Электронагреватель - Trace heating

Саморегулирующаяся лента обогрева с серым торцевым уплотнением рядом с медной дренажной трубкой с намотанным вокруг нее изолятором. Это защищает трубу от замерзания.^[1]

Электрообогрев, тепловая лента или же панельное отопление, представляет собой систему, используемую для поддержания или повышения температуры труб и сосудов с помощью кабелей обогрева. Электронагреватель имеет форму электрического нагревательный элемент работать в физическом контакте по длине трубы. Труба обычно покрыта теплоизоляция для удержания тепловых потерь из трубы. Тепло, выделяемое элементом, поддерживает температуру трубы. Электронагреватель может использоваться для защиты труб от замерзания, для поддержания постоянной температуры подачи в системах горячего водоснабжения или для поддержания рабочих температур для трубопроводов, которые должны транспортировать вещества, затвердевающие при температуре окружающей среды. Электронагревательные кабели являются альтернативой паровому обогревателю, когда пар недоступен или нежелателен.^[2]

Разработка

Электрообогрев начался в 1930-х годах, но изначально специального оборудования не было. Кабели с минеральной изоляцией работал при высоких плотностях тока для производства тепла, а контрольное оборудование было адаптировано из других приложений.^[3] Нагревательные кабели сопротивления с минеральной изоляцией были представлены в 1950-х годах, и стали доступны нагревательные кабели параллельного типа, которые можно было отрезать до нужной длины в полевых условиях. Саморегулирующиеся кабели из термопласта были проданы в 1971 году.^[4]

Системы управления электронагревательными системами, разработанные от термостатов и контакторов с капиллярными колбами в 1970-х годах до сетевых компьютеризированных средств управления в 1990-х годах, в больших системах, требующих централизованного управления и мониторинга.^[5]

В одном из документов прогнозировалось, что в период с 2000 по 2010 год электронагреватели будут составлять 100 мегаватт подключенной нагрузки, а на обогрев и изоляцию придется капитальные вложения в размере до 700 миллионов канадских долларов в нефтеносные пески Альберты.^[6]

Международные стандарты, применяемые при проектировании и установке систем электрообогрева, включают: IEEE стандарты 515 и 622, британский стандарт BS 6351 и стандарт IEC 60208.^[5]

Использует

Наиболее распространенные приложения для обогрева трубопровода включают:^{[нужна цитата ]}

• Защита от замерзания
• Поддержание температуры
• Снег на проезжей части

Другие применения греющих кабелей включают:^{[нужна цитата ]}

• Защита пандусов и лестниц от снега / льда
• Защита оврагов и крыш от снега / льда
• Пол с подогревом
• Защита стыка двери / рамы от обледенения
• Очистка окон от запотевания
• Антиконденсация
• Защита пруда от замерзания
• Утепление почвы
• Предотвращение кавитации
• Уменьшение конденсации на окнах

Защита от замерзания

Каждая труба или резервуар подвержены тепловым потерям, если их температура превышает температуру окружающей среды. Теплоизоляция снижает скорость потери тепла, но не устраняет ее. Электронагреватель поддерживает температуру выше точки замерзания, уравновешивая потерю тепла и подводимое тепло. Обычно термостат используется для подачи питания, когда он измеряет температуру, опускающуюся ниже установленного значения - обычно между 3 ° C и 5 ° C и часто называется «уставкой». Термостат отключает питание электронагревателя, когда он измеряет повышение температуры выше другого заданного значения температуры - обычно на 2 ° C выше заданного значения.

Удаление льда с водостока и крыши

Размещение теплового кабеля на крышах или в желобах для плавления лед в течение зима месяцы. При использовании в водосточных желобах кабель не предназначен для защиты водосточных желобов от льда или снега, а только для обеспечения свободного пути для талой воды, стекающей с крыши в водосточную трубу или водосточную трубу.

Поддержание температуры

Также можно проследить трубопровод подачи горячей воды, поэтому нет необходимости в циркуляционной системе для обеспечения горячей водой на выходах. Комбинация электронагревателя и правильная теплоизоляция для рабочей температуры окружающей среды поддерживает тепловой баланс, при котором тепловая мощность от электронагревателя соответствует потерям тепла из трубы. Были разработаны саморегулирующиеся или регулируемые нагревательные ленты, которые очень успешно применяются в этом приложении.

Аналогичный принцип может быть применен к технологическим трубопроводам, по которым проходят жидкости, которые могут застывать при низких температурах, например, смолы или расплавленная сера. Электронагревательные элементы с высокой температурой могут предотвратить засорение труб.

Диапазон промышленного применения электронагревателей от химическая индустрия, нефтеперерабатывающие заводы, атомная электростанция, пищевые фабрики. Например, воск это материал, который начинает затвердевать при температуре ниже 70 ° C, что обычно намного выше температуры окружающего воздуха. Следовательно, трубопровод должен быть снабжен внешним источником тепла, чтобы предотвратить охлаждение трубы и материала внутри нее. Электрообогрев также может осуществляться паром, но для этого требуется источник пара, и это может быть неудобно в установке и эксплуатации.

В лабораториях исследователи, работающие в области материаловедения, используют электронагреватель для изотропного нагрева образца. Они могут использовать электронагреватель в сочетании с вариак, чтобы контролировать поставляемую тепловую энергию. Это эффективное средство медленного нагрева объекта для измерения термодинамических свойств, таких как тепловое расширение.

Антикавитационная цель

Поскольку нагревание густой жидкости снижает ее вязкость, это снижает потери, происходящие в трубе. Следовательно чистый положительный напор всасывания (перепад давления) можно увеличить, уменьшая вероятность кавитация при прокачке. Однако следует соблюдать осторожность, чтобы не увеличивать давление газа жидкости слишком много, так как это окажет сильное побочное действие на имеющуюся головку, возможно, перевесив любую пользу.^[7]

Типы

Постоянная электрическая мощность «серия»

Серийный нагревательный кабель состоит из отрезка провода с высоким сопротивлением, изолированного и часто заключенного в защитную оболочку. Он запитан при определенном напряжении, и тепло сопротивления провода создает тепло. Обратной стороной этих типов обогревателей является то, что при их перекрещивании они могут перегреться и сгореть, они имеют определенную длину и не могут быть сокращены в полевых условиях, а также разрыв в любом месте на линии приведет к отказу весь кабель. Положительным моментом является то, что они, как правило, недороги (для нагревателей из пластика) или, как и в случае с нагревательными кабелями с минеральной изоляцией, они могут подвергаться воздействию очень высоких температур. Нагревательные кабели с минеральной изоляцией хороши для поддержания высоких температур в технологических линиях или поддержания более низких температур в линиях, которые могут стать очень горячими, например, в линиях пара с высокой температурой.

^[2]

Обычно последовательные элементы используются в технологическом обогреве длинных трубопроводов, например, длинных нефтепроводов и причальных сторон наливных труб на нефтеперерабатывающих заводах.

Постоянная мощность

Кабель постоянной мощности состоит из нескольких зон постоянной мощности и изготавливается путем наматывания тонкого нагревательного элемента на два изолированных параллельных провода шины, а затем на чередующихся сторонах проводов делается надрез в изоляции. Затем нагревательный элемент обычно припаивается к оголенному проводнику, что создает небольшой нагревательный контур; затем это повторяется по всей длине кабеля. Затем имеется внутренняя оболочка, которая отделяет провода шины от заземляющей оплетки. В коммерческих и промышленных кабелях применяется дополнительная внешняя оболочка из резины или тефлона.^[2]

Преимущества этой системы перед последовательными элементами состоят в том, что в случае выхода из строя одного небольшого элемента остальная часть системы продолжит работу, с другой стороны, поврежденные участки кабеля (обычно 3 фута пролетом) останутся холодными и, возможно, приведут к его замерзанию. указанный раздел. Кроме того, этот кабель можно обрезать до нужной длины в полевых условиях из-за его параллельной схемы, однако из-за того, что цепь проходит только до последней зоны на кабеле, при установке на месте обычно приходится устанавливать немного дальше конца кабеля. труба. При установке кабеля постоянной мощности или любого другого кабеля для электрообогрева важно не перекрывать кабель и не касаться его самого, поскольку он может перегреться и выгореть. Кабель постоянной мощности всегда подключается к термостату для контроля выходной мощности кабеля, что делает его очень надежным источником тепла.

Недостатком этого кабеля является то, что большинство кабелей постоянной мощности не имеют паяных соединений с проводами шины, а имеют типовой контакт и, следовательно, более склонны к возникновению холодных цепей из-за неплотных соединений, вызванных манипуляциями с кабелем и установкой.

Саморегулирующийся

Саморегулирующиеся ленты обогрева - это кабель, сопротивление которого зависит от температуры: низкое сопротивление при температурах ниже заданного значения кабеля и высокое сопротивление при температурах выше заданного значения кабеля. Когда температура кабеля достигает заданного значения, сопротивление достигает высокой точки, что приводит к прекращению подачи тепла.

В этих кабелях используются два параллельных провода шины, по которым проходит электричество, но не выделяется значительного тепла. Они заключены в полупроводящий полимер. Этот полимер наполнен углеродом; поскольку полимерный элемент нагревается, он пропускает меньший ток, поэтому кабель по своей сути экономит электроэнергию и передает тепло и электроэнергию только там, где и когда требуется системе. Кабели производятся и затем облучаются, и, варьируя как содержание углерода, так и дозировку, можно производить различные ленты с различными выходными характеристиками. Преимущества этого кабеля - возможность отрезать его до нужной длины в полевых условиях. Он более прочный и надежный, чем кабель постоянной мощности; он не может перегреться, чтобы его можно было пересечь, но укладывать ленту таким образом - плохая практика. Саморегулирующиеся нагревательные кабели постоянной мощности имеют определенную максимальную температуру воздействия, что означает, что при воздействии высоких температур лента может быть повреждена и не подлежит ремонту. Кроме того, саморегулирующиеся ленты подвержены более высоким пусковым токам при холодном пуске, как и ан Индукционный двигатель, поэтому требуется контактор с более высоким номиналом.

Электроснабжение и управление

Электрокабели можно подключать к однофазным или (группами) к трехфазным источникам питания. Мощность контролируется либо контактор или твердотельный контроллер. Для саморегулирующегося кабеля источник питания должен обеспечивать большой ток прогрева, если система включается из состояния холодного запуска. Контактор или контроллер могут включать термостат, если требуется точное поддержание температуры, или могут просто отключать систему защиты от замерзания в мягкую погоду.

В системах электрообогрева может потребоваться утечка на землю (замыкание на землю или УЗО ) устройства для защиты персонала и оборудования. Конструкция системы должна минимизировать ток утечки, чтобы предотвратить ложное отключение; это может ограничить длину любого отдельного отопительного контура.

Система контроля

Питание трехфазных систем осуществляется через контакторы, аналогичные пускателю трехфазного двигателя, работающему напрямую от сети, который управляется термостат где-то в строке. Это гарантирует, что температура поддерживается постоянной, и линия не перегревается или недогревается.

Если линия замерзает из-за того, что нагрев был отключен, может потребоваться некоторое время, чтобы оттаять с помощью электронагревателя. Это оттаивание осуществляется в трехфазных системах с помощью «автотрансформатора», чтобы обеспечить более высокое напряжение и, следовательно, более высокий ток, а также немного нагреть электронагревательные элементы. Система наддува обычно работает по таймеру и через некоторое время возвращается в «нормальный» режим.

Рекомендации

дальнейшее чтение

• [1]