淺析管道電伴熱系統選型方法

【摘 ?要】電伴熱系統是利用伴熱電纜輸出的熱量來補償管道、容器、罐體等儲運系統所耗散的熱量，以維持系統操作介質始終處在工藝要求的適宜溫區，廣泛在我國北方區域室外空調水管道系統中使用，在可靠性要求高或者低溫環境中也有經常使用。實際使用中，由于選型設計失誤導致達不到最終的熱補償效果的比比皆是，本文主要從設計角度分析電伴熱系統的選型效果。

【關鍵詞】散熱量;電伴熱帶;安全系數

1.確定計算條件和邊界

1.1設計原理

電伴熱防凍系統總體設計旨在從功能性、可實現性、經濟性的角度出發，滿足管道流體（如：水）系統防凍（降粘及防堵）要求。利用電熱來補充輸水或貯水過程中所散失的熱量，以維持水溫在一定的范圍內，達到保溫和防凍的目的，是最常見的熱補償方式。

1.2.確定最低氣象溫度標準和防凍標準：

首先需要查詢所在區域氣象參數（如北京地區極端平均最低溫度TA=-17.1℃，維持設備的水不結冰狀態，采用管道水系統維持在5℃的標準），以計算管道最大的散熱功率。

1.3.確定工藝參數

（1）管道要求的維持溫度TM（℃）;

（2）當地最低環境溫度TA（℃）;

（3）管道的外徑D（mm）;

（5）管道的保溫材料品種及厚度（mm）;

（6）管道是在室內或室外，或者其他特殊工作區域。

2.系統設計

熱工設計首先要確定工藝裝置的熱損失即散熱量，然后根據散熱量確定所需伴熱電纜的功率和長度。

2.1 散熱量計算

散熱量計算有兩種方法：一查表法;二是按公式直接計算法。

3.相關電氣設計

設計電伴熱配電系統時，電伴熱帶應與過載、短路、漏電保護和溫度保護裝置配合，并應符合我國有關電氣規范要求。

3.1單一電源電電伴熱帶長度的定義：

變功率單一電源電伴熱帶最大使用長度與過流保護開關的容量關系可查相關產品選型說明，當實際過流保護開關容量介于兩檔之間，應選用容量大的一檔。

3.2電路對地漏電保護

每條電伴熱帶線路應采用30MA對地漏電開關做電氣保護。特別是防爆區、危險區或腐蝕區，和管道需要經常維修和電伴熱帶易受到機械損壞的區域。

4.電伴熱帶選型

選擇電伴熱帶產品時，應綜合考慮各種因素，如適用性、經濟性、供電條件等，具體方法如下：

4.1 根據管道可能經受的最高溫度來選擇相應最高暴露溫度的電伴熱帶，確定管道是否會出現偶發性溫升（如蒸汽、熱水、熱油清掃管道）及最高溫度，所選電伴熱帶的最高暴露溫度應不低于偶發性溫升。如偶發性溫升高于最高暴露溫度，可在進行熱工估算后，調整安裝方法，即在電伴熱帶與管道之間加一層適當厚度的保溫層，以緩解偶發溫升對電伴熱帶的影響。

4.2根據功率—溫度曲線選擇電伴熱帶功率

選擇電伴熱帶的輸出功率，不是以標稱功率為依據，而是以系統維持溫度時電伴熱帶必須輸出的功率為依據。

選擇電伴熱帶的溫度等級及伴熱功率與系統所需的維持溫度有直接關系，應選用最高表面溫度高于系統維持溫度（例如20℃）并能補償體系熱損失的電伴熱帶。

4.3單一電源最大電伴熱帶的確定

從同一個電源接線盒引出的所有各段伴熱電纜的長度之和，稱為單一電源最大伴熱電纜長度。據此選擇過流保護開關的容量。根據管道分布及支線長短選用電伴熱帶，低功率電伴熱帶單根使用長度較大，適合較長的支線使用，若一根的功率不夠可用多根。

4.4電伴熱帶結構的選擇：根據安裝環境和條件進行結構選擇

（1）在塑料或表面涂有油漆，而不能可靠接地的管道上選用屏蔽型產品。

（2）在易燃易爆地區，或介質是易燃易爆介質，應選用屏蔽型防爆電伴熱產品。

（3）管道內介質如有腐蝕性，或電纜有可能接觸腐蝕屏蔽層的化學品，則應采用防護型產品。

4.5 其他事項

（1）電伴熱帶的電源接線截面要大于伴熱電纜導體截面。

（2）熔斷器、空氣開關要選擇適中，要考慮大于全線起動電流。

（3）易燃易爆地區必須采用專用的電源接線盒，中間接線盒和終端等專用附件。

（4）根據電源容量、電壓，確定采用單相供電或三相供電及電壓等級。

（5）根據環境是否便于電纜安裝，確定電伴熱帶，采用直線敷設還是螺旋敷設。

5.結論

5.1電伴熱帶選型關鍵在于熱損失功率的計算，作為產品選型的依據，以往經驗式估算經常性與現實情況相差較大大，導致電伴熱帶選型要么達不到熱補償的要求，出現功能性事故。要么超過實際補償量導致能耗增加。所以必須嚴格按照程序進行各個部分的熱損失計算。

5.2經過模擬計算及實踐總結，在一些管道管徑較大，附件較多的站房系統，屋面冷卻系統中，附件的散熱量能高達40%，因此附件的散熱量必須進行充分考慮，嚴格計算。

5.3在產品選型時，必須灌注管道內介質的特點，流體介質偶發性溫升是必須考慮的因素（如蒸汽等），這也是在日常設計中經常忽略的一點。此外，產品選型必須考慮環境的適宜性（如防爆環境等）。

參考文獻：

（1）《工業設備及管道絕熱工程設計規范》GB50264-2013.第5.4.3節

（2）國家建筑標準設計圖集《管道和設備保溫、防結露及電伴熱》03S401.第91—104頁第107—109頁

（3）皖纜集團.《皖纜伴熱工程應用設計與安裝技術》.2014年4月16日.第2.1，2.4節

作者簡介：

丁兆豐 男 1984年4月 漢族 甘肅臨洮 中國電子系統工程第二建設有限公司 214028 中級工程師 本科 數據中心

（作者單位：中國電子系統工程第二建設有限公司）