Блок ТЭН на фланце или резьбе: мощность, сборка, подключение

Что такое блок ТЭН на фланце или резьбе

Блок ТЭН, это несколько трубчатых нагревателей, закреплённых на одной опоре: фланце или резьбовой пробке. Мощность одного блока набирают от 1 до 135 кВт, объединяя несколько отдельных ТЭН, каждый из которых всё равно изготавливается по ГОСТ 13268-88 со своим номинальным диаметром и развёрнутой длиной трубки. Малые блоки на резьбе 1 1/4 или 2,5 дюйма берут для бойлеров, скважинных накопителей и бочек, мощность там обычно от 1,5 до 9 кВт. Крупные фланцевые блоки идут в промышленные котлы и баки с технологическими жидкостями, где счёт мощности уже на десятки киловатт.

Разница между блоком и одиночным ТЭН есть и помимо мощности. Один нагреватель меняют целиком при отказе, а в блоке на отказавший элемент иногда можно добраться отдельно, не снимая всю конструкцию с патрубка, если крепление и разводка проводов это позволяют.

Фланец или резьба: что ставить и в чём разница при сборке

Резьбовое крепление, это пробка с резьбой с одной стороны и шестигранником под ключ с другой, в неё запрессовано нужное число ТЭН. Такую сборку удобно вкручивать в готовый резьбовой патрубок бака без сварки, а при обслуживании выкрутить целиком одним ключом. Фланцевое крепление, это плоская плита с отверстиями под болты, на неё можно набить больше элементов и сделать блок крупнее по мощности, чем позволяет резьбовая пробка того же диаметра.

На практике резьбу берут, когда патрубок бака уже резьбовой или мощность укладывается в 1,5-9 кВт, а фланец, когда блок собирают под сварной патрубок большого диаметра или нужно разместить много нагревателей на одной опоре. Между фланцем и стенкой бака или патрубком ставят паронитовую, силиконовую либо EPDM-прокладку: без неё соединение подтекает при первом нагреве, когда металл расширяется и стыковка чуть смещается.

Если крепление для конкретного оборудования другое, посмотрите соседнюю карточку фланцевый ТЭН, там разбираем именно одиночный нагреватель на отдельном фланце, без сборки в блок.

Мощность, напряжение и схема подключения

Мощность блока на 220 В для трёхфазной сети собирают алюминиевыми шинами в схему звезда, а блок на 380 В, в схему треугольник. Число ТЭН в блоке подбирают кратным трём: тогда нагрузка на фазы распределяется равномерно. Если в блоке, например, пять нагревателей вместо шести, одна фаза примет больше тока, и нагреватель на ней выйдет из строя раньше остальных.

• Рабочее напряжение: 220 или 380 В (ГОСТ 13268-88 допускает ряд от 12 до 380 В для отдельных ТЭН)
• Сопротивление изоляции между нитью и оболочкой: не менее 0,5 МОм в рабочем состоянии, не менее 50 МОм при приёмо-сдаточных испытаниях (ГОСТ 13268-88, п.3.9)
• Путь утечки тока между оболочкой и контактным устройством: не менее 3,0 мм (ГОСТ 13268-88, п.3.4)

Контактную группу на блоке с несколькими выводами собираем так, чтобы расстояния между клеммами соседних ТЭН не схлопывались в тесный жгут проводов, иначе при ревизии приходится разбирать весь блок, чтобы дотянуться до одного вывода. Подробнее про узел подключения, в карточке контактная группа ТЭН.

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

В блоке на фланце или резьбе встречаются разные формы отдельных нагревателей: прямые трубки на шпильке с гайкой, U-образные (гнутые вдвое, с обоими концами на одной опоре) и фланцевые с приваренным или резьбовым соединением. На одной опоре иногда стоят и прямые, и гнутые элементы сразу, разница в длине погружной части и в том, как трубка укладывается в объёме бака или бочки.

На практике путают именно геометрию при замене старого блока. Присылают фото всего узла издалека, а нужны крупный план контактных стержней, развёрнутая длина каждой трубки и расстояние между центрами отверстий на опоре. Если хотя бы один размер не совпадёт, блок не встанет на посадочное место или контактная группа упрётся в стенку патрубка.

Почему блок на фланце или резьбе выходит из строя

Чаще всего прогорает не весь блок, а один элемент, и причина почти всегда одна из двух. Накипь на трубке работает как теплоизолятор: тепло от нити не уходит в воду, оболочка в этом месте греется выше расчётной температуры и прожигается. Вторая причина, электрохимическая коррозия оболочки в минерализованной или агрессивной среде: трубка теряет герметичность, среда попадает на нить, и происходит короткое замыкание на корпус.

Если в блоке на три фазы отказал один из трёх нагревателей, а остальные два ещё работают, затягивать с заменой не стоит: нагрузка на фазе с оставшимся исправным элементом растёт, и он прогорает быстрее, чем прогорел первый. На резьбовых блоках для скважинных накопителей и бочек добавляется третья причина: подтекание прокладки под фланцем из-за теплового расширения металла, через год-два работы прокладку стоит менять заодно с ревизией нагревателей.