電伴熱在石油化工安裝調(diào)試中的應(yīng)用

崔洪浩

（南京沃斯特自動(dòng)化設(shè)備有限公司，南京 210048）

0 引言

在石油、化工等行業(yè)由于管線、設(shè)備需要在一定的溫度（高于環(huán)境溫度）下運(yùn)行，如只采取保溫措施，不管保溫做得多厚，管線或設(shè)備的溫度最終都會(huì)降到環(huán)境溫度，其原因是由于存在熱損失。伴熱，就是通過外界對(duì)管線或設(shè)備提供熱量，當(dāng)提供的熱量與管線或設(shè)備的熱損失相當(dāng)時(shí)，管線即可在該溫度下保持溫度的相對(duì)恒定。這種由外界向管線或設(shè)備提供熱量的方法就是伴熱。熱源一般可以分為3種：

1）以電為能源的稱為電伴熱。

2）以蒸汽作為傳熱介質(zhì)的稱為蒸汽伴熱。

3）以熱水作為傳熱介質(zhì)的稱為熱水伴熱。

本文所介紹的就是以電為能源的電伴熱，電伴熱是用電熱來補(bǔ)充被伴熱物體在工藝過程中所散失的熱量，以維持介質(zhì)溫度在某一范圍內(nèi)。通俗而言，介質(zhì)溫度會(huì)隨著輸送長(zhǎng)度的增加而下降（由于對(duì)環(huán)境的散熱），電伴熱就是為了防止或阻止此類情況的發(fā)生，使介質(zhì)溫度維持在某一范圍內(nèi)，滿足工藝或儀器儀表溫度條件，水系統(tǒng)防凍等需求。相對(duì)于蒸汽伴熱，其控制溫度準(zhǔn)確、傳熱效率高、安裝簡(jiǎn)便及操作和維護(hù)方便等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油化工、醫(yī)藥、消防、民生等行業(yè)。

1 電伴熱分類

各種電伴熱產(chǎn)品均有其特點(diǎn)，也同時(shí)存在不足，至今還沒有靠單一的電伴熱產(chǎn)品來滿足所有工藝溫度伴熱的要求。為此電伴熱產(chǎn)品通過了20多年的發(fā)展，出現(xiàn)了多品種、多規(guī)格的電伴熱系列產(chǎn)品。主要有單相恒功率電伴熱帶、三相恒功率電伴熱帶、自控溫電伴熱帶、串聯(lián)式電伴熱帶、變功率電伴熱帶、集膚電伴熱系統(tǒng)、融雪電纜及撓性電伴熱板等，滿足了各行業(yè)對(duì)電伴熱產(chǎn)品的需求。應(yīng)用最為廣泛的是恒功率電伴熱帶和自控溫電伴熱帶。

圖1 恒功率電伴熱帶Fig.1 Constant power electric with tropical

圖2 自控溫電伴熱帶Fig.2 Self-controlled thermal power with tropical

恒功率電伴熱帶（見圖1）單位長(zhǎng)度的發(fā)熱量恒定，使用的電伴熱帶越長(zhǎng)，輸出的總功率越大。該電伴熱帶在現(xiàn)場(chǎng)能按實(shí)際需要長(zhǎng)度任意剪切。此外具有柔軟性，可以方便地緊貼管道表面敷設(shè)。電伴熱帶外層的編織層不僅起著傳熱和散熱作用，還提高電熱帶的整體強(qiáng)度。本電伴熱帶適用于管道、閥門、泵體的伴熱、防凍和保溫，或者維持儀表管線的工藝溫度，如：

1）用于在正常情況下連續(xù)流動(dòng)的低凝固管線使用，可避免介質(zhì)因停止流動(dòng)而凝固。

2）需要嚴(yán)格控制作業(yè)溫度的液體管線的伴熱和保溫。

3）寒冷地區(qū)自來水管道及閥門的防凍、排水管、抽水管和冷凝管路的防凍。

4）沿海井臺(tái)管道的伴熱防凍。

5）管線和儀表管線的伴熱保溫。

6）井口采油樹伴熱（取代水套爐），污水井伴熱。

7）混凝土預(yù)制件防凍養(yǎng)護(hù)。

自控溫電伴熱帶（見圖2）功率衰減小，使用壽命長(zhǎng)。平行銅導(dǎo)體之間的熱敏電阻可以根據(jù)周圍溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而改變輸出功率，它會(huì)隨著環(huán)境溫度升高，輸出熱量會(huì)降低；環(huán)境溫度的降低，輸出熱量會(huì)升高。這種自控溫特性在產(chǎn)品長(zhǎng)度上處處存在，即使是電熱帶交叉安裝，也不會(huì)產(chǎn)生交叉點(diǎn)過熱。它適用于較復(fù)雜熱場(chǎng)的電伴熱系統(tǒng)，而且無需溫度控制器，使其安裝使用更加靈活。

2 電伴熱敷設(shè)安裝

圖3 閥門處電伴熱帶敷設(shè)Fig.3 The valve is electrically accompanied by tropical laying

設(shè)計(jì)人員已經(jīng)在設(shè)計(jì)階段根據(jù)業(yè)主所需伴熱管道、閥門、機(jī)泵、儲(chǔ)罐、儀器儀表等圖紙數(shù)據(jù)資料設(shè)計(jì)出了電伴熱型號(hào)、長(zhǎng)度、回路號(hào)、功率、電流和最低、最高溫度要求。一般電伴熱廠家也會(huì)根據(jù)你所提供的設(shè)備、管道等數(shù)據(jù)幫助你計(jì)算出電伴熱的各項(xiàng)數(shù)據(jù)以方便采購和敷設(shè)安裝電伴熱。電伴熱的各項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)算有一套完整的公式，內(nèi)容較多，所以在這里就不再詳細(xì)介紹，在這里主要介紹電伴熱的安裝過程中需要注意的事項(xiàng)。電伴熱在敷設(shè)安裝前，要保證所需伴熱的管道、閥門、機(jī)泵、儲(chǔ)罐、儀器儀表安裝到位，已經(jīng)完成試壓、清洗等工作，保證其已驗(yàn)收合格。電伴熱在敷設(shè)前要對(duì)電伴熱材料進(jìn)行檢查試驗(yàn)，特別是電伴熱帶的絕緣測(cè)試，它不像一般電線電纜絕緣要求，它要經(jīng)常用在防爆場(chǎng)所，并且電伴熱本身發(fā)熱量較大，對(duì)其運(yùn)行中的絕緣有所影響，所以一般電伴熱絕緣要求最小20MΩ。

電伴熱在敷設(shè)安裝過程中主要注意以下事項(xiàng)：

1）閥門、管托、法蘭、彎頭、機(jī)泵等處是熱損失較大的地方，在敷設(shè)時(shí)要預(yù)留足夠的電伴熱帶（見圖3～圖7）。

2）電伴熱帶在水平位置敷設(shè)時(shí)，要注意不要將電伴熱帶敷設(shè)在管線設(shè)備底部中心位置，要偏離10°～45°，這是為了防止管線設(shè)備泄漏腐蝕性液體時(shí)，會(huì)聚集在其底部，損壞電伴熱帶的絕緣。

3）敷設(shè)安裝電熱帶時(shí)不要打硬折或長(zhǎng)距離在地面拖拉。

4）安裝電熱帶碰到銳利的邊棱要先墊上鋁膠帶或?qū)⑵滗J利處打磨光滑，以防將電熱帶外層絕緣劃破。

5）電熱帶最小彎曲半徑應(yīng)不小于其厚度的5倍。

圖4 管托處電伴熱帶的敷設(shè)Fig.4 Placement of electrical and tropical laying in the pipe bracket

圖5 法蘭處電伴熱帶的敷設(shè)Fig.5 Installation of electrical and tropical laying in the flange

圖6 彎頭處電伴熱帶的敷設(shè)Fig.6 Electric with tropical laying at the elbow

6）電熱帶應(yīng)緊貼管道表面，以利散熱。

7）安裝電熱帶應(yīng)采用鋁膠帶粘貼，一則增大散熱面，有利于熱傳導(dǎo)；二則方便安裝。其方法是：先清除電熱帶途徑處的油污、水份，最好能用汽油揩清。首先每隔80cm，用固定膠帶將電熱帶徑向固定，然后敷設(shè)復(fù)蓋鋁膠帶，最后將布用力抹壓，使電熱帶平整粘貼在管道表面。

8）安裝電熱帶附件時(shí)，應(yīng)將電熱帶留有一定富裕量，以便下次檢修重復(fù)使用。

9）安裝恒功率電熱帶時(shí)，由于恒功率電熱帶在整個(gè)長(zhǎng)度上是一段段發(fā)熱節(jié)組合而成，剪切時(shí)須特別注意電熱帶上發(fā)熱區(qū)，確保發(fā)熱部分控制在需伴熱的部分。

10）除自限式電熱帶外，其余型號(hào)電熱帶不允許疊繞、交叉、避免造成交叉處過熱。

11）由于自限式電熱帶發(fā)熱芯料系導(dǎo)電材料，在安裝時(shí)電源的銅線應(yīng)加套管，以免短路。

12）電熱帶配電系統(tǒng)應(yīng)具有過載、短路、漏電保護(hù)。

13）電伴熱帶一般在敷設(shè)安裝完成后都是需要保溫的，在保溫時(shí)一定要告知保溫工作人員電伴熱的走向、位置，保溫人員在保溫施工中要保證保溫材料的厚度以減少熱量的損失。保溫時(shí)用的鉆頭、自攻螺絲的長(zhǎng)度不得超過保溫厚度的三分之一，防止損壞電伴熱帶。

14）保溫結(jié)束后，電伴熱帶所敷設(shè)位置應(yīng)粘貼電伴熱警告標(biāo)識(shí)。

圖7 機(jī)泵處電伴熱帶的敷設(shè)Fig.7 Electric with tropical laying at machine pump

3 電伴熱系統(tǒng)等溫測(cè)試

電伴熱安裝完成以后，等溫測(cè)試是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，可以反映出電伴熱的質(zhì)量和其設(shè)計(jì)能不能達(dá)到要求的重要標(biāo)準(zhǔn)，在系統(tǒng)調(diào)試前要做好一些準(zhǔn)備工作：

1）所有電伴熱和供電系統(tǒng)必須絕緣測(cè)試并且測(cè)量電伴熱的電阻值，以便計(jì)算出電伴熱是否能滿足要求。

2）對(duì)電伴熱敷設(shè)安裝線路根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行復(fù)查。

3）檢查保溫是否達(dá)到要求，有無遺漏部位，如法蘭、機(jī)泵、管托等處保溫是否合格。

4）檢查供電系統(tǒng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5）一般在一條電伴熱回路中可能有一個(gè)固定的測(cè)溫元件進(jìn)行測(cè)溫，回路較短的可能一個(gè)也沒有，所以就要準(zhǔn)備足夠的測(cè)溫儀表對(duì)回路的選取點(diǎn)進(jìn)行測(cè)溫，等溫測(cè)試大多是許多線路同時(shí)檢測(cè)，所以所需儀表要根據(jù)實(shí)際情況而定。

6）等溫測(cè)試記錄用表是否準(zhǔn)備齊全。等溫測(cè)試用表一般廠家會(huì)提供，但是也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況自行修改或制作，但必須有記錄。

等溫測(cè)試準(zhǔn)備工作完成后，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)及人員的實(shí)際情況，安排好等溫測(cè)試計(jì)劃。一般一條電伴熱系統(tǒng)會(huì)經(jīng)過各種各樣的設(shè)備管道等，所以合理地選擇測(cè)試點(diǎn)是很重要的。一般在較短的回路中可以選擇兩個(gè)或3個(gè)測(cè)試點(diǎn)，在較長(zhǎng)的回路中可以選擇6個(gè)測(cè)試點(diǎn)。選擇測(cè)試點(diǎn)的原則一般是相同的設(shè)備管道等選擇一個(gè)測(cè)試點(diǎn)，要有針對(duì)性，如在一條較長(zhǎng)的回路中，可以在閥門、機(jī)泵、彎頭、直管、管托、法蘭、三通處各取一個(gè)測(cè)試點(diǎn)，這樣測(cè)試出的溫度就可以反映出整條回路溫度是否能達(dá)到要求。

等溫測(cè)試時(shí)，要注意盡量將水等物料從管道設(shè)備中排放干凈，因物料能吸收大量的熱能，使溫度上升的速度很慢，這樣會(huì)增加測(cè)試的時(shí)間。

測(cè)溫儀在測(cè)試溫度時(shí)，要保證其探針頭部接觸到被測(cè)物體上，但不要放在電伴熱帶上，而且要保持一段時(shí)間等到溫度平穩(wěn)，因?yàn)樘结樢残枰欢螘r(shí)間的預(yù)熱，這樣可以反映物體真實(shí)的溫度。

等溫測(cè)試的時(shí)間一般要求24h，在送電前測(cè)試一下正常的環(huán)境溫度，10min、4h、8h、24h各測(cè)試一次，也可根據(jù)實(shí)際情況而定，若幾個(gè)小時(shí)就達(dá)到了要求，就沒有必要測(cè)試那么長(zhǎng)的時(shí)間。

測(cè)試完成后，要對(duì)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行分析，若出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)測(cè)試點(diǎn)溫度不合格，就要對(duì)其分析，可能有以下幾個(gè)問題：

① 管道設(shè)備中是否有水等物料，有物料的地方要比沒有物料的地方溫度上升的慢。

② 保溫是否合格，是否達(dá)到保溫厚度的要求，保溫材料是否受潮，保溫材料受潮對(duì)測(cè)溫的影響很大。

③ 若出現(xiàn)在管托、機(jī)泵、閥門、法蘭處，就需要考慮在敷設(shè)電伴熱帶時(shí)，是否按照要求施工，預(yù)留的長(zhǎng)度是否滿足要求。

④ 供電系統(tǒng)電壓是否過高，若是超過電伴熱帶額定電壓很多的情況下，就會(huì)造成電伴熱帶流經(jīng)電流偏低，產(chǎn)生的熱量就不能滿足要求，因?yàn)橐话愕碾姲闊釒羌冏栊圆牧希娮柚凳且欢ǖ模鶕?jù)歐姆定律，電壓越高，其電流就會(huì)越低，純阻性材料的發(fā)熱量是和電流成正比的。

⑤ 溫度不合格，可能和劣質(zhì)測(cè)溫儀表有關(guān)系，可以使用兩個(gè)測(cè)溫儀表測(cè)量同一個(gè)不合格點(diǎn)，若都不合格，就可能是以上幾點(diǎn)；若有一個(gè)合格，可以再復(fù)測(cè)一次；若還是同樣結(jié)果，說明其中一個(gè)測(cè)溫儀表已經(jīng)不能再使用。

4 結(jié)束語

在實(shí)際的安裝測(cè)試工作中，一定要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范和廠家要求安裝測(cè)試，等保溫結(jié)束后發(fā)現(xiàn)問題，處理是很繁瑣的，同時(shí)會(huì)造成許多不必要的損失。