Risoluzione dei problemi 101: Perché l'estrusore non raggiunge la temperatura

Un sistema di riscaldamento che non raggiunge il suo setpoint è una delle cose più distruttive che possano accadere in una fabbrica. La macchina non funziona e il display del controller mostra una lettura che non aumenta. Ora è il momento di scoprire perché. Se il sistema utilizza riscaldatori a cartuccia da 440 V, è necessario applicare un approccio logico, passo dopo passo-per-per individuare rapidamente il problema. Inizia con le cause più semplici e comuni e procedi fino a quelle più complicate.

Come primo passo, controllare l'alimentazione elettrica del riscaldatore.


L'esame deve iniziare all'origine: l'energia elettrica fornita al riscaldatore stesso. Un riscaldatore a cartuccia valutato per 440 V deve ricevere la piena tensione per funzionare correttamente. A causa di perdite di linea, problemi al trasformatore o fasi sbilanciate, la tensione misurata direttamente sui terminali del riscaldatore potrebbe essere molto inferiore, ad esempio 400 V anziché 440 V. C'è una grande differenza qui. La formula P=V²/R mostra che la potenza erogata (in watt) è direttamente correlata al quadrato della tensione. Pertanto, quando la tensione scende da 440 V a 400 V, la potenza in uscita diminuisce di circa il 17%. Un riscaldatore con 1000 W di potenza funzionerebbe solo con 826 W di potenza. Questa grande perdita di potenza significa che il sistema non può compensare le sue perdite termiche, il che significa che impiega molto tempo per riscaldarsi o non riesce a raggiungere la temperatura target. Utilizza un multimetro a vero-RMS per controllare la tensione ai terminali del riscaldatore quando il sistema richiede calore.

Passaggio 2: controllare le condizioni dell'elemento riscaldante

Se la tensione di alimentazione è corretta, il passo successivo è testare il riscaldatore a cartuccia interrompendone l'alimentazione. Togliere l'alimentazione e il cablaggio del riscaldatore. Utilizzando un buon multimetro, controllare la resistenza del riscaldatore (in ohm) collegandolo alle sue due linee di alimentazione. Utilizza la legge di Ohm per trovare la resistenza nominale: R=V² / P, dove V è la tensione nominale (440 V) e P è la potenza nominale in watt.

La resistenza misurata è più o meno la stessa della resistenza calcolata, il che significa che probabilmente l'elemento riscaldante funziona ancora.

La resistenza misurata è molto più alta. Ciò significa che il filo della resistenza interna si sta rompendo, cosa che può accadere quando si ossida o si assottiglia in un punto caldo. Ciò aumenta la resistenza e riduce l'assorbimento di corrente e la produzione di energia. Il riscaldatore è rotto e non funziona come dovrebbe.

Resistenza misurata infinita (circuito aperto): il filo che misura la resistenza è completamente bruciato. Il riscaldatore è rotto e deve essere sostituito.

La resistenza misurata è molto bassa o nulla (cortocircuito), il che significa che la bobina interna è in cortocircuito con la guaina o con se stessa. Si tratta di un guasto grave che di solito fa scattare immediatamente un interruttore.

Passaggio 3: controllare i collegamenti elettrici e meccanici

Le persone spesso dimenticano i punti terminali, tuttavia sono una causa comune di guasto. Se i pin dei terminali o i capicorda di un riscaldatore a cartuccia da 440 V sono allentati, arrugginiti o ossidati, presenteranno una resistenza significativa. Questa resistenza produce molto calore in una piccola area al di fuori della zona di riscaldamento. Questo calore può ritornare nel riscaldatore e danneggiare l'importante guarnizione in ceramica all'estremità del terminale. Se questo sigillo viene rotto, l'ossigeno dell'aria può entrare, ossidando e corrodendo rapidamente la connessione tra il filo della resistenza e il cavo, causandone infine la rottura. Cercare sintomi di archi elettrici, scolorimento o isolamento fuso sui terminali. Assicurati che tutti i collegamenti siano puliti, serrati e dotati di alette non rotte.

Passaggio 4: osserva come funzionano insieme i sistemi termico e di controllo.

Se i controlli elettrici passano, il problema potrebbe riguardare l'intero sistema:

Mancanza cronica/impossibilità di raggiungere il setpoint: l'intera potenza dei riscaldatori installati (e, quindi, la densità di watt complessiva del sistema) potrebbe non essere sufficiente per gestire la massa termica del cilindro dell'estrusore e la perdita di calore. I riscaldatori semplicemente non hanno abbastanza potenza per compensare le perdite e raggiungere la giusta temperatura.

Grave overshoot e ciclismo: prima o poi il sistema potrebbe surriscaldarsi, ma grandi cambiamenti di temperatura significano che c'è un problema con il controllo o un disadattamento termico. Se la densità di watt superficiale di un riscaldatore a cartuccia è troppo elevata per il lavoro, può trasferire il calore troppo rapidamente perché il sensore di temperatura e il controller possano reagire, il che può causare molto ritardo termico e superamento. La massa termica del riscaldatore e le impostazioni di regolazione PID del controller potrebbero non funzionare bene insieme.

Passaggio 5: osserva i modelli fisici e termici

Una valutazione visiva del riscaldatore già installato potrebbe essere molto utile. Se è sicuro farlo, spegni il riscaldatore. Guarda la guaina:

Scolorimento uniforme: di solito è tipico e significa che il calore è distribuito uniformemente.

Punto caldo localizzato o grave scolorimento su un'estremità: ciò potrebbe significare che c'è un problema all'interno del riscaldatore o, più probabilmente, che c'è un traferro nel foro del riscaldatore in quella zona. Ciò impedisce al calore di penetrare nel metallo, provocando il surriscaldamento del riscaldatore in quel punto.

Lo scolorimento o l'annerimento concentrato all'estremità terminale (fredda) è un chiaro indicatore della migrazione del calore. Ciò significa che il calore proveniente dalla zona attiva ritorna lungo la guaina poiché non può essere facilmente spostato nel metallo circostante. Le ragioni principali di ciò sono un foro di montaggio troppo grande (che lo rende inadeguato) o una densità di watt del riscaldatore che è semplicemente troppo elevata per la capacità del materiale della canna di trasferire calore.

Conclusione: un modo ragionevole per diagnosticare

Una risoluzione efficace dei problemi implica l'eliminazione sistematica delle variabili. Inizia con l'ingresso elettrico di base (tensione), quindi controlla la parte principale (resistenza del riscaldatore), osserva le connessioni importanti e l'adattamento e, infine, osserva l'architettura del sistema (densità di watt e dinamica termica). Seguendo questo ordine strutturato di controllo dell'alimentazione, della resistenza e dell'adattamento meccanico, la causa principale del guasto del riscaldamento, che si tratti di un elemento guasto, di una carenza di tensione, di una connessione difettosa o di una mancata corrispondenza della progettazione, può essere rapidamente individuata e risolta, riducendo i tempi di inattività e riportando la produzione in carreggiata.