電伴熱在石油化工安裝調試中的應用

崔洪浩

（南京沃斯特自動化設備有限公司，南京 210048）

0 引言

在石油、化工等行業由于管線、設備需要在一定的溫度（高于環境溫度）下運行，如只采取保溫措施，不管保溫做得多厚，管線或設備的溫度最終都會降到環境溫度，其原因是由于存在熱損失。伴熱，就是通過外界對管線或設備提供熱量，當提供的熱量與管線或設備的熱損失相當時，管線即可在該溫度下保持溫度的相對恒定。這種由外界向管線或設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的稱為蒸汽伴熱。

3）以熱水作為傳熱介質的稱為熱水伴熱。

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充被伴熱物體在工藝過程中所散失的熱量，以維持介質溫度在某一范圍內。通俗而言，介質溫度會隨著輸送長度的增加而下降（由于對環境的散熱），電伴熱就是為了防止或阻止此類情況的發生，使介質溫度維持在某一范圍內，滿足工藝或儀器儀表溫度條件，水系統防凍等需求。相對于蒸汽伴熱，其控制溫度準確、傳熱效率高、安裝簡便及操作和維護方便等特點，廣泛應用于石油化工、醫藥、消防、民生等行業。

1 電伴熱分類

各種電伴熱產品均有其特點，也同時存在不足，至今還沒有靠單一的電伴熱產品來滿足所有工藝溫度伴熱的要求。為此電伴熱產品通過了20多年的發展，出現了多品種、多規格的電伴熱系列產品。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、串聯式電伴熱帶、變功率電伴熱帶、集膚電伴熱系統、融雪電纜及撓性電伴熱板等，滿足了各行業對電伴熱產品的需求。應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）單位長度的發熱量恒定，使用的電伴熱帶越長，輸出的總功率越大。該電伴熱帶在現場能按實際需要長度任意剪切。此外具有柔軟性，可以方便地緊貼管道表面敷設。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流動的低凝固管線使用，可避免介質因停止流動而凝固。

2）需要嚴格控制作業溫度的液體管線的伴熱和保溫。

3）寒冷地區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）混凝土預制件防凍養護。

自控溫電伴熱帶（見圖2）功率衰減小，使用壽命長。平行銅導體之間的熱敏電阻可以根據周圍溫度進行調節，從而改變輸出功率，它會隨著環境溫度升高，輸出熱量會降低；環境溫度的降低，輸出熱量會升高。這種自控溫特性在產品長度上處處存在，即使是電熱帶交叉安裝，也不會產生交叉點過熱。它適用于較復雜熱場的電伴熱系統，而且無需溫度控制器，使其安裝使用更加靈活。

2 電伴熱敷設安裝

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

設計人員已經在設計階段根據業主所需伴熱管道、閥門、機泵、儲罐、儀器儀表等圖紙數據資料設計出了電伴熱型號、長度、回路號、功率、電流和最低、最高溫度要求。一般電伴熱廠家也會根據你所提供的設備、管道等數據幫助你計算出電伴熱的各項數據以方便采購和敷設安裝電伴熱。電伴熱的各項數據計算有一套完整的公式，內容較多，所以在這里就不再詳細介紹，在這里主要介紹電伴熱的安裝過程中需要注意的事項。電伴熱在敷設安裝前，要保證所需伴熱的管道、閥門、機泵、儲罐、儀器儀表安裝到位，已經完成試壓、清洗等工作，保證其已驗收合格。電伴熱在敷設前要對電伴熱材料進行檢查試驗，特別是電伴熱帶的絕緣測試，它不像一般電線電纜絕緣要求，它要經常用在防爆場所，并且電伴熱本身發熱量較大，對其運行中的絕緣有所影響，所以一般電伴熱絕緣要求最小20MΩ。

電伴熱在敷設安裝過程中主要注意以下事項：

1）閥門、管托、法蘭、彎頭、機泵等處是熱損失較大的地方，在敷設時要預留足夠的電伴熱帶（見圖3～圖7）。

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

3）敷設安裝電熱帶時不要打硬折或長距離在地面拖拉。

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

5）電熱帶最小彎曲半徑應不小于其厚度的5倍。

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

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

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

6）電熱帶應緊貼管道表面，以利散熱。

7）安裝電熱帶應采用鋁膠帶粘貼，一則增大散熱面，有利于熱傳導；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，然后敷設復蓋鋁膠帶，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，應將電熱帶留有一定富裕量，以便下次檢修重復使用。

9）安裝恒功率電熱帶時，由于恒功率電熱帶在整個長度上是一段段發熱節組合而成，剪切時須特別注意電熱帶上發熱區，確保發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熱芯料系導電材料，在安裝時電源的銅線應加套管，以免短路。

12）電熱帶配電系統應具有過載、短路、漏電保護。

13）電伴熱帶一般在敷設安裝完成后都是需要保溫的，在保溫時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。保溫時用的鉆頭、自攻螺絲的長度不得超過保溫厚度的三分之一，防止損壞電伴熱帶。

14）保溫結束后，電伴熱帶所敷設位置應粘貼電伴熱警告標識。

圖7 機泵處電伴熱帶的敷設Fig.7 Electric with tropical laying at machine pump

3 電伴熱系統等溫測試

電伴熱安裝完成以后，等溫測試是一個很重要的環節，可以反映出電伴熱的質量和其設計能不能達到要求的重要標準，在系統調試前要做好一些準備工作：

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

2）對電伴熱敷設安裝線路根據設計圖紙進行復查。

3）檢查保溫是否達到要求，有無遺漏部位，如法蘭、機泵、管托等處保溫是否合格。

4）檢查供電系統是否達到設計要求。

5）一般在一條電伴熱回路中可能有一個固定的測溫元件進行測溫，回路較短的可能一個也沒有，所以就要準備足夠的測溫儀表對回路的選取點進行測溫，等溫測試大多是許多線路同時檢測，所以所需儀表要根據實際情況而定。

6）等溫測試記錄用表是否準備齊全。等溫測試用表一般廠家會提供，但是也可根據現場實際情況自行修改或制作，但必須有記錄。

等溫測試準備工作完成后，可以根據現場及人員的實際情況，安排好等溫測試計劃。一般一條電伴熱系統會經過各種各樣的設備管道等，所以合理地選擇測試點是很重要的。一般在較短的回路中可以選擇兩個或3個測試點，在較長的回路中可以選擇6個測試點。選擇測試點的原則一般是相同的設備管道等選擇一個測試點，要有針對性，如在一條較長的回路中，可以在閥門、機泵、彎頭、直管、管托、法蘭、三通處各取一個測試點，這樣測試出的溫度就可以反映出整條回路溫度是否能達到要求。

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

測溫儀在測試溫度時，要保證其探針頭部接觸到被測物體上，但不要放在電伴熱帶上，而且要保持一段時間等到溫度平穩，因為探針也需要一段時間的預熱，這樣可以反映物體真實的溫度。

等溫測試的時間一般要求24h，在送電前測試一下正常的環境溫度，10min、4h、8h、24h各測試一次，也可根據實際情況而定，若幾個小時就達到了要求，就沒有必要測試那么長的時間。

測試完成后，要對測試的結果進行分析，若出現一個或多個測試點溫度不合格，就要對其分析，可能有以下幾個問題：

① 管道設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，是否達到保溫厚度的要求，保溫材料是否受潮，保溫材料受潮對測溫的影響很大。

③ 若出現在管托、機泵、閥門、法蘭處，就需要考慮在敷設電伴熱帶時，是否按照要求施工，預留的長度是否滿足要求。

④ 供電系統電壓是否過高，若是超過電伴熱帶額定電壓很多的情況下，就會造成電伴熱帶流經電流偏低，產生的熱量就不能滿足要求，因為一般的電伴熱帶是純阻性材料，電阻值是一定的，根據歐姆定律，電壓越高，其電流就會越低，純阻性材料的發熱量是和電流成正比的。

⑤ 溫度不合格，可能和劣質測溫儀表有關系，可以使用兩個測溫儀表測量同一個不合格點，若都不合格，就可能是以上幾點；若有一個合格，可以再復測一次；若還是同樣結果，說明其中一個測溫儀表已經不能再使用。

4 結束語

在實際的安裝測試工作中，一定要嚴格按照設計規范和廠家要求安裝測試，等保溫結束后發現問題，處理是很繁瑣的，同時會造成許多不必要的損失。