في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك الأجهزة المنزلية والتدفئة الصناعية، غالبًا ما تستخدم سخانات الخرطوشة المكونات الحرارية الكهربائية. تحدث مشكلة تُعرف باسم "ارتفاع درجة الحرارة المحلية" عندما ترتفع درجة حرارة أقسام معينة من السخان بشكل غير عادي فوق النطاق المسموح به -التصميمي أثناء تشغيل السخان. بالإضافة إلى تقليل فعالية التسخين وتقصير العمر الافتراضي للمنتج، يمكن أن يؤدي ذلك، في الظروف القصوى، إلى حوادث تتعلق بالسلامة. عادةً ما تكون عيوب التصميم، أو المشكلات المتعلقة بعملية التصنيع، أو ظروف الاستخدام غير المناسبة، أو الصيانة غير الكافية هي أسباب ارتفاع درجة الحرارة المحلية. لضمان التشغيل الآمن للمعدات وإطالة عمر خدمة سخانات الخرطوشة، من الضروري فهم كيفية تقييم ارتفاع درجة الحرارة المحلية وميزات الخطأ المعتادة.
تعد مراقبة درجة الحرارة هي الطريقة الأكثر مباشرة وكفاءة من بين العديد من التقنيات العلمية المستخدمة لتقييم ارتفاع درجة الحرارة المحلية لسخانات الخرطوشة. يمكن العثور بسهولة على "النقاط الساخنة" ذات درجات الحرارة المرتفعة بشكل غير عادي عن طريق مسح سطح المدفأة باستخدام مقياس حرارة يعمل بالأشعة تحت الحمراء أو جهاز تصوير حراري؛ عادة، يجب أن يكون توزيع درجة الحرارة موحدًا إلى حد ما ويجب ألا يتجاوز فرق درجة الحرارة بين المناطق المختلفة عتبة التصميم. نظرًا لأن وتيرة ارتفاع درجة الحرارة في الأماكن شديدة الحرارة محليًا تكون عادةً أسرع من المناطق العادية، فمن المطلوب أيضًا مراقبة اتجاه التغير في درجة الحرارة. هناك طريقة فنية أخرى جديرة بالثقة وهي طريقة قياس المقاومة، والتي تستخدم مقياسًا متعددًا لقياس مقاومة السخان للبرودة والساخنة. قد يؤدي ارتفاع درجة الحرارة المحلية إلى تغيرات غير طبيعية في قيمة المقاومة، وعادة ما تكون زيادة، ويمكن أن يساعد قياس المقاومة القطاعية في تحديد المنطقة المحمومة بدقة.
يمكن العثور على المؤشرات المبكرة لارتفاع درجة الحرارة المحلية من خلال الفحص البصري الروتيني. تغيرات في لون السطح، مثل الأجزاء الداكنة أو المؤكسدة بشكل سيئ؛ تشويه جسم الأنبوب، مثل التمدد الموضعي، أو الانخفاض، أو الانحناء؛ الكربنة ومسحوق المواد العازلة. وتعد الحالات الشاذة في مفاصل اللحام أو أجزاء التوصيل من المؤشرات النموذجية. الأساس الحاسم الآخر لاتخاذ القرارات هو مراقبة التغيرات في معلمات التشغيل: التقلبات الحالية غير الطبيعية (عادةً انخفاض في التيار)، وإخراج الطاقة غير المستقر، والانخفاض الملحوظ في كفاءة التدفئة، وانخفاض دقة التحكم في درجة الحرارة، كلها علامات على وجود مشاكل محلية محتملة في ارتفاع درجة الحرارة. علاوة على ذلك، فإن الأحداث الشاذة التي يمكن اكتشافها عن طريق الحكم الحسي، مثل أصوات "التكسير"، أو الروائح المنبعثة من المواد العازلة المحمومة، أو الارتفاع غير المعتاد في درجة حرارة الهواء المحيط، قد تصاحب ارتفاع درجة الحرارة المحلية.
تعرض سخانات الخرطوشة التي ترتفع درجة حرارتها محليًا خصائص فشل نموذجية واضحة. الأكسدة السطحية وتغير اللون هي المظهر الأكثر وضوحًا. أثناء التشغيل العادي، يجب أن يظهر السطح بلون أكسيد موحد، ولكن المناطق الساخنة محليًا سيكون لها ألوان أغمق بشكل ملحوظ (من البني الداكن إلى الأسود)، وقد يؤدي ارتفاع درجة الحرارة الشديدة إلى تقشر السطح المعدني. إن التمدد الموضعي، والاكتئاب، وتشوه الانحناء (تغير الاستقامة)، والتشقق أو الارتخاء في قسم الختم، وإزاحة أو تلف هيكل الدعم الداخلي كلها أمثلة على التغيرات الهيكلية التي ستنتج عن ارتفاع درجة الحرارة المحلية المستمرة في جسم الأنبوب.
جانب آخر مهم من ارتفاع درجة الحرارة المحلية هو تدهور الأداء الكهربائي: يؤدي الانصهار المحلي لسلك المقاومة إلى دائرة مفتوحة، وترتفع مقاومة التلامس لأجزاء التوصيل، وتنخفض مقاومة العزل (مما قد يسبب تسربًا)، وينخفض أداء تحمل الجهد (عرضة للانهيار). في الوقت نفسه، ستنخفض كفاءة التدفئة بشكل كبير بسبب عوامل تشمل وقتًا أطول للوصول إلى درجة الحرارة المطلوبة، وتوزيع غير متساوٍ لدرجة الحرارة، وزيادة ملحوظة في استخدام الطاقة، وإدارة غير دقيقة لدرجة الحرارة. تنخفض القوة الميكانيكية لجسم الأنبوب المعدني، وتخشن حبيبات أسلاك المقاومة وتصبح أكثر هشاشة، وتتقادم مواد الختم وتفشل، وتتفحم المواد العازلة وتفقد خصائصها العازلة نتيجة لدرجات الحرارة المرتفعة. سوف يُظهر ارتفاع درجة الحرارة المحلي الشديد مؤشرات واضحة لمخاطر السلامة، بما في ذلك الشرر غير العادي أو الأقواس الكهربائية، وإجراءات جهاز الحماية المتكررة، والأضرار المحمومة للأشياء القريبة، وحتى احتمال الاحتراق أو الحريق.
يعد تحليل الأسباب الشائعة لارتفاع درجة الحرارة المحلية أمرًا ضروريًا للحصول على فهم شامل لها. من حيث عمليات التصنيع، يعد التوزيع غير المتساوي لأسلاك المقاومة، والتعبئة غير الكافية للمواد العازلة، وجودة اللحام الرديئة، والختم غير المحكم لجسم الأنبوب من العوامل المهمة. فيما يتعلق بالتصميم، فإن كثافة الطاقة العالية بشكل مفرط، واختيار المواد غير المناسب، وعدم مراعاة ظروف تبديد الحرارة بشكل كافٍ، يمكن أن تؤدي جميعها إلى ارتفاع درجة الحرارة المحلية. ظروف الاستخدام غير الملائمة، مثل الارتفاع المفرط في درجة الحرارة المحيطة، والتشغيل المتكرر- والتوقف أو التشغيل الزائد، وتدهور ظروف تبديد الحرارة (مثل التحجيم)، وتراكم الأوساخ السطحية، والوصلات السائبة غير المعالجة، والفشل في استبدال العزل القديم، والفحص غير المنتظم، ستتسبب أيضًا في حدوث هذه المشكلة.
ينبغي اتخاذ الخطوات التالية لمنع وإدارة ارتفاع درجة الحرارة المحلية لسخانات الخرطوشة: اختيار النماذج وتثبيتها وفقًا للاحتياجات الفعلية، وضمان ظروف جيدة لتبديد الحرارة، ومنع الإجهاد الميكانيكي أثناء التثبيت؛ توحيد الاستخدام من خلال التشغيل تحت الجهد الكهربي المقدر، وتجنب الحرق الجاف أو نقص الوسيط، وإجراء التنظيف والصيانة المنتظمة؛ إنشاء نظام فحص منتظم، وتسجيل المعلمات مثل درجة الحرارة والتيار، واستبدال المكونات القديمة على الفور؛ بمجرد اكتشاف ارتفاع درجة الحرارة المحلية، توقف فورًا عن استخدام المدفأة، وحدد السبب وقم بإصلاحه، واستبدل السخانات التالفة بشدة في أسرع وقت ممكن للتخلص من مخاطر السلامة.
