Kai standartiniai kasečių šildytuvai atsisako paleisti – šalčio{0}}paleidimo gedimo diagnozavimas kriogeninėse sistemose
Kriogeninėje saugykloje -90 laipsnių temperatūroje reikia pašildyti azoto perdavimo liniją, kad neužsikimštų ledas, tačiau sumontuoti šildymo elementai tiesiog neįsijungs. Standartiniai kasetiniai šildytuvai, parinkti pagal kambario-temperatūros galios įvertinimus, arba nesukuria jokios šilumos, arba iš karto perdega po maitinimo šaltinio. Šis scenarijus vyksta daug dažniau, nei tikisi daugelis patalpų vadovų, o problema retai kyla dėl produkto kokybės – tai esminis projektavimo prielaidų ir eksploatavimo tikrovės neatitikimas.
Kas iš tikrųjų vyksta standartinio kasetinio šildytuvo viduje, kai šalta-paleidžiama nuo -90 laipsnių? Atsparios vielos, paprastai nikelio{16}}chromo lydinio, pvz., NiCr 80/20, elektrinės savybės kriogeninėje temperatūroje gerokai skiriasi nuo aplinkos sąlygų. Esant -40 laipsnių, pasipriešinimas sumažėja maždaug 10–15 procentų. Esant -90 laipsnių, sumažėjimas yra dar ryškesnis. Tai reiškia, kad esant tam tikrai naudojamai įtampai, srovė teka daugiau ir generuojama daugiau galios, nei nurodo standartinės specifikacijos. Šildytuvas, kurio vardinė galia yra 10 amperų kambario temperatūroje, šalto paleidimo metu gali išnaudoti 11–12 amperų, apkraunant maitinimo grandines ir valdymo komponentus, kurie nebuvo sukurti tokiam paleidimui.
Medžiagų terminis susitraukimas sukelia papildomų problemų. Nuo kambario temperatūros iki skysto azoto temperatūros nerūdijantis plienas susitraukia maždaug 0,3 proc., o „Inconel“ lydiniai – apie 0,2 proc. Šis skirtingas apvalkalo, izoliacijos ir varžos laido susitraukimas sukuria vidinius įtempius, kurių įprastos konstrukcijos negali atlaikyti. Standartinis magnio oksido tankinimas, kurio pakanka aplinkos eksploatavimui, susidaro mikroskopinės tuštumos, nes medžiagos traukiasi skirtingu greičiu, pablogindamos dielektrinį stiprumą ir sukurdamos elektrinio sekimo kelius.
Drėgmės patekimas yra bene klastingiausias gedimo mechanizmas. Kai kriogeninė įranga įšyla priežiūros ciklų metu, atmosferos drėgmė kondensuojasi ant šaltų paviršių. Standartiniai šildytuvo sandarikliai, puikiai tinkantys sausai aplinkai, leidžia palaipsniui patekti vandeniui, kuris vėlesnio aušinimo metu sušąla į ledo kristalus. Tūrio padidėjimas maždaug 9 procentais, kai vanduo virsta ledu, sukuria pakankamą slėgį, kad įtrūktų apvalkalas arba pablogėtų vidinė izoliacija.
Siekiant patikimo veikimo -90 laipsnių ir žemesnėje temperatūroje, specializuota inžinerija sprendžia kiekvieną iš šių gedimų režimų. Hermetiškas sandarinimas su stiklo-su metalo ar-keramikos konstrukcijomis neleidžia patekti drėgmei. Vidiniai drėgmės surinkėjai sugeria bet kokią likutinę drėgmę iš gamybos arba nedidelio nuotėkio per visą tarnavimo laiką. Didelio tankio tankinimo metodai, kurių tankis didesnis nei 3,2 gramo kubiniame centimetre, palaiko konstrukcijos vientisumą ekstremaliose temperatūrose. Lanksčios ritės atramos ir reikalavimus atitinkantis izoliacinis sandariklis prisitaiko prie diferencinio terminio susitraukimo nesukuriant vidinių siūlių, kurios plinta lūžiais.
Šalto{0}}paleidimo galios skaičiavimai turi atsižvelgti į sumažėjusį kaitinimo elementų atsparumą kriogeninei temperatūrai. Valdymo sistemose turėtų būti srovę-ribojančių funkcijų arba didinimo{3}} sekų, kurios palaipsniui didina įtampą per kelias minutes ir leidžia tolygiai paskirstyti temperatūrą prieš pasiekiant visą darbinę galią. Šis metodas pailgina eksploatavimo trukmę trimis ar daugiau kartų, palyginti su tiesioginiu visos{5}}galios naudojimu.
