дороже и сложнее в обслуживании.

Какую мощность, напряжение и материал оболочки выбрать

Мощность блока набирают из отдельных ТЭН: по ГОСТ ряд мощности одного нагревателя идёт от 0,1 до 25 кВт, диаметр оболочки - 6,5; 8,0; 8,5; 9,5; 10,0; 13,0 или 16,0 мм. В промышленных блоках большой мощности чаще встречается диаметр 13-16 мм: тонкая трубка на мощном блоке работает на пределе и прогорает раньше.

Оболочку берут из углеродистой или нержавеющей стали (в том числе марки 08Х18Н10Т), меди или латуни - выбор зависит от среды. Щёлочь, кислота, масло и вода изнашивают оболочку по-разному, и материал, который десятилетиями держится в воде, в агрессивном растворе может прогореть быстро.

Для трёхфазного питания число нагревателей в блоке обычно берут кратным трём: на 220 В собирают схему «звезда», на 380 В - «треугольник». Если число не кратно трём, фазы грузятся неравномерно и нагреватель на перегруженной фазе выходит из строя первым.

Какие формы ТЭН встречаются в блоке и как не ошибиться при замене

В блоках большой мощности встречаются ТЭН разной формы: прямые, U-образные (гнутые), на шпильке с болтовым креплением и фланцевые с приваренным или резьбовым соединением. На одном посадочном месте может стоять и прямой, и гнутый вариант - разница в длине погружной части и в том, как трубка укладывается в объёме бака.

При замене блока на производстве нагреватель не подбирают «по глазу»: присылают старый блок или фото маркировки, указывают развёрнутую длину трубки, диаметр оболочки, напряжение и расположение контактных стержней (ГОСТ задаёт длины стержней в заделке 40, 65, 100, 125, 160, 250, 400 и 630 мм). Если геометрия не совпадёт хотя бы по одному параметру, блок не встанет на фланец или замкнёт при первом пуске.

Для агрессивных сред форма и сталь оболочки подбираются отдельно - у нас есть готовые решения для ТЭН для химических реакторов и ТЭН для гальванической ванны, где требования к оболочке и гибке другие.

Почему блок ТЭН выходит из строя

Чаще всего блок прогорает из-за накипи: на трубке образуется слой, который держит тепло внутри, оболочка греется сильнее расчётного значения и в этом месте прогорает нить накала. Второй частый случай - электрохимическая коррозия оболочки в агрессивной или минерализованной среде: трубка теряет герметичность, среда попадает на нить, происходит короткое замыкание на корпус.

На срок службы блока напрямую влияет надёжность заземления корпуса и качество среды. В паспортах блоков ТЭНБ для водонагревателей указано: температура поверхности нагревателя при эксплуатации не должна превышать 100 °C. Для пожароопасных зон класса П-IIа по таблице 7.4.2 ПУЭ оболочка электрооборудования должна иметь степень защиты не ниже IP44 - это учитывают при выборе клеммной коробки и ввода кабеля.

Если в блоке на три фазы выходит из строя один нагреватель, нагрузка на оставшиеся элементы перекашивается, и следующий прогорает быстрее первого - затягивать с заменой неисправного ТЭН не стоит по этой же причине.