燃氣調壓裝置內伴熱系統的研究與改進

宋春福

（大慶中石油昆侖燃氣有限公司，黑龍江 大慶 163453）

燃氣調壓裝置內伴熱系統的研究與改進

宋春福

（大慶中石油昆侖燃氣有限公司，黑龍江 大慶 163453）

燃氣調壓箱內伴熱系統可以有效地避免冬季運行時設備發生凍堵，保證設備安全平穩運行，現有的內伴熱系統存在能耗高、不阻燃等缺點。本文針對這些問題，對現有的燃氣調壓箱內伴熱系統進行研究和改進，以實現低能耗、阻燃性好、伴熱數據實時上傳的功能。

電伴熱；節能；調壓

0.引言

在我國北方地區，冬季氣溫能夠達到-40℃，燃氣調壓裝置在冬季低溫運行時，設備內通過氣體中所含的水分極易聚集凍結，嚴重時，會導致調壓設備損壞。因此，保證調壓裝置在低溫時能夠維持正常的工作溫度是極其重要的環節?，F有的電伴熱系統能夠部分解決凍堵現象的發生，但其本身還存在一些問題和隱患，系統還有著很大的改進空間，可以通過不斷地研究和改進，最終達到燃氣行業的實際生產需求。

1.伴熱系統的現狀

現階段我國工藝管線和罐體容器的伴熱大多采用傳統的蒸氣或熱水伴熱，而在大慶地區，通過多年的實踐驗證，燃氣行業已實現在調壓柜內安裝電伴熱系統的方式解決冬季低溫問題。電伴熱系統興起并迅速發展于20世紀50年代。在建筑等其他領域，這一新型的保溫方式已經得到推廣和使用，與之相比，國外已有大量成熟技術應用于各系統之中。但在燃氣行業的具體應用過程中，我們能夠發現，現階段使用的電伴熱系統雖可解決部分低溫問題，但其本身還存在的很多不足：

第一，部分系統存在絕緣不好，易導電等問題，存在一定的安全隱患；

第二，伴熱帶本身不阻燃，易著火；

第三，現階段安裝電伴熱系統時，通常將整條伴熱帶直接纏繞到設備上，中間不能斷開，這樣一些原本沒有必要加熱的地方也會有伴熱帶通過，在氣溫低時熱量損耗變大，且溫度傳感器位于系統尾部，裸露于空氣之中，測溫不精準，最終導致電量增大，不節能；

第四，安裝人員在安裝時往往根據自己主觀判斷進行安裝，容易導致安裝不規范，現場凌亂，且在安裝保溫部分時，容易造成保溫層包裹不實，保溫性能不好，浪費電能；

第五，現階段伴熱系統無任何顯示部分，如有保溫層的存在，工作人員無法掌握電伴熱具體運行情況；溫控器為手動機械按鈕調節，如刻度存在誤差，會使伴熱系統過熱或過冷。

2.新型伴熱系統改進方案

為解決現有設備存在的諸多問題，大慶中石油昆侖燃氣有限公司在原有伴熱系統基礎上，力求研制出一套新型智能伴熱系統，使之能夠有效地解決現有電伴熱存在的問題。

2.1 新型伴熱系統的改進目標

2.1.1 系統整體防爆、阻燃、防漏電

因天然氣為易燃易爆高危氣體，按照國家規定，應用于燃氣調壓柜的設備必須達到防爆要求；為了安全起見，新型伴熱系統所用材料必須阻燃，以求解決現階段伴熱系統不阻燃這一問題。而且新系統要防漏電，保護操作人員人身安全。

2.1.2 大幅度降低能耗

因現有電伴熱系統控溫不精準，存在熱能浪費情況，新型伴熱系統必須能夠大幅度降低能耗，達到節能目的。

2.1.3 系統實現模塊化，可重復利用

現有電伴熱系統在拆除后無法二次利用，造成浪費，且在安裝過程中工作人員的安裝手法很大程度上影響著伴熱系統的保溫程度和外觀規整程度，為了解決上述問題，新型伴熱系統必須達到模塊化，安裝拆卸方便，且可以調整加熱部位。

表1　2013年11月～2014年3月耗電量明細表

2.1.4 智能化

新型伴熱系統要具備較高的智能化，系統要具備液晶顯示屏，可以就地顯示測溫點溫度，可以調節設置溫度。另一方面，新系統可以通過無線方式將溫度數據進行遠程傳輸，且可以通過遠程操作調整，啟閉電伴熱，能夠實現在線實時監測，特殊情況報警。

2.2 具體研究內容

為達到研究初期制定的改進目標，研究人員與電伴熱廠家人員進行商討，研究各種方案的可行性，最終確定將新型伴熱系統分為2個部分進行研究，將現場加熱部分作為首要研究對象，在現場加熱部分符合要求后再將遠程數控部分整合進去。

2.2.1 加熱部分

加熱部分具體設計如下：

（1）調節器和氣體流量計采用直流電，24V以下電壓，根據調壓器及流量計大小不同，功率在30W～100W。

（2）加熱保溫系統采用特氟隆發熱線加云母雙重絕緣加熱裝置，安全可靠；采用硅酸鋁棉保溫材料，阻燃、保溫效果好；采用鋁鎂合金外殼，不生銹，表面噴塑處理，不掉漆，根據不同調壓器規格不同設計不同的外形結構。

（3）線路采用電子焊接方式，沒有接點，防爆。

（4）測溫傳感器采用進口數字式，測溫范圍大，精度高，并采用一備一用方式，確保正常運行，測溫傳感器內置于加熱模塊之中，測量準確，精準控制伴熱系統的啟閉次數。

（5）溫控器采用數顯方式，在一用一備的調壓器配置中可實現加熱保溫系統聯動切換，并具有數據無線遠程傳輸功能。

（6）電路配備漏電保護裝置，更安全。

（7）加熱保溫系統采取模塊化設計，直接安裝于需要加熱部位，安裝方便簡潔，采用不銹鋼扎帶快速固定與卡具、螺栓等多種方式快速固定。

2.2.2 數據遠程控制傳輸部分

在完成加熱部分后，研究人員便開始著手系統的數據遠程控制傳輸部分，由于大慶中石油昆侖燃氣有限公司已經有一套完整的、成熟的生產指揮系統（SCADA系統），所以在進入傳輸部分的研究階段，我們便把SCADA系統作為研究方向，力求將系統采集的數據整合到SCADA系統之中。

遠程控制傳輸部分具體設計如下：

（1）PT100溫度傳感器通過轉化器轉化成-50℃～50℃對應4mA～20mA直流電流信號傳送給上位機，上位機通過系統設置，控制繼電器開啟關閉加熱系統熱體溫度，達到保溫節能目的，再通過原有SCADA系統的無線傳輸部分，實現伴熱系統溫度、運行狀況數據的實時傳輸。

（2）將所有控制系統部件進行高度整合，設立專門的防爆外殼。

（3）在系統中加入報警功能，在斷電和溫度過低時系統自動報警。

（4）通過對原有程序的重新編寫，加入遠程控制功能，能夠在遠端SCADA系統中對伴熱系統進行調溫、啟閉操作。

（5）智能控制系統部分采用350V～24V自適應電源，電源具有完整的過流，短路、過溫保護電路。

（6）控制箱內設置實驗按鈕，作為調試實驗用，還可作為本地強制加熱使用。

2.2.3 新型伴熱系統技術參數

（1）調節器和氣體流量計采用直流電，24V以下電壓。

（2）調節器和氣體流量計功率在30W～100W。

（3）測溫傳感器采用進口數字式，測溫范圍在-40℃～125℃之間，精度±0.2℃。

（4）溫控器采用數顯方式，并能數據無線遠程傳輸功能。

（5）特氟隆發熱線，可耐溫300℃。

（6）云母雙重絕緣材料：可耐溫800℃。

（7）硅酸鋁棉保溫材料：可耐溫1200℃。

3.實際應用情況

在完成新型伴熱系統的整體研究和廠內測試階段，研究人員將樣機安裝于大慶市東城領秀B區大慶中石油昆侖燃氣有限公司下屬燃氣調壓柜內進行實地驗證。

3.1 安裝測試

在安裝過程中，由研究人員指導轄區工作人員完成整個安裝過程。全部安裝耗時15分鐘（不包括安裝防爆箱體和智能控制模塊所用時間），系統各部件尺寸完全符合實際調壓設備安裝要求，沒有出現松動、貼合不嚴密等問題，整個安裝過程未出現任何延誤，操作簡便，步驟明了，其便捷程度得到了轄區工作人員的認可。

3.2 遠程控制及數據實時傳輸測試

完成新型智能伴熱系統的安裝后，研究人員首先對伴熱系統的數據傳輸功能進行測試。研究人員在大慶中石油昆侖燃氣有限公司的生產指揮調度中心內對數據上傳情況進行驗證。在系統完成初始化設置后，生產指揮中心的SCADA系統中便可看到新型智能伴熱系統上傳的實時數據，且通過SCADA系統內操作選項，可以調整系統內參數及啟閉伴熱系統，新型系統具備極強的實時遠程監控和操控能力。

3.3 能耗測試

為驗證新型伴熱系統的節能性，研究人員選取了處于同一區域內的東城領秀A區、麗青公寓小區、華溪龍城一期3座調壓柜，在預設溫度相同的情況下（20℃），進行能耗對比，見表1。

通過5個月的用電量對比，可以看出，新型智能伴熱系統在保證相同運行溫度的情況下，能耗與其他測試調壓箱比較最高降低了近80%，在節能降耗方面取得了良好的效果。

結語

改進后的燃氣調壓裝置內伴熱系統在實際的應用過程中，取得了不錯的應用效果。能夠根據環境溫度自動調節溫度的功能，還實現了對伴熱數據的實時上傳。在降低能耗，實現信息化等方面具有良好的應用前景。

［1］于宏軍.智能與技術［M］.北京：電子工業出版社，1997：4.

［2］朱榮明.燃氣保溫智能控制系統［J］.西北工業大學學報，2002：2-21.

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