管道電伴熱系統設計

一：管道電伴熱設計說明：

    1. 本電伴熱適用范圍:適用于室內外管道、容器、罐體等儲運系統、設備保溫和防凍。

    2. 電伴熱工程建議應在供貨方的指導下進行安裝施工,并做好詳細的工程進展記錄表。

    3. 電伴熱防凍系統設計原理：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，所以電伴熱仍需要有絕熱層、防潮層和保護層。

    4.電伴熱防凍系統總體設計旨在經濟的滿足管道流體（如：水）系統防凍（降粘及防堵），從功能性、可實現性、經濟性的角度出發，達到防凍（降粘及防堵）的效果。

    最低氣象溫度標準和防凍標準：

    氣象參數（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。計算管道最大的散熱功率。

    設計需要確定的工藝參數

    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)；

    4) 容器的表面積S(m2)；

    5) 管道的保溫材料品種及厚度(mm)；

    6) 管道是在室內或室外屬于什么工作區域。

二、管道電伴熱系統設計：

    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。

    2.1.1.查表法

    首先根據需要伴熱的維持溫度TM和最低環境溫度TA

    計算溫差：ΔT

    ΔT＝TM-TA

    根據ΔT查金屬管道散熱量（QB）見附表一

    或設備散熱量（QP）見附表二

    根據查得的QB或QP按下式計算出實際的散熱量

    管道QTB＝＝f×QB

    平壁設備QTP＝f×QP

    式中：TM--需要伴熱的維持溫度（℃）

    TA--極端平均最低溫度（℃），室內有空調的按室內空調最低溫度計算

    QTB--管道實際需要伴熱熱量（W/m)

    QTP--平壁實際需要伴熱熱量（W/m)

    f----保溫材料修正參數見附表三

2.1.2.直接計算方法：

    管道QTB={[2π(TM-TA) ]/［( LnD2/D1）1/λ+2/( D2α)]}×1.3

    設備QTP=[(TM-TA)/(δ/λ+1/α)] ×1.3

式中：

    TM--需要伴熱的維持溫度（℃）

    TA--極端平均最低溫度（℃），室內有空調的按室內空調最低溫度計算

    λ--保溫材料的導熱系數，(W/m℃)

    D1--保溫層內徑(mm)，(管道外徑)

    D0--保溫層外徑(mm)

    δ--保溫層厚度(mm)

    Ln--自然對數

    α--保溫層外表面向大氣的散熱系數(W/㎡℃)與風速ω(m/s)有關

    α=1.163(6+ω1/2) W/( ㎡℃ )

1.3--安全系數

2.1.3.管道材質修正系數

    不同材質的導熱系數不同，在同等TM的情況下所需功率不同，修正系數f,見附表四；

    QTB、QTP值的條件是鋼材，如材質變動應乘以材質修正系數。

    Q=Qt×f W/m

    式中：

    Q--表示最后確定的總實際需要伴熱熱量（W/m)

    Qt--表示代表QTB、QTP伴熱熱量（W/m)

    f----保溫材料修正參數見附表三

2.2確定電伴熱帶的功率及長度：　　

2.2.1.計算所需伴熱電纜的總長度L

A：計算管道所需伴熱電纜的總長度L1

    用Q值（QTB、QTP）來選擇合適規格的伴熱電纜，并確定每米管道Lg所用伴熱電纜的長度和敷設方法。

    Lg=Q/QM （m)

    式中：

    Lg--表示每米管道所用伴熱電纜的長度（m)

    Q--表示最后確定的總實際需要伴熱熱量（W/m)

    QM--表示某一規格伴熱電纜在維持溫度TV時的輸出功率（W/m）

    Lg小于1時，每米管道采用的伴熱電纜小于1m無法敷設，所以Lg不能小于1。

    Lg等于1時，則每米管道采用1 m該規格的伴熱電纜，單根直線敷設。

    Lg等于n時(n為整數)，則每米管道采用n根這種規格的伴熱電纜，n根直線敷設。

    Lg大于1且不等于n ，可采用螺旋卷繞敷設，節距為LS（m）

    LS=π（D+d）/（Lg2-1）0.5 m

    式中：

    D為管道外徑（m）

    d為伴熱電纜厚度（m）

    管道部分用伴熱電纜長度，為：

    L1＝管道總長度×Lg （m）

B：平面部分用伴熱電纜長度L2

    1) 每平方米表面應敷設伴熱電纜長度為：

    Lp=（Qp×f）/ QM 　　m/㎡

    2) Lp≥3，即每㎡面積須敷設不短于3m長度的伴熱電纜。

    3) 平面部分用伴熱電纜長度為：

    L2=S×Lp m

    S為散熱平面面積（m2）。當管徑大于600mm時可當作平面容器處理。

C：管道附件用伴熱電纜長度

    管道附件的熱損失可換算成一定長度相同管徑管道的熱損失，所需電纜應敷設在相應附件上。

    管道附件所需伴熱電纜長度 = 附件散熱系數×每米管道所需同種電纜長度

1) 每個閥門所需電纜長度Lf,為：

    Lf=kf×Lg

    式中，kf為閥門散熱系數

    閥門散熱系數

    閥門品種 　閘 閥 　蝶 閥 　球 閥 　球心閥

    散熱系數 　1.5 　　0.9 　　　1.0　 1.4

2) 每個管道其他附件所需電纜長度Lj為：

    Lj=kj×Lg …………………………………………………（10)

    式中，kj為其他附件散熱系數

    管道附件散熱系數

    附件項目 　法蘭 彎頭 直型接頭 T型接頭 托架 吊架

    散熱系數 　2 　　2 　　2　　　　 3　　 3 　　3

    D：接頭留用長度L3

    1) 每個電源引入端預留1m；

    2) 每個尾端留0.5m；

    3) 每個直型或T型接線盒預留0.5m；

    4) 備用（按工程需要）；

    所需伴熱電纜總長度L為（增加10%的安全系數）， L = （L1+L2+Lf+Lj+L3）×1.1

三.管道電伴熱帶選型：

　在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：

    3.1 根據管道維持溫度及偶然性的最高操作溫度選定電伴熱帶的耐溫等級和發熱等級

    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升溫(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。

    3.2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。

    3.3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。

    3.4 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，而不能可靠接地的容器和管道上選用屏蔽型產品。

    2）在易燃易爆地區，或管內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。

    3.5 電伴熱其他事項

    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、電網平衡狀態，確定采用單相供電或三相供電及電壓等級。

    5 ) 管道周圍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。

四：管道電伴熱系統圖

    4.1 電伴熱系統圖繪制原則

    1）每個單一電源供電的電伴熱系統，應繪制各自的電伴熱系統圖。

    2）電伴熱系統圖以該被伴熱管道配管圖為依據，用軸側投影圖表示。

    3）電伴熱系統圖是示意圖，可以不按比例繪制。

    4.2 電伴熱系統圖圖示要求

    1）電伴熱系統圖應列出管道編號、管徑、材質，保溫材質和保溫厚度；

    2）應標出管道上的閥門、管件、支架、法蘭的位置及管道的長度，同時標出接線盒的位置；

    3）列出管內介質的名稱、操作溫度，維持溫度，可能最高溫度，最低環境溫度、溫差、散熱損　

失、危險區域分類；

    4) 列出電伴熱帶的規格，數量及其在維持溫度時的發熱量以及電器設備的數量、規格、型號及其他附件。

五：電伴熱設施的安裝

    5.1 電伴熱安裝前的準備

    1) 所有電伴熱帶均須進行電路連續性和絕緣性能的測試，不符合規定的不能使用。

    2) 電氣設備和控制設備均須進行外觀檢查，有變形、有裂紋，器件不全又無法修復的，不能使用。

    3) 安裝前，應先按照電伴熱系統圖，逐一核對管道編號、管道規格、工藝條件、電伴熱帶參數、規格型號、電氣設備和控制設備規格型號，確認無誤后，才能進行安裝。

    4) 沒有產品標記，或標記模糊不清，無法辨認的產品，不能安裝。

    5) 電伴熱系統安裝前，被伴熱管道必須全部施工完畢，并經水壓試驗(或/和氣密試驗)檢查合格。

    5.2 電伴熱安裝注意事項

    1) 電伴熱帶安裝時，不要在地面上拖拉，以免被鋒銳物損壞。不要與高溫物體接觸，防止電焊熔渣濺落到電伴熱帶上。

    2) 電伴熱帶有良好的柔性，但不允許硬折，需要彎曲時，彎曲半徑不得小于伴熱電纜厚度的6倍。

    3) 電伴熱帶嚴禁用重物硬砸，如被砸 伴熱電纜應重新進行電氣測試，合格后才能使用。

    4) 電伴熱帶應與被伴熱管道(或設備)貼緊并固定，以提高伴熱效率。固定電伴熱帶時應用專用尼龍扎帶，嚴禁用金屬絲綁扎。

    5）非金屬管道應在管外壁與伴熱電纜之間貼一層鋁膠帶，用來增大接觸傳熱面積。

    6) 電伴熱帶的安裝要充分考慮管道附件(或設備)的拆卸可能性，且電伴熱帶又不需要被切斷。電伴熱帶被剪斷或接頭時要注意接頭的密封。

    7) 每米管道熱損失大于每米伴熱電纜輸出功率時，采用纏繞方式，以利維修時拆卸。

    8）法蘭處易產生泄漏，纏繞電伴熱帶時，應避開其正下方。

    9) 電伴熱帶在管道上的安裝方法與固定，扎帶材料應根據管道的溫度選用。

    10) 電伴熱帶安裝完畢后，必須逐個回路進行電氣測試合格后，再進行通電試驗，檢查電伴熱帶發熱情況。確認正常后，才允許保溫。

    11) 保溫材料應干燥。潮濕的保溫材料不但影響伴熱效果，還會導至對電伴熱帶的腐蝕，縮短使用壽命，未包外保護層的保溫管道，被雨雪澆濕后，應風干后再施工外保護層。

    12) 伴熱系統施工完畢，應在管道的外保護層，做出明顯的電伴熱標記，以提醒人們注意。

    13) 電伴熱帶安裝時，當電纜一端接入電源前應將母線另一端用配套的封頭套封好，兩條母線不得短路。

    14) 多回路電伴熱帶從同一接線盒接出時，各母線都要有絕緣套隔離，以防短路。

    15) 接線盒應密封，防止雨水進入。

    5.3電伴熱系統的現場測試與檢查

    1) 電伴熱帶的連續性和絕緣電阻，用1000V搖表檢查，系統絕緣電阻大于50MΩ為合格。

    2) 電伴熱帶安裝完畢，每個電伴熱回路的測試結果應有記錄和報告。

    3) 檢查人員應按照工程規定對伴熱系統的安裝進行中間檢查和最終核實、驗收。

    六：電伴熱相關電氣設計：

    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。

    6.1單一電源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電伴熱編制說明，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。

    6.2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。

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