Системы обогрева: руководство по выбору, управлению и установке кабеля

Рассмотрим 150-метровый топливопровод из углеродистой стали на терминале: при температуре окружающего воздуха -10°C линия может потерять 2–4 кВт в зависимости от изоляции и ветра. Без подогрева масло охлаждается, вязкость повышается, и перекачивающий насос может выйти из строя задолго до того, как линия дойдет до бака. Полезный вывод состоит в том, что трасса обогрева представляет собой тепловую цепь, а не кабельную принадлежность. Его размеры должны быть рассчитаны с учетом потерь тепла, поддержания температуры, условий окружающей среды, контроля и способа установки. Если вы пропустите любой из них, то качественно сделанный кабель по-прежнему станет проблемой в обслуживании.

Система обогрева, также называемая системой электрообогрева или электрообогревом, подает контролируемое тепло на поверхность трубы, резервуара, прибора или воздуховода для возмещения тепла, потерянного в окружающую среду. Он может выполнять две разные задачи: защиту от замерзания, целью которой является поддержание температуры жидкостей на водной основе выше 0°C с запасом безопасности, и поддержание технологической температуры, целью которой является поддержание вязкости, текучести или состояния реакции продукта. На чертеже эти две работы выглядят одинаково, но требуют разной плотности мощности, типа кабеля, датчиков и сигналов тревоги.

Что такое обогреватель, а чем нет

Это не замена изоляции. Изоляция снижает потери тепла; следящий нагрев компенсирует оставшиеся потери. Если изоляция мокрая, повреждена или отсутствует на фланцах и клапанах, электропроводка работает дольше и нагревается сильнее. Это сокращает срок службы кабеля и может вывести саморегулирующийся кабель за пределы его полезного диапазона регулировки. Практическое правило состоит в том, чтобы сначала закрепить тепловую оболочку, а затем подобрать размер трассировочного кабеля с учетом реальных теплопотерь.

Это также не один продукт. Полная схема обычно включает в себя нагревательный кабель, холодный вывод, сальники, распределительные коробки, теплоизоляцию, термостат или датчик RTD, контактор или полупроводниковый контроллер, защиту от утечки на землю и сигнализацию. В опасных зонах сертификация должна распространяться на кабель, сальники, корпуса и шкаф управления в сборе. Кабеля с сертификатом ATEX или IECEx недостаточно, если распределительная коробка или панель управления предназначены для обычного режима работы.

Типы кабелей с первого взгляда

Для трехфазных цепей постоянной мощности, эксплуатируемых на протяжении длительного времени или при более высоких температурах, конструкцию кабеля и схемы следует проверять вместе, а не выбирать только по температуре в каталоге.

Трехфазный электронагреватель постоянной мощности Для более длительных или высокотемпературных трехфазных сетей этот нагреватель сохраняет постоянную мощность на метр, его можно разрезать на месте и подходит для вязкостного или коррозионного технологического нагрева. Посмотреть продукт →

Начните с потерь тепла и поддерживайте температуру

Прежде чем выбирать кабель, рассчитайте или получите тепловые потери на метр при минимально ожидаемой температуре окружающей среды и требуемой поддерживаемой температуре. Цитата, в которой указаны только тип кабеля и мощность на метр, является неполной. Следующие данные обычно решают, будет ли схема работать:

1. Обязанности: защита от замерзания, контроль вязкости или поддержание температуры процесса.
2. Сведения о трубе или резервуаре: диаметр, длина, материал, толщина изоляции и теплопроводность.
3. Разница температур: минимальная температура окружающей среды, поддержание температуры и максимальное воздействие при продувке или очистке линии.
4. Плотность мощности и напряжение: Вт на метр, напряжение питания, длина цепи и пусковой ток.
5. Философия управления: термостат, термометр сопротивления, пропорциональное управление, сигнализация, дистанционный мониторинг и настройки отключения.
6. Классификация зон и ограничения при установке: опасная зона, коррозия, промывка, морская или подземная линия.

Если поставщик не может продемонстрировать допущения в расчетах, в предложении указывается только цена кабеля. Это важно, поскольку электропроводка часто выходит из строя в слабом месте между кабелем, сальником, распределительной коробкой и термостатом, а не в самом нагревательном элементе. Более широкий обзор кабелей, элементов управления и аксессуаров в одном месте см. в нашей статье. ассортимент продукции для обогрева .

Защита от замерзания: где скрывается экономия

Защита от замерзания обычно является наиболее чувствительным к затратам применением. Цель состоит в том, чтобы не нагреть трубу; Речь идет о поддержании жидкости выше точки замерзания с надежным запасом. Распространенной ошибкой проектирования является игнорирование клапанов, фланцев, застойных зон и отводов приборов. Эти фитинги увеличивают площадь поверхности и тепловую массу, поэтому прокладка кабеля и допустимая мощность должны покрывать их. Термостат, установленный на 5°C, может быть достаточным для хорошо изолированной водопроводной линии, но расположение датчика имеет значение: датчик на теплом кабеле, а не на трубе, будет неправильно включать контур.

Саморегулирующийся кабель здесь популярен, поскольку его выходная мощность меняется в зависимости от температуры, но схема по-прежнему нуждается в защите от утечки на землю, контакторе, рассчитанном на пусковой ток, и сигнализаторе потери питания или низкой температуры трубы. Низкотемпературные обогреватели для обслуживания часто используются для водопроводов, противопожарных трубопроводов и небольших резервуаров, где поддерживаемая температура умеренная, а колебания окружающей среды умеренные.

Обогреватель для поддержания низкой температуры Там, где достаточны умеренные поддерживаемые температуры и защита от замерзания, этот нагреватель постоянной мощности поддерживает трубы, резервуары, клапаны и оборудование в системах отопления, вентиляции и кондиционирования, водоподготовке и пищевой промышленности. Посмотреть продукт →

Поддержание температуры процесса: вязкость, текучесть и качество продукта

Технологические линии менее щадящие. Линии транспортировки тяжелой нефти, битума, химикатов и линии отбора проб газа могут нуждаться в поддержании температуры значительно выше температуры окружающей среды, а допустимое отклонение может составлять всего несколько градусов. В этих случаях тип кабеля, положение датчика и режим управления должны выбираться вместе. Кабель постоянной мощности или кабель с минеральной изоляцией могут быть лучше, если поддерживается высокая температура или где линия имеет повторяющиеся фланцы и клапаны. Саморегулирующийся кабель удобен для более низких температур и изменяющихся условий окружающей среды, но его максимальная температура воздействия и пусковой ток все равно требуют проверки.

Не выбирайте размер только по «максимальной температуре». Соответствующая цифра представляет собой температуру поддержания при наихудших условиях теплопотерь плюс запас, которым может управлять система управления. Увеличение размера кабеля для покрытия неопределенности может привести к перегреву застоявшегося продукта, в то время как уменьшение размера кабеля приведет к тому, что вязкость линии будет ниже требуемой в самый холодный ночной час.

Детали управления и опасной зоны, определяющие надежность

Шкаф управления не является коробкой с контакторами. Он должен определить, как запускается схема, как она подает сигнал тревоги и как происходит сбой. Для защиты от замерзания может быть достаточно простого термостата при условии, что датчик находится на трубе и сигнализация видна. При техническом обслуживании RTD и пропорциональный контроллер обычно дают лучшие результаты, особенно когда линия частично простаивает. Защита от утечки на землю имеет важное значение, но нежелательные отключения часто случаются, когда изоляция кабеля повреждается во время установки или когда влага попадает в неправильно загерметизированный ввод.

В опасной зоне проверьте всю сборку: кабель, сальники, распределительные коробки, шкаф управления и датчик температуры. Классификация зоны, группа газа и температурный класс должны быть подтверждены до окончательного составления предложения. Шкаф управления трассировкой опасных зон должен иметь необходимую сертификацию, правильную защиту корпуса и четкое расположение клемм для полевых испытаний.

Шкаф управления обогревом для опасных зон Для узлов электрообогрева в опасных зонах этот шкаф сочетает в себе контроль температуры, мониторинг и управление питанием в пределах от 1 до 72 цепей для защиты от замерзания и обслуживания технологических процессов. Посмотреть продукт →

Монтаж и ввод в эксплуатацию: неисправности, которые можно предотвратить

Большинство проблем со следящим обогревом возникают при вводе в эксплуатацию или после первого похолодания. Кабель может быть электрически исправен, но термически неэффективен, поскольку он не плотно прилегает к трубе, изоляция мокрая или датчик установлен в неправильном месте. Во время установки следите за тем, чтобы кабель не имел острых кромок, соблюдайте указанный радиус изгиба, используйте подходящую ленту и термопасту и герметизируйте каждый кабельный ввод. Не подавайте питание на цепь до тех пор, пока не будут пройдены испытания на сопротивление изоляции и целостность.

• Запишите сопротивление изоляции и сопротивление контура до и после изоляционных работ.
• Пометьте каждую цепь на обоих концах и обновите расписание панели.
• Проверьте калибровку термостата и термометра сопротивления по эталонному термометру.
• Подтвердите настройки сигнализации и отключения с помощью имитированного сигнала датчика.
• Сфотографируйте расположение кабеля до того, как будет закрыта изоляция.

Наши заметки о стандарты строительства и контроля предложите контрольный список для этих шагов на уровне поля.

Что указать в запросе на электрообогрев

Полезный запрос дает поставщику достаточно информации для определения размера схемы, а не просто для продажи кабеля. Укажите размер и длину трубы, материал, тип и толщину изоляции, минимальную температуру окружающей среды, поддерживаемую температуру, максимальную температуру воздействия, напряжение питания, классификацию зоны, требования к контролю и любые ограничения при установке, такие как морская транспортировка или ограниченный доступ. Если на линии есть клапаны, фланцы, опоры или инструменты, так и скажите. Эти детали изменяют длину кабеля и допустимую мощность.

Окончательное решение должно основываться на тепловом режиме и допустимом режиме отказа. Для защиты от замерзания часто можно использовать простой термостат и саморегулирующийся кабель. Для высокотемпературной технологической линии может потребоваться кабель постоянной мощности или кабель с минеральной изоляцией, специальный шкаф управления и более строгие протоколы ввода в эксплуатацию. В обоих случаях трасса обогрева работает лучше всего, когда кабель, изоляция, датчик, управление и установка рассматриваются как одна система.