电伴热控制技术及应用

电伴热控制技术及应用（精选5篇）

电伴热控制技术及应用 篇1

摘要：从实际应用的角度, 探讨了醋酸物料管线电伴热的参数设计、控制原理。

关键词：电伴热,控制原理,电热带

电伴热是利用电能致热, 在物料管线或罐体上发出均匀热量, 以补偿被伴热物体在工艺生产过程中的热量损耗, 维持物料温度在一定范围内, 从而满足其工艺技术要求。同传统的蒸汽伴热相比, 电伴热具有高效节能、发热均匀、可靠性高、安装维护简便、无“跑冒滴漏”现象、易于实现自动控制等优点, 是电热工程领域的一项新兴技术。

下面以某石化企业醋酸管线电伴热为例, 对其控制原理作进一步分析探讨。

1 参数设计

某石化企业, 从生产区到船运码头的醋酸管线, 长度3510米, 采用Φ108×4不锈钢管, 保温材料为岩棉, 厚度80mm, 醋酸凝固点为16.63℃。为确保管线顺畅, 不因环境温度降低而导致管线内醋酸结晶, 介质维持温度要求为25±3℃。

根据热力学基本原理、以及相关的工艺条件, 管道隔热层厚度与管道热量损失q的关系由以下公式确定[1]:

式中:q—单位长度管线的热损耗 (w/m) ;k—保温材料的导热系数 (w/m·k) , 取0.044 w/m·k[1];T1—保温层的内表面温度, 即维持温度25℃;T2—保温层的外表面温度, 取最低环境温度-14℃;d1—保温层内径, 即管道的外径108mm;d2——保温层外径, d2=108+2×80=268mm。

将数据代入式 (1) 得:q=11.86 (w/m)

考虑到风速、极端气候条件对管道保温的影响, 取工程保险系数 (1.1~1.3) , 则:

该醋酸管线总的伴热量为:

2 控制原理

2.1 主回路

对于电源部分, 为确保输出功率, 要求采用升压变压器。由于电热带为纯电阻性负载, 考虑到变压器空载损耗、线路损耗, 以及起动瞬间的冲击电流, 通常取可靠系数k=1.1, 即变压器的额定容量为[2]:

可选用SG–65, 380V/830V, 65 kVA三相干式变压器。

主回路为空气开关、接触器控制方式, 具有过流、短路保护功能, 设计选型原则为:空气开关按2~2.2倍工作电流、接触器按2~2.5倍工作电流选择。

则过载电流Ik=2.2Ie=2.2×38 (A) =83.6 (A)

空气开关选用NS160H–100A, 绝缘电压为1250V;接触器选用LC1–D9511C, 主触头、绝缘电压均为1000V。

2.2 电热带

电热带是电伴热系统主要的发热元件, 目前最为常用的有高值PTC电热带、恒功率电热带、自控温 (又称自限式) 电热带等三种, 可根据现场的工艺要求、应用场所的不同, 加以选择。醋酸管线选用了高值PTC串联式电热带。

由内而外, 高值PTC电热带包括以下几层:发热芯线、绝缘层、内垫层、屏蔽层、防腐层。其中, 绝缘层采用聚四氟塑料带, 具有绝缘、耐高温的效果, 耐温等级达200℃以上;内垫层与绝缘层材质相同, 进一步增强绝缘;屏蔽层用镀锡铜丝编织成网, 具有防护作用、加大热辐射面积、用于接地保护;外护套为塑料薄膜, 能防潮、防腐。

伴热带的选型, 是以每米发热功率为标称值。在式 (2) 中, 伴热功率为15.42w/m, 三根平行敷设, 即单根电热带功率为5.1 4 w/m, 取5.2 w/m, 则该电热带型号为5.2DFI–BS。

在实际运行过程中, 线芯处于发热状态, 当伴热维持温度为25℃时, 线芯温度将达到50℃。为确保调试中参数的准确性, 必须将芯线换算成20℃时的电阻值。由于P=Uϕ2/R, 则R=Uϕ2/P,

根据温度系数公式可得:, 其中温度系数α=0.00393,

则:

即线芯发热温度达50℃时, 为确保5.2w/m的发热功率, 换算成2 0℃时的电阻值为11.25Ω。

2.3 控制回路

电伴热的控制, 以管线的温度作为反馈信号, 控制温控器的输出节点, 使伴热达到自动控制与调节的效果。

控制回路的电源, 采用了J B K 3–480V/220V隔离变压器, 具有降压、隔离的作用:一方面, 将电压降为220V工作电压;另一方面, 使变压器的一次侧与二次侧在电气上完全隔离, 防止触电危险[3];同时, 具有滤波作用, 抑制高次谐波传入控制回路, 防止干扰。

醋酸管线的测温采用Pt100铂电阻, 量程范围―50℃~100℃, 铂电阻物理化学性能稳定, 抗氧化能力强, 适用于酸碱腐蚀场所, 测温精度高;铂电阻内接一温度变送器模块, 通过24V直流电源, 将电阻信号转化成4~20m A电流信号, 作为温控器的输入信号。

现场电流信号通过控制电缆加以传输, 称之为温控电缆, 沿管线敷设。由于外管廊属防爆危险区域, 因此采用隔离式安全栅[4], 对窜入现场的电流、电压加以限制, 确保物料管线的安全;当温控电缆短路时, 安全栅将被损坏, 回路断开, 对24V电源、温控器具有保护作用, 防止故障范围进一步扩大。

温控器的设定温度为25℃, 且具有±1.5℃的回差:当管线温度低于23.5℃时, 温控器节点闭合, 主回路接通, 管线处于加热状态;当管线温度高于26.5℃时, 温控器节点断开, 主回路随之断开, 管线停止加热。

控制回路的保护, 采用ZEV–65电子过载继电器, 具有缺相、过载、三相电流不平衡保护功能。过载电流通常按1.05~1.1倍额定电流整定, 当Ie=38A时, 过载电流为:

3 安装调试

电热带出厂时, 必须通过交接试验, 试验标准为:用1000V摇表, 线芯对屏蔽层绝缘电阻≥50MΩ;工频2500V、一分钟交流耐压试验, 绝缘层不被击穿。

在沿管线敷设时, 三相电热带应平行敷设, 不宜交叉、叠绕, 以防止局部过热而烧坏;电热带紧贴管壁, 用铝箔胶带加以固定;三相电热带采用“Y”型接法, 在尾端接线盒内将线芯并接起来。

因使用长度的限制, 电热带采用D J H–V I–100型防爆接线盒过渡、连接, 接线端子容量为100A, 接线盒防爆等级达到E x d I I B T4, 以符合现场防爆要求[5], 电热带属无火花型电器, 防爆等级为Exe IIT4;每段电热带的屏蔽层, 必须相互连接, 且可靠接地, 接地电阻值<4Ω。

温控器是电伴热控制的核心, 具有接线简单、安装方便、功能完备、参数设置灵活的特点。在输入方式上, 温控器支持热电偶、铂电阻、4~20m A模拟量输入, 可根据现场信号采集的实际状况加以选择;就输出方式上, 采用了温控节点输出, 节点容量达到10A, 具有较强的带载能力;在控制方式上, 通过PID调节功能[6], 能提高控制系统的快速性、稳定性和准确度。

温控器接线调试完毕, 接着对铂电阻进行校验。采用标准电阻箱, 参照Pt100铂电阻分度表, 现场输入电阻信号, 观测温控器显示温度, 并做好记录。调试数据如表1所示, 表明铂电阻测试温度在一定误差范围内, 运行正常。

对三相电热带直流电阻进行测试, 分别为11.62Ω、11.60Ω、11.65Ω, 与理论计算值大致接近;送电试运, 三相电流平衡, 均为38.1A, 电热带发热正常, 热效率稳定, 可以正常投用。

4 结语

电伴热是一套成熟的技术, 从控制方式、元器件选型, 到防爆安全性, 均能达到现场运行要求;而随着电气控制理论的发展、电力电子元件的开发应用, 电伴热控制系统将更为高效、节能。

参考文献

[1]张昌煜.工业蒸汽的有效利用[M].上海:科学技术出版社, 1983:88、345

[2]方大千.电工计算手册[M].山东:科学技术出版社, 1993:264-265

[3]张伟.电气安全[M].北京:劳动人事出版社, 1990:137-143

[4]乐嘉谦.仪表工手册[M].北京:化学工业出版社, 2003:318-322

[5]王尽余, 潘妙琼, 钟梅.防爆电器手册[M].北京:化学工业出版社, 2009:5-20

[6]王馨, 陈康宁.机械工程控制基础[M].西安:交通大学出版社, 1997:176-181

电伴热控制技术及应用 篇2

关键词：电伴热集油流程,掺水集油流程,电加热管线,井口电加热器

1 前言

兴茂油田一直应用电伴热集油进油罐流程, 这是一种新型的集输模式。客观地分析了新建电伴热集油流程与原集油方式和老区掺水集油流程在生产中的应用效果, 总结了电伴热集油流程的优缺点, 认识到电伴热集油流程的不足, 通过加大管理力度, 开展节能措施, 在生产管理中总结一套适合电伴热集油流程的管理模式, 有效地降低运行成本。

2 台1区块电伴热集油流程现状

2.1 台1区块概况

从台1区块的地面条件看, 该区块油井呈带状分布;从地质条件来看储层物性差、渗透率低、地层压力低;从生产条件来看, 产液量低。如果按老区常规模式势必投资高、运行成本高, 制约油田有效开发。为进一步降低投资和运行费用, 结合实际情况油田自开发以来一直采用树状碳纤维电伴热流程。

2.2 台1区块电伴热集油流程应用情况

台1区块建转轴站一座, 共建2条集油干线1#线和2#线, 总长24.127km, 所辖油井152口, 采用“点加热线维温的单管树状电加热集油”方式。目前1#线平均进站温度为33℃, 2#线平均进站温度为37℃。

3 电伴热集油流程应用评价

3.1 新建电伴热集油流程与以往集油方式对比

经过1年实际生产运行的跟踪、调查, 将新建电伴热集油方式与原集油方式对比年节电157×104kwh, 年节约电费90万元, 节省电加热管维修费用95万元;节省拉运费160万元;伴生气集中收集, 供站内自耗和办公楼采暖, 停运燃煤锅炉1台, 年可节省燃煤860吨, 节约成本57万。取消单井罐22座, 罐区1座, 消除了单井罐管理风险。

3.2 新建电伴热集油流程与掺水集油流程对比

3.2.1 一次性投资费用少

1#线和2#线所辖抽油井共有152口, 如按照老区掺水集油流程建设需建设1座联合站, 1座转油站、2座集油间, 采用单管环状掺水集油流程。掺水流程为站外油井来液进“四合一”处理, 沉降出污水回掺至本站转油站所辖的油井井口;天然气经除油器除油, 干燥器脱水后, 一部分作为本站加热燃料, 剩余气输联合站。与之相比目前使用的电伴热集油流程少投资四合一、掺水泵和阀组间, 同时在管线和土地费用上都相对少投资。

3.2.2 成本运行费用高

(1) 常规掺水集油流程。

根据设计规范及水力热力计算, 每口油井掺水量为0.3m3/h, 每小时掺水量应为13.8m3。

根据计算结果, 站外所需掺水环管线长24.127km, 站内应选用排量46m3/h, 扬程200m, 功率45k W.h的掺水泵2台, 同时应设置1.6MW“四合一”2台。

掺水泵日耗电1 0 8 0 k W.h, 年耗电39.4×104k W.h, 折合标煤159.18吨, 以0.51元/k W.h计算, 年所需电费20.1万元;“四合一”全年日平均消耗天然气397m3, 全年耗气14.49×104m3, 折合标煤192.86吨, 费用7.2万元;全年运行费用为27.3万元, 折合标煤352.04吨。

(2) 电伴热集油流程

台1转油站全年用电量约25×104kw, 2条伴热管线总功率为181kw, 86个井口电加热器总功率约为225kw, 全年总耗电量约为248×104 k W.h, 以0.51元/k W.h计算, 全年运行费用为126.5万元。

(3) 掺水集油流程和电伴热集油流程对比分析

电伴热集油流程与环状掺水集油流程相比, 按设计节约投资, 但从运行费用来看, 电伴热集油流程的运行费用是掺水集油流程的4.6倍。

3.2.3 生产运行故障率高

自2010年12月6日投产以来, 由于温控箱、碳纤维加热丝、井口电加热器故障已造成停井95井次, 直接影响产量40余吨, 憋井造成原油泄漏4.6余吨。其中故障主要有以下几方面:

埋地管线碳纤维加热丝故障:碳纤维烧断, 温控箱故障, 纤维终端系统烧毁。

井口电加热器故障:井口电加热器短路, 继电器插座坏。

井口碳纤维加热故障:井口碳纤维线没有温控系统, 使用不到一年老化断裂。

4 电伴热集油流程节能措施的探索

台1转油站于2010年12月投产, 分2条管线进行生产。都采用电磁加热器加热, 管线伴热, 目前日进站平均液量为123.4t, 油量73.4, 综合含水为40%。

兴茂公司本着节约成本, 降低能耗的目的, 积极开展降低电加热器和电加热管道运行温度及停运井口电加热器试验。通过3个月时间对该试验的跟踪摸索, 节能效果显著。2条伴热管线长为2.4km, 总功率为181k w。进入5月份以来, 兴茂公司将2条伴热管线电压由380V下调至220V;将电加热器温度由50℃下调到40℃。1号主线的进站温度由37℃下降到34℃, 2号主线的进站温度由39℃下调到36℃, 干线压力由降温前的0.07 MPa上升至0.1Mpa, 上升了0.03 MPa。降温后2条伴热管线及油井正常生产, 进入夏季后随着季节温度的升高, 电加热器温度和电加热管线温度仍有下调空间, 下步将继续摸索。

另外兴茂公司在下调电加热器温度和电加热管线温度的基础上, 陆续停运井口电加热器, 每台电热装置功率最低为1kw, 高的为6kw, 在保证集油管线能够正常运行的前提下, 随季节温度变化逐渐减少电加热器的运行台数。6-8月份累计停运7台次, 如1#线管辖油井茂X40-14于7月初检泵后泵效好, 含水低, 停运井口电加热器后油压由原来的0.7MPa略升到1.0MPa, 连续观察一周油井生产正常, 继续停运。

兴茂公司此次开展电伴热集油流程降低电伴热集油管线温度和停运个别井口电加热设备试验, 在未影响夏季原油集输前提下取得了很好的节能效果。

5 结论及认识

(1) 电伴热集油流程, 是一种新型的集输模式, 通过在生产管理中我们总结了一套适合电伴热集油流程的管理模式, 通过开展节能措施, 大大降低电伴热集油流程的生产运行成本, 从而为开展新的地面建设, 降低地面建设投资及运行费用探索出一条新的途径。

(2) 通过对电伴热集油流程与环状掺水流程投资及运行费用的对比分析, 电伴热集油流程一次性投资费用低, 但运行成本高于掺水流程, 在生产运行中存在故障率高的问题。针对以上情况, 需采取调整措施, 降低电伴热集油流程用电消耗, 才可扩大电伴热集油流程的应用规模。

电伴热控制技术及应用 篇3

关键词：电伴热系统,电热带,施工,监理,质量控制

苏州火车站综合改造的配套工程——公交换乘综合楼,一层敞开式大厅为公交场站,建筑面积4 700多平方米,消防喷淋系统设计采用湿式自动喷水灭火系统,湿式的含义是平时管道系统中充满水的状态,湿式自动喷水灭火系统广泛应用于环境温度不低于4℃、不高于70℃的建筑物或场所。由于公交楼一层为敞开式大厅,冬天的环境温度就有低于0℃的可能,为了保证发生火灾时,喷头开启后能迅速出水灭火,管网中的水不因低温冻住而流动不畅,影响火灾时的灭火效果,根据审图及设计要求:公交楼一层敞开式车库消防和喷淋系统均采用电伴热防冻措施。虽然,电伴热防冻措施已广泛的应用于工业和民用领域,但在苏州地区消防喷淋管道还很少采用防冻措施。下面结合本工程的实际,参考《电热带安装与操作手册》,浅谈监理在电伴热施工中的过程控制要点,以供参考。

1 事前控制

1.1 设计文件有效性审查

由于电伴热施工专业性较强,监理应要求承包人选择专业承包商对施工图纸进行深化,并报原设计院审核确认后方可作为施工的依据。

1.2 测量仪表有效性审查

核查绝缘电阻表、万用表、钳形电流表等测量仪表的检定证书,机证相符,且在有效期内,确保检验结果真实、可靠。

1.3 管道系统

1)施工前,监理应对现场消防、喷淋等管道系统进行检查,应符合规范与设计要求,且压力试验合格;2)检查管道上的灰尘、锈及油污是否用净布清除干净,以便使铝胶带牢固地将电热带紧贴在管壁上;3)检查管道毛刺和利角是否已锉平。

1.4 材料及配件进场验收

1)电热带及配件进场检查验收。a.首先核查其合格证、检测报告等质保资料是否有效;b.检查电热带及配件的规格型号是否符合设计要求;c.外观检查,表面是否有损伤;d.现场见证抽查绝缘电阻测试:用1 000VDC绝缘摇表测试电热带及配件的绝缘电阻应大于20MΨ。2)保温材料进场验收。a.按设计要求检查进场的保温材料的规格型号;b.根据规范要求,现场见证取样送检,对保温材料的导热系数、密度、吸水率进行复试,合格后方可使用。

1.5 技术交底

督促承包人做好技术交底工作,核查承包人的技术交底记录。安装人员应熟悉电热带的一般性能,掌握其基本操作要点和工序,严禁盲目施工。

1.6 专项施工方案审查

电伴热系统施工专业性很强,督促承包人编制专项施工方案,监理应审核方案中保证施工质量的技术和组织措施是否可行,提出监理审查意见。

2 施工过程中的质量控制要点

2.1 电热带及其配件安装

2.1.1 电热带安装

监理现场检查电热带安装的工艺流程:每一回路最大使用长度不超过100m,根据设计要求采用单根电热带还是多根电热带施工法,本工程采用单根电热带施工法,沿管道平敷电热带,尽可能将电热带紧贴在管道的下45°侧方(见图1),以防管道保温后产生结露对电热带的发热量及绝缘水平产生影响。用玻璃纤维压敏胶带或铝胶带每隔约50cm将电热带固定于管道上,为了提高热效率及增大接触传热面积,采用铝胶粘带包覆在电热带外面并用尼龙扎带固定。

2.1.2 监理控制的重点

1)监理现场检查电热带敷设质量,不应用力拉扯电热带,脚踏或有重物放置在电热带上,不应将电热带放置于管道利角或毛刺上;2)电热带安装时,检查电热带的绝缘层是否破坏,严禁用金属丝绑扎;3)检查在线路的第一供电点和尾端是否各预留1m长的电热带,要求承包人在电源二通或三通接线盒及管道三通处,各端电热带均应预留40cm长度,可重叠或交叉缠绕固定在管道上,以便今后检修;4)电热带在经过散热体(如阀门等)时,要求承包人按设计要求预留所需电热带的长度,并将此段电热带互相重叠或交叉缠绕于散热主体上并固定,缠绕时应尽可能使散热体必要时随时可拆除进行维修或更换,而不损坏电热带或影响其他线路;5)严格控制法兰、阀门等介质易泄漏处电热带,缠绕时应避开其正下方;6)监理应要求承包人安装完成一个伴热点,进行一次绝缘测量,屏蔽层必须接地,绝缘阻值不能低于20MΨ/1 000VDC,抽查承包人的摇试记录。

2.2 配件安装

配件包括电源接线盒、二通或三通接线盒及尾端密封接线盒,其绝缘水平不低于电热带的绝缘水平,接线盒应安装在管道上方并密封良好,防止因管道渗漏或结露影响其正常的使用功能,供电接线盒尽可能接近管线线路供电端,每一线端按前文所述应预留一小段伴热带以便将来维修时用。

3 保温材料安装

3.1 安装前的检查和测试

1)监理现场检查其厚度是否符合设计要求,复试结果是否合格;

2)检查电热带表面是否损伤,所有配件是否安装完整;

3)监理应旁站绝缘电阻的测试:用1 000VDC摇表测试其每一独立线路一端,导电体对电热带金属屏蔽层间绝缘电阻应在20MΨ以上,注意摇试时间应在1min以上,记录其摇试结果;

4)通电试运行,逐段检查电热带是否发热,各回路电气参数是否正常,确认合格后方可进行保温。

3.2 保温层安装

安装前的检查和测试均符合要求后,立即进行保温层安装,每段接口处均需用胶带封口,施工过程中监理应检查以下事项:

1)保温层施工过程中跟踪检查电热带是否有损伤;2)要求施工用保温材料必须干燥;3)保温层施工完成后应立即对电热带进行绝缘测试,监理应旁站其绝缘电阻测试并记录其测试结果;4)在保温层施工完成后,监理应重点检查保温层外是否加贴警示标签注明“内有电热带”,更需注明所有配件的位置。

4 试运行

电伴热施工完成后,进行通电试运行。试运行前,监理须再对各回路绝缘电阻进行测试,合格后,进行通电试运行,通过用钳形电流表测量各回路运行电流来判定各回路电气参数是否正常。

5 结语

本工程电伴热系统施工过程中,监理严格按设计及伴热带安装与操作手册要求开展现场监理工作,在每一伴热点、每一独立回路及保温层安装前后均对伴热带的绝缘电阻进行测试,在测试结果满足伴热带安装与操作手册要求(不低于20MΨ/1 000VDC)后,方可进入下道工序施工。目前,电伴热系统已安装完毕,并经试运行合格。

参考文献

电伴热控制技术及应用 篇4

本文介绍Wonderware公司的Intouch工控组态软件在港口石油运输管线电伴热系统中的应用, 阐述了该工程的系统结构、功能、通讯网络配置及Intouch9.0在本系统中实现的功能。

1 系统构成

1.1 系统简介

系统由上位机操作及信息管理系统、带通讯的温控仪表所组成, 通过专用485通讯电缆实现中控室对现场各温控器的实时监控;上位与仪表通讯采用modbus通讯协议。整体系统结构如图1所示。整体系统以设立在监控室的工程师站为中心, 配置两个操作员站, 基于modbus通讯协议通过专用485通讯电缆连接分布在石油管线各处的控制柜, 完成数据的采集及电加热的控制。同时基于SQL Server数据库, 完成数据的存储和查询。

1.2 系统设计

系统通过网络状态的检测及采集现场控制柜内仪表的温度、状态并加以控制。

系统具有下述功能: (1) 用户登录, 防止非操作人员操作; (2) 电伴热系统运行后, 检测并显示各路仪表的温度设定值、测量值等信息; (3) 实时显示温度曲线; (4) 历史温度曲线; (5) 历史数据查询、报警监测。

根据上述功能要求设计了监控系统主界面, 大部分工程开发工作在InTouch9.0的WindowMaker完成。

1.2.1 创建工程

在打开In Touch应用管理器界面后, 单击“文件”菜单, 选择“新建”;系统将会弹出创建新应用程序菜单, 选择“下一步”, 在创建新应用程序菜单上输入工程名称及描述;然后点击“完成”, 一个工程就创建完成, 这时通过WindowMaker就可以打开刚才新建的工程, 并进行其他组态。

1.2.2 访问名配置

访问名是InTouch和现场设备通讯的关键参数, InTouch通过访问名来确定它将要跟现场哪个设备进行通信。

配置步骤如下:在InTouch WindowMaker工作环境下, 双击应用程序浏览器中的“访问名”, 打开访问名配置窗口;点击“添加”, 打开添加访问名配置窗口 (如图2所示) , 此时, 新的访问名设为dbr;应用程序名为modbus, 主题名设为NET_1, 选择使用DDE协议。

1.2.3 建立标记名

标记名是完成与下位机通信的关键部分, 它决定了该通信变量的基本类型。本系统根据设计要求及现场监控设备的数量-共有106个温控仪表, 每个仪表分别有测量值、设定值、回差值、状态等, 为每一个输入输出点都建立了标记名, 以便In Touch和现场设备能够准确地通信。在I n T o u c h WindowMaker工作环境下, 选择应用程序浏览器中的“标记名字典”, 打开标记名字典 (TagName) 输入窗口进行添加标记名。根据需要选择是否记录数据。

1.2.4 画面组态部分

监控画面是人机交互的重要部分。组态画面的步骤是:在InTouch WindowMaker下单击“文件”菜单, 选择“新建窗口”, 打开“窗口属性”窗口, 输入窗口名称, 定制窗口的其他属性。这些工作完成后, 即可以绘制图形。图3即为在前面的步骤完成之后根据系统的控制要求设计的监控系统主界面。但是, 所设计的系统要能够和现场设备进行通信, 还必须对InTouch的通信软件进行配置。

1.2.5 数据库设置

在I n T o u c hW i n d o w M a k e r下单击SQL访问管理器, 设置“绑定列表”, 建立O D B C数据源, 链接到所需的数据库中, 通过设置SQLConnect () 、SQLInsert () 函数, 可以使得程序启动时连接Microsoft SQL Server, 程序运行时执行数据插入到SQL Server 2000数据库中, 为报表查询提供数据依据。

1.2.6 趋势配置

本系统中操作界面中的实时和历史趋势均由intouch9.0自带的16笔趋势图来实现, 通过向导趋势选择16笔趋势及完成添加。在运行时可以选择需要观察的标记名, 在实时和历史曲线中进行切换。

2 结语

本系统应用组态软件InTouch9.0设计了港口石油运输管线电加热系统, 该系统已在秦皇岛港务局实践运行。在调试过程中, 通过分网控制、降低通信速率等方法, 解决了因现场控制柜离控制室距离远、分站多、信号读取时间过长等问题。目前运行结果表明, 该系统稳定可靠, 完全满足系统的设计要求, 操作界面简单, 操作方便, 系统扩展性好, 操作人员可以便捷地掌握电伴热系统的运行情况。

摘要：针对港口石油运输管线电伴热, 采用人机界面组态软件InTouch9.0进行控制系统设计。介绍了上位机控制系统的硬件配置, 软件工程开发流程, 给出完整的操作员控制画面。投入使用的结果表明, 该系统操作简便、可靠, 提高了电伴热控制效率。

关键词：Intouch,监控系统,电伴热

参考文献

[1]马正午, 周德兴.过程可视化组态软InTouch应用技术[M].北京:机械工业出版社, 2006:274～294.

电伴热控制技术及应用 篇5

根据海洋石油平台的工况与使用需求, 电伴热带被用于保证生产工艺系统和生活设施的各类管线、容器及阀门中的液体温度维持在5摄氏度及以上, 防止其出现凝结与结蜡。

工业电伴热带种类很多, 常用的有串、并联恒功率电伴热带、矿物绝缘 (MI) 电伴热带、集肤效应电伴热带及自控温式电伴热带等。其中, 自控温电伴热带以其使用方便、稳定可靠及自动化水平高等优点, 在海洋石油平台上有着广泛的应用。自控温式电伴热带由PTC发热芯和绝缘层组成, 外部包裹一层聚乙烯或聚氯乙烯绝缘层。在海洋环境或其他有耐腐蚀要求的工况下, 可以增加一层编织层或氟聚合物层对其进行保护[1]。

自控温式电伴热带是一种并行结构的自调控伴热带, 其发热体为电阻热敏元件。温度低时电阻降低, 温度高时电阻升高;如图1 所示, ABCD四条曲线分别为4 种不同自控温型电伴热带的功率温度曲线图, 可以看出, 其输出功率相应地随温度的变化而变化, 从而达到维持管线温度的效果。

自控温式电伴热带在实现自动控温的同时, 也可以通过安装温控器实现更高的控制需求。

2 海洋石油平台电伴热带的选型和计算

2.1散热量计算

电伴热选型设计原则是正确计算出管道或容器罐体工艺装置的散热量, 用一定规格、数量的电伴热产品产生的等效热量进行补偿。进行散热量计算, 需要管线、容器及阀门的以下参数:

介质维持温度:TM (℃)

最低环境温度:TA (℃)

保温层内径 (管线直径) :D1 (mm)

保温层外径:D2 (mm)

保温层导热系数:k (W/ (m·K) )

容器及罐体表面积:S (m2)

将参数代入以下公式后, 可计算得出管线单位长度散热量[2]:

以上管线单位长度散热量同样可以通过查询计算表格, 再乘以相应的保温层导热系数k得出。导热系数可通过查表得出, 通常, 室内管线的系数为0.9。

阀门的散热量计算除考虑相连接的管线散热量以外, 还应考虑阀门的结构形式。通常, 闸阀的散热量为相连接管线散热量的1.22 倍;球阀的散热量为闸阀的散热量的0.7 倍;碟阀的散热量是闸阀散热量的0.5 倍, 浮式球阀的散热量是闸阀的0.6倍。

容器或罐体的热损失计算比较复杂, 需要进行复杂的分析来确定。通常, 工程中可以根据以下经验公式计算得出:

其中S为容器或罐体的表面积 (m2) 。

以上容器或罐体的总散热量同样可以通过查询计算表格, 再乘以相应的容器或罐体的表面积得出。

2.2伴热带选型计算

伴热带选型的主要原则是保证伴热线在维持温度下的输出功率不低于热损失, 同时伴热带的暴露温度不低于管线的暴露温度。

根据计算得出的管道或容器罐体工艺装置的散热量q, 考虑环境、电源电压和功率后, 可根据电伴热带的特性曲线表选择电伴热带, 保证电热带单位长度额定发热量等于或接近计算单位长度的散热量。海洋石油平台通常选用中、低温型伴热带, 最高维持温度分别可达110℃及65℃。

根据管道或容器罐体总散热量和选定的电热带米功率, 计算电伴热带总长度。在确定电伴热带长度时, 应考虑管线上弯头、阀门和托架等附件。每对法兰需要增加2倍的管径长度;弯头需要增加1到5倍的管径长度;管线金属托架需要增加3到5倍的管径长度。此外, 还要预留电源的接线长度l到2米, 中间接线盒预留约0.5米。

3 电伴热配电系统的设计

海洋石油平台通常设置正常和应急两套电伴热配电盘为电伴热带供电, 保证供电的可靠性, 额定电压为230VAC。伴热盘分为电源的进线及馈线两个部分, 主要由进线开关, 回路开关, 接地漏电保护装置, 报警装置, 电流表, 电压表和电源指示等元器件组成。电伴热馈电回路应根据海洋平台工艺系统和公用系统的各个子系统进行划分, 比如:天然气处理系统、注水系统、原油处理及外输系统、化学注人系统、消防水系统、柴油输送和分离系统、润滑油系统和燃料处理系统等。如果某子系统的电伴热带长度较短, 那么可以将其与相邻的其他子系统的电伴热带合并为同一个回路进行供电。每个电伴热馈电回路应安装接地漏电保护装置。

自控温式伴热带在低温条件下通电, 会产生冲击电流, 环境温度越低, 电流越大。通常在10℃的环境温度下, 冲击电流为额定电流的2.5 倍左右。在开关选型及电缆选型中应予以考虑。

自控温式电伴热带在通电产生冲击电流后, 其工作电流会迅速下降, 直至低于额定值。因此, 多回路电伴热系统应要求每个回路延时启动, 使总负荷大幅度下降。电伴热配电盘的总容量, 可按照各个回路额定功率总和的1.2倍进行设置。

4 结语

自控温式伴热带在海洋石油平台的应用已趋于成熟, 并逐步显示出稳定可靠, 使用灵活等多种特点。通过应用方法的不断积累和总结, 使其在今后的工程中发挥更大的作用。

参考文献

[1]彭海滨.电伴热在石化行业中的应用[J], 石油化工自动化, 2010, 20 (6) , 20-23.