昌暉儀表在本文介紹電伴熱的工作原理及電伴熱帶的組成和安裝，并以新疆某項(xiàng)目為例具體闡述電伴熱的組成、設(shè)計(jì)及應(yīng)用。
水泥生產(chǎn)線(xiàn)余熱發(fā)電項(xiàng)目很多都建在西北地區(qū)的青海和新疆，這些地區(qū)的冬季最低氣溫一般都能達(dá)到-30℃左右，在不考慮保溫及伴熱技術(shù)的情況下，暴露在相對(duì)開(kāi)放空間中的設(shè)備及儀表會(huì)出現(xiàn)由于溫度太低無(wú)法正常工作的現(xiàn)象，尤其在汽輪機(jī)停機(jī)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)儀表導(dǎo)壓管凍堵現(xiàn)象，甚至?xí)l(fā)生爆裂，寒冷的天氣隨時(shí)會(huì)給這部分管道帶來(lái)?yè)p害。為了保證設(shè)備的安全可靠及機(jī)組的正常運(yùn)行，就需要在寒冷地區(qū)對(duì)設(shè)備及管道采取伴熱，保證管道在嚴(yán)寒的冬季能夠正常使用。
在工程中，伴熱一般有電伴熱和蒸氣伴熱兩種方式，在余熱發(fā)電伴熱設(shè)計(jì)項(xiàng)目中一般采用電伴熱。
1、電伴熱簡(jiǎn)介
電伴熱是用電熱的能量來(lái)補(bǔ)充被伴熱體在工藝流程中所散失的熱量，從而維持流動(dòng)介質(zhì)最合理的工藝溫度。電伴熱是沿管線(xiàn)長(zhǎng)度方向或罐體容積大面積上的均勻放熱，溫度梯度小，熱穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)，具有熱效率高、節(jié)約能源、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、施工安裝方便、無(wú)污染、使用壽命長(zhǎng)、能實(shí)現(xiàn)遙控和自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。
①電伴熱的原理
電伴熱帶接通電源后(注意尾端線(xiàn)芯不得連接)，電流由一根線(xiàn)芯經(jīng)過(guò)導(dǎo)電的PTC材料到另一線(xiàn)芯而形成回路。電能使導(dǎo)電材料升溫，其電阻隨之增加，當(dāng)芯帶溫度升至某值之后，電阻大到幾乎阻斷電流的程度，其溫度不再升高，與此同時(shí)電伴熱帶向溫度較低的被加熱體系傳熱。電伴熱帶的功率主要受控于傳熱過(guò)程，隨被加熱體系的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率。
②電伴熱的組成及安裝
A、組成一個(gè)項(xiàng)目的電伴熱主要由以下四部分組成：
a、自控溫保溫箱(對(duì)變送器進(jìn)行保溫)；
b、電伴熱電纜：自限溫伴熱電纜(低溫型)、自限溫伴熱電纜(中溫型)、MI恒功率伴熱電纜；
c、伴熱電源箱(對(duì)各個(gè)自控溫保溫箱及電伴熱電纜進(jìn)行供電)；
d、安裝輔材(電源接線(xiàn)盒、終端冒、玻璃絲帶、鋁箔膠帶、石棉纖維繩等)。
B、安裝圖1為壓力變送器及差壓變送器的電伴熱帶安裝示意圖。
圖1 壓力變送器及差壓變送器的電伴熱帶安裝示意圖
電伴熱安裝要求：采用鋁箔膠帶粘貼固定發(fā)熱電纜，使發(fā)熱電纜與管道緊密接觸，保證充分、快速傳熱。同一根發(fā)熱電纜不能纏繞不同性質(zhì)及材質(zhì)的管道。將2根發(fā)熱電纜沿管道直線(xiàn)放置，水平方向管道放置在管道下方兩側(cè)呈120°夾角，垂直方向管道放置在管道對(duì)稱(chēng)的兩側(cè)，并用鋁箔膠帶每隔3-50cm固定1道。如管道下方無(wú)法放置發(fā)熱電纜，應(yīng)將電纜放置在管道的兩側(cè)或上端但要適當(dāng)增加纏繞系數(shù)。在放置發(fā)熱電纜前測(cè)量每根電伴熱線(xiàn)的電阻值，放置完成后再次測(cè)量其電阻值，確保無(wú)誤后，用鋁箔膠帶將發(fā)熱電纜和管道裹住、包嚴(yán)(搭接1cm)，以確保電纜和管道表面保持緊密接觸。放置發(fā)熱電纜時(shí)不能有死結(jié)、死彎現(xiàn)象，穿洞、穿管時(shí)不能損傷電伴熱線(xiàn)的外皮。發(fā)熱電纜不能放置在管道較鋒利的邊緣，嚴(yán)禁踩踏發(fā)熱電纜，并加以保護(hù)。發(fā)熱電纜敷設(shè)的最小彎曲半徑為線(xiàn)徑的6倍，且不能出現(xiàn)交叉接觸和重疊現(xiàn)象，兩根線(xiàn)的最小間距為6cm。局部纏繞發(fā)熱電纜不能過(guò)多，以免使管道過(guò)熱燒毀發(fā)熱電纜，如必須多纏繞時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減少保溫厚度。發(fā)熱電纜承受的張力應(yīng)≥25kg，系統(tǒng)應(yīng)具有接地保護(hù)功能；發(fā)熱電纜嚴(yán)禁與油漆、瀝青及其他強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等有機(jī)污染物接觸；在安裝前，應(yīng)檢查管道是否損壞或滴漏，另外發(fā)熱電纜在管道上的連接固定必須以不破壞纜線(xiàn)為前提，在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度＜-5℃時(shí)，發(fā)熱電纜不宜安裝。在發(fā)熱電纜安裝完畢后，必須核查發(fā)熱電纜的標(biāo)稱(chēng)電阻和絕緣電阻，然后包裹保溫材料，最后連接電源。
2、新疆某余熱發(fā)電項(xiàng)目中電伴熱的實(shí)際應(yīng)用
①工程概述新疆某水泥有限責(zé)任公司水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)余熱發(fā)電項(xiàng)目地處較寒冷地帶，儀表導(dǎo)壓管道以及機(jī)務(wù)取樣排污加藥管道需要做電伴熱，使其在室外氣溫較低的情況下不受凍(冬季室外溫度-37℃)。
②技術(shù)要求
a、電伴熱電控箱規(guī)格：前開(kāi)門(mén)，戶(hù)外式。
b、儀表保溫箱規(guī)格：儀表保溫箱所使用的電伴熱元件是連續(xù)自動(dòng)調(diào)節(jié)功率型，隱藏于夾層中，箱體內(nèi)層四壁能均勻向箱內(nèi)輻射傳熱，箱內(nèi)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)，能確保箱內(nèi)儀表正常工作。
c、箱內(nèi)設(shè)有安裝變送器的支架；應(yīng)留有導(dǎo)壓管的穿入孔，下方留有220VAC電源進(jìn)線(xiàn)和4-20mA信號(hào)的進(jìn)出線(xiàn)孔。
d、伴熱電纜要求：儀表導(dǎo)壓管伴熱電纜應(yīng)按自限溫伴熱帶考慮，伴熱電纜應(yīng)能夠使導(dǎo)壓管的溫度維持在5℃以上的要求。本項(xiàng)目中只有機(jī)務(wù)取樣排污加藥管道根據(jù)介質(zhì)溫度選擇恒功率伴熱電纜，機(jī)務(wù)給水管道根據(jù)介質(zhì)溫度選擇自限溫伴熱電纜(中溫型)，伴熱電纜應(yīng)能夠使機(jī)務(wù)管道的溫度維持在5℃以上。
③電伴熱的設(shè)計(jì)要求
該項(xiàng)目電伴熱的設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2和圖3。
圖2 電伴熱電控箱供電圖
圖2是電伴熱電控箱給各個(gè)儀表保溫箱及機(jī)務(wù)管道的電伴熱電源盒進(jìn)行供電的設(shè)計(jì)圖。設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于使用Pt100熱電阻為測(cè)溫元件，高性能經(jīng)濟(jì)型顯示控制儀YR-GFC403-01-08-HN-N-T作為控溫核心設(shè)備，除了應(yīng)該給每個(gè)需要伴熱的設(shè)備及管道供熱外，每個(gè)電伴熱回路需使用帶漏電保護(hù)的斷路器，還應(yīng)該考慮三相回路的平衡問(wèn)題。由于在室外安裝選擇的防護(hù)等級(jí)為IP55，儀表部分的電伴熱回路功率計(jì)算公式為：P(總功率)=P(自控溫保溫箱功率)+伴熱電纜每米功率×伴熱電纜長(zhǎng)度。
圖3 保溫箱及電伴熱帶安裝示意圖
圖3為保溫箱及電伴熱帶安裝示意圖。從圖中可以看出，變送器根據(jù)取源點(diǎn)位置的遠(yuǎn)近，就近合理分配自控溫保溫箱，這樣可以盡可能地縮短需要伴熱的管道，并沒(méi)有采用一對(duì)一的自控溫保溫箱，是考慮到一對(duì)一安裝既浪費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)空間而且費(fèi)用更高。圖中左下角為差壓變送器及壓力變送器的安裝示意圖。此圖中并沒(méi)有體現(xiàn)機(jī)務(wù)管道的電伴熱，應(yīng)根據(jù)管道里面介質(zhì)的溫度來(lái)選擇是使用自限溫伴熱電纜還是MI恒功率伴熱電纜。伴熱電纜選型：一般來(lái)說(shuō)在介質(zhì)溫度＜65℃的時(shí)候，選擇自限溫伴熱電纜(低溫型)；在介質(zhì)溫度低于120℃高于65℃的時(shí)候，選擇自限溫伴熱電纜(中溫型)；在介質(zhì)溫度低于190℃高于120℃的時(shí)候，選擇自限溫伴熱電纜(高溫型)；在介質(zhì)溫度＜200℃使用MI恒功率伴熱電纜。此溫度選擇適用于機(jī)務(wù)管道，同樣也適用于儀表導(dǎo)壓管(注：MI恒功率伴熱電纜不能懸空敷設(shè))。
④應(yīng)用總結(jié)
首先，統(tǒng)計(jì)需要電伴熱的儀表及儀表導(dǎo)壓管的長(zhǎng)度，統(tǒng)計(jì)需要電伴熱的機(jī)務(wù)管道數(shù)量及長(zhǎng)度；其次，根據(jù)介質(zhì)的溫度選擇使用哪種伴熱電纜；最后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取源點(diǎn)合理安排自控溫保溫箱。
⑤其他項(xiàng)目設(shè)計(jì)中可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題
此項(xiàng)目中的機(jī)務(wù)管道由于管徑都比較細(xì)，所以選擇的電伴熱電纜均為15W/m，但是并不代表其他項(xiàng)目中的機(jī)務(wù)管道電伴熱電纜均為15W/m。具體每米電伴熱電纜的功率應(yīng)根據(jù)機(jī)務(wù)管道的管徑來(lái)決定。
為了機(jī)組安全可靠的運(yùn)行，在寒冷地區(qū)對(duì)儀表導(dǎo)壓管及部分機(jī)務(wù)管道進(jìn)行電伴熱都是必要的。了解工程電伴熱的組成，在施工安裝中要嚴(yán)格按照安裝要求進(jìn)行安裝，以保證電伴熱的正常工作。在實(shí)際工程應(yīng)用中，要根據(jù)不同的溫度選擇電伴熱電纜，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近來(lái)選擇哪些變送器需要集中安放。
