电伴热技术(精选7篇)
电伴热技术 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
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电伴热技术 篇2
1 电伴热技术的概念
现在, 燃气管道有蒸汽伴热、电伴热和热水夹套管这三种伴热方式。而就目前的情况来讲, 电伴热在生活中较蒸汽伴热和热水夹套管伴热更为实用, 制约热水夹套管和蒸汽伴热就是热源, 而热源对这两种方式的影响很大, 这两种伴热方式不适合给小区的燃气管道进行伴热, 但是电伴热的热源则相对比较灵活, 伴热也比其他两种伴热方式方便, 而且电伴热的热效率可以达到80%和90%之间, 热效率达到最高, 可以说是最有效的一种保护热的方式, 电伴热不需要经常进行维修, 而且在运行上比较安全可靠, 比较适合为北方的小区的燃气管道进行伴热。
电伴热是一种用电能来对伴热的物体在伴热的过程中消耗的热能进行补充的一种方式, 使被伴热的物体维持在一个相对平衡的温度范围内, 在天然气和石油等能源行业, 电伴热不是用来提高媒介物质的温度, 而主要是用来防止凝固, 防止冻裂和对工艺品进行保温。现在越来越多的企业开始关注电加热的研发, 这就为电伴热能够在燃气管道中得到普遍的应用提供了条件。
电伴热中的组成——电热带的主要类型:
电伴热的重要组成有电热带、电源、恒温器、二通、接线盒、温控器和三通等。电热带是一种用来发热的部件, 它的发热作用是不同的, 有变功率式的电热带也有恒功率式的电热带。
变功率式的电加热带又被叫做自限式的电加热, 变功率式的电加热带是可以交叉的, 变功率式的电热带自身就具有自我调节电能的装置, 本身就可以对可以导电的塑料进行增大或者减小功率的调节, 变功率式的电加热带是随着环境温度的变化而变化的, 它主要的功能是它的输出功率可以随着被伴热的媒体介质的温度的降低而增大, 也能随着被伴热的介质的温度的升高而减小。
恒功率式的电加热带又被称为并联式的电加热带, 顾名思义, 就是在通电的情况下, 功率不变, 不管环境温度怎么改变, 功率也不会改变。恒功率式的电加热带的启动和停止是受温控器变化的, 因为是并联式的电热带, 所以不能交叉, 以免局部导致高温, 而且变功率式的电热带要比恒功率式的电热带适应纷杂管道的能力强。
2 电伴热技术在北方架空燃气管道中的运用
北方地区的主要燃气的来源是液化过的石油气体混合着空气, 北方不少的小区的电伴热的方式是沿着小区的外墙架空燃气管道的设置, 这种安装方式主要是受北方大多数的房屋建筑的制约, 针对北方的架空燃气管道这一特殊设置情况, 电伴热在北方架空燃气管道的应用如下图所示:
2.1 计算的参数
1) 北方架空的燃气管道的气源的状况
北方架空的燃气管道的气源的露点是:零下13℃;
北方架空的燃气管道的气源的种类是:液化的石油气体混合着空气, 液化的石油气体的体积占总气源的4/10;
北方架空的燃气管道的气源的密度是:1.84kg/m3;
2) 北方架空的燃气管道的外界的环境
室外能够承受的最低温度是零下34℃;
3) 北方架空的燃气管道的标准
北方架空的燃气管道的长度是80m;
北方架空的燃气管道的管外直径是76mm;
北方架空的燃气管道的保温层的关外直径是136mm;
2.2 北方架空的燃气管道的保温状况
北方架空的燃气管道保温是选用聚氨酯这样的材料来进行保温, 根据热力燃气管道的保温值, 要选用30mm厚的保温层;
2.3 电伴热在北方架空燃气管道中的计算
1) 电热带在应用过程中消耗的热量的计算公式如下:
各种变量如下文字中所示:
Φ是电热带的消耗的热量, 用瓦来表示;
Φ1是电加热燃气升温的消耗热量, 用瓦来表示
Φ2是电热带在加热管道过程中的散热量, 用瓦来表示
qm是电热带燃气的质量每秒钟的流量, 用千克每秒来表示;
cp是电热带燃气的比定压热容, 用J/ (kg·K) 来表示;
t2是电热带燃气的最终的温度, 用摄氏度来表示;
t1是电热带燃气的开始始的温度, 用摄氏度来表示;
K是电热带的补偿系数, 划定范围一般在1.3~1.5之间;
l是电热带在加热管道过程中的长度, 用米来表示;
q是电热带在加热管道过程中的每米的散热量, 用每米用多少瓦来表示。
2) 将管道的各种热阻力都忽略, 会得到一个新的计算公式
T1是燃气管燃气的温度, 单位是摄氏度;
T2是环境空气的温度, 单位是摄氏度;
D1是燃气管的保温层的外管直径, 单位是米;
D0是燃气管的外管直径, 单位是米;
α1是环境的空气的温度与管保温层的表面的传热的系数, 用W/ (m2·K) 来表示。
燃气管道的外管的保护上, 燃气管道的保温层外用铁皮或者铝皮来保护的目的就是防止伴热或者保温层受损坏。
3 结论
电伴热技术在北方的架空的燃气管道的应用已经极其的广泛和普遍, 电伴热技术是一种比较简单有效的技术, 它的温度比较精确, 反应也比较敏捷, 还能防火和放爆破, 在使用上可以整日整夜的工作, 最重要的是它清洁无污染, 比较适合北方的冷冻天气, 而且使用寿命比较长, 为用户供气比较安全。
摘要:随着科学技术的发展, 人们对于燃气的使用也有了进一步改善, 主要表现在接地燃气管道的安装上, 但是由于北方建筑和地形地势的影响, 一部分的燃气管道只能悬空不能接地安装, 在寒冷的冬季, 人们燃气的主要来源是液化的石油气、煤气和混合空气为主, 接地安装燃气管道的话会对管道的输气能力造成影响, 还存在安全问题, 因此北方就出现了架空的燃气管道, 也就出现了电伴热技术的应用。
关键词:电伴热,架空,燃气管道,应用
参考文献
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连续箱梁冬季电伴热施工 篇3
关键词:冬季施工,综合蓄热,电伴热
0 引言
冬季施工方案选定原则是技术先进、材料轻质、效果可靠、施工方便的施工工艺, 传统的冬季混凝土保温施工方法一般在原材料加热的基础上, 在混凝土浇筑完毕后采用帐篷或棉被覆盖后生火炉等简易方法对混凝土的温度进行保存, 确保混凝土在强度形成的过程中的温度要求, 但其存在一定的局限性和养护温度不均匀持久的弊端, 不适用于大体积及悬浇类混凝土的养护。
综合蓄热法是混凝土利用原材料加热和水泥水化热的热量, 通过适当保温, 延缓混凝土冷却, 使混凝土在一定时间内保持正温, 再利用外加剂的早强作用, 加快混凝土的硬化速度, 使混凝土在温度降到0℃前达到预期要求强度的冬季施工方法。砼保温措施采用在模板外侧铺设电伴热系统, 在连续梁箱体内放置暖风机和火炉供暖, 保证混凝土面温度不低于10℃, 并洒水以保持表面湿润。本方案主要介绍电伴热系统施工方法。
1 说明
冬季施工是指根据当地气温资料, 室外日平均气温连续5d稳定低于5℃时混凝土工程的施工。本方案主要介绍梁体为预应力砼刚构连续箱梁冬季施工。施工措施包括原材料保温及加热、砼运输过程中的保温、砼的养护措施、现浇梁的拆模等。
2 参照资料
本方案制定主要参照《公路桥涵施工技术规范》-和验收标准, 本案例参数, 当地的日气温统计数据。
3 案例参数
该桥某号桥墩连续梁为单箱单室梁体, 梁体顶板宽度为12m, 底板宽度为6.5m, 梁段最高为7.5m, 最低为2.5m, 梁段1至4段为3m, 5至9段为3.5m, 10至15段为4m, 砼标号为C55。
4 方案介绍
根据梁体施工特点, 在外侧模及底模外侧铺设伴热电缆, 电缆外侧覆盖保温岩棉, 模板外侧包裹保温篷布。内模保温梁端用保温篷布封堵, 腔内放置四台暖风机及四台火炉, 每台火炉顶安装一个水桶, 起到加湿作用, 采用火炉加热必须将火炉的排气管引出棚外, 将烟气排到棚外。以防止煤气中毒和防止氧化碳浓度过高加速混凝土的碳化。梁体顶板交完砼后, 铺设电热毯及棉被进行保温, 在砼浇筑前, 暖棚可提前升温, 确保砼浇筑后温度不低于5度。
如图1、图2所示。
4.1 电伴热系统施工
①系统原理
该系统的主要原理, 是根据通过管壁的电流发热, 具体来说, 在交变电流经过伴热电缆到达伴热管壁时, 由于集肤效应和邻近效应的作用, 就会导致电流不能够均匀流动, 电流在伴热管内表层集中, 由于管壁电阻的存在, 就会使得通过管壁的电流发热, 在这种情况下, 就会影响到模板的温度。保温层的主要作用, 是对电缆外侧进行热量保护, 以最大限度的减少热量的扩散, 通过这种方式, 可以在很大程度上, 降低整体系统的能耗, 减少系统运行的成本。另外电伴热系统一个比较特殊的地方, 就是, 它通过自动温控器对保温部分进行温度控制, 在保温部分的温度达到相关设定值得标准时, 就会自动停止加热, 可以说, 通过使用自动温控器, 实现了对温度的自动化智能, 其优点在于降低了温度的误差和偏差, 节约了系统的电力消耗, 有利于成本的降低。
②设计方案
1) 根据现场热量需求计算, 模板每平米配置功率为320W, 每平方米铺设伴热电缆平均为4m, 伴热电缆额定每米功率80W/m, 每套电伴热系统的总功率为25.92k W, 共计4套。电伴热系统同时工作时需要配置总功率为103.68k W。
2) 每套电伴热系统需要伴热电缆的发热长度约为324m, 总共需要电伴热电缆发热长度约为1296m。
3) 每套电伴热系统配置一台控制柜, 供电电压三相380V。控制柜内配置4个回路, 分别为外模2个回路、底模2个回路。每个控制回路内都配有断路器、漏电保护开关、中间继电器、交流接触器、温度控制表、PT100温度传感器。控制柜防护等级IP65。
③系统特点
1) 可靠性高:由智能温控器定点定温控制, 能自动控制系统的通断, 提供稳定的温度环境。
2) 节约资源:温控器自动控制, 避免了持续加热带来的电能浪费。
3) 安全性高:伴热电缆是发热元件为单体发热丝, 发热丝外侧包裹一层高密度的无机材料Mg O, 最外侧是一层不锈钢的保护层。保护层主要是起防水作用的。由于有一层绝缘材料使得伴热管外表面电压、电流为零, 自身形成绝缘结构, 在使用过程中安全可靠。
4) 节约施工周期:该系统能根据建筑材料的特性提供最佳的养护温度, 加快硬化速度, 节约时间, 保证工程的质量。
5) 方便灵活:可根据不同的形态进行铺设, 适应性强。
④安装方法
1) 清理模板外侧混凝土渣。
2) 将伴热电缆粘贴于模板外表面, 确保粘贴平顺, 为满足施工热量要求, 设计铺设伴热电缆间距为20cm, 铺设面积腹板13.5m3, 翼板12.38m3, 底板29.25m3。如图3。
3) 拼接缝要严密, 并选用5cm厚的岩棉板进行保温, 并且在岩棉板外部加上0.35mm厚的白铁皮进行保护, 防止岩棉板被雨雪浸湿。同时将电源线留在保温层外面。
4) 连接电源并接至温控箱。
⑤温度控制及测温点的设置
1) 在每个回路上设置一个温控表及一个温度传感器, 温度传感器放置在模板上, 使模板表面温度控制在20℃至30℃。
2) 每一个温度点都可以根据现场的实际情况调整温度设置。在试运行时寻找具有代表性的温度测量点进行安装调试。
4.2 拌合站冬季施工措施
考虑经济及快捷施工, 冬季施工拌合站具体措施如下:
①梁段混凝土为C55级, 采用52.5级普通硅酸盐水泥。根据施工要求严格控制混凝土的水灰比和坍落度, 骨料不得带有冰雪和冻结团块。投料前, 应先用热水冲洗搅拌机。混凝土搅拌时间比常温时延长50%, 同时要保证混凝土出机温度不低于10℃, 入模温度不低于5℃。
②拌制混凝土的各项材料的温度, 应满足混凝土拌合物搅拌合成后所需要的温度:混凝土拌合物的出机温度不低于10℃, 入模温度不得低于5℃。首先考虑对拌合用水加热:采用锅炉对水进行加热, 水温不高于80℃;当骨料不加热时, 水可加热到100℃, 但须对投料顺序进行调整, 先将骨料和热水投入进行适当拌合, 然后投入其它材料。
③砂石料保温采用保温篷布覆盖保温。冬季施工前料仓将所需材料全部储备进场, 堆放整齐, 覆盖保温篷布。保温篷布与砂石料之间用钢筋焊接支架支撑, 每个料仓放2台暖风机供暖。水泥只能保温, 不得加热, 采用彩条布对水泥罐进行包裹保温。
④拌合用水采用6m3/h的热水锅炉进行加热, 蓄水池蓄水, 水池搭设暖棚保温。
⑤拌合设备进行防寒处理, 设置在温度不低于10℃暖棚内, 为确保搅拌温度, 采用保温篷布将搅拌楼进行覆盖包裹, 上料斗处采用钢管搭设支架, 外侧覆盖保温篷布的方法进行保温, 保温棚内生火炉进行加热, 以确保在搅拌混凝土时, 石料不会带有冰雪和冻结团块, 保证混凝土拌合物的入模温度不低于5℃。
⑥投料前先用热水冲洗搅拌机, 投料顺序为骨料、水、搅拌、然后加入水泥、以免水泥与热水直接接触, 搅拌时间应比常温时延长50%。
⑦水及骨料按热工计算和实际试拌, 确定满足混凝土浇注需要的加热温度。水的加热温度不宜高于80℃以上;
水及骨料的加热温度不得超过表1规定 (必要时进行热工计算) 。
注:当骨料不加热时, 水可加热到80℃以上, 但水泥不得与80℃以上的水直接接触.投料顺序:应先投入骨料和水, 然后再投入水泥.
4.3 混凝土运输和浇筑要求
①混凝土的运输时间应尽可能缩短, 运输混凝土的罐车罐外包裹保温隔层, 确保混凝土在运输过程中不会损失很多热量而影响混凝土入模温度。
②砼输送泵泵管包裹保温隔层, 防止输送距离较长, 砼热量损失。在砼泵送前, 先用热水冲洗泵管, 以防止首车砼入模温度无法保证及堵塞泵管。
③砼浇筑前应清除模板、钢筋上的冰雪和污垢。
4.4 养生时的保温加热措施
养生时, 温度控制应该遵循原则:①预热、恒温、降温的过程;②升降内外温差不能太大 (控制在10度以内) , 升降过程不能太快, 防止内外温差过大引起温差裂缝。
挂篮封闭保温措施为:
①底模保温措施:利用挂蓝的防护棚架, 在挂篮底板铺设电伴热系统, 防护棚架距挂篮底模高度为1.2m;底板四周采用保温篷布封堵。底模保温采用电伴热加热。 (如图5)
②外模保温措施:在外模骨架外侧用保温篷布包裹, 模板外侧铺设电伴热系统, 外侧外模保温采用电伴热加温。
③顶板保温措施:采取在混凝土面上先铺设1层电热毯, 然后在其上面铺设1层棉被和1层塑料布。
④箱内保温措施:箱梁内隔断封闭。为了确保混凝土养生效果, 缩小加热空间, 在每次浇注混凝土与已完成梁段设门帘封闭。箱内保温采用火炉及暖风机加温。
4.5 拆模及移模
①在冬季进行拆模时, 要特别注意。因为在冬季, 由于外界温度较低, 混凝土的强度会降低, 在这种情况下, 要保证混凝土在拆模过程中, 不受到意外的破坏, 其中, 比较关键的一点就是, 要保证拆模强度符合混凝土在正常温度下的强度要求, 还需要注意的就是做好混凝土的抗冻防冻工作。预应力张拉时梁体混凝土强度必须达到设计值的90%, 弹模达到设计的要求。
②对于混凝土的养护, 在该系统的施工过程中, 主要使用的是暖棚法, 其中在养护后期, 需要注意的事项, 是对混凝土温度的控制。如果在养护完毕后, 外界气温低于0℃时, 需要对混凝土和外界的温差进行控制, 一般来说, 等到混凝土冷却至5℃以下后, 再拆除模板。当混凝土养护期快到时, 使暖棚内的温度降至棚外温度后方可拆除暖棚。
③冬期施工接缝混凝土时, 在新混凝土浇筑前电伴热系统启动, 对外模及底膜采取一定的加热。通过加热使得结合面的温度达到5℃以上。在浇筑完成后, 要注意及时进行加热养护, 保证混凝土的合理温度, 这个过程一直要持续到浇筑混凝土自身达到相应的抗冻强度。
④在一些比较特殊的环境下, 旧的混凝土和一些钢筋可能会暴露在外面, 如果是冬季外界气温较低, 则需要对新、旧混凝土施工缝1.5m范围内的混凝土和长度在1.0m范围内的外露钢筋进行防寒保温。
5 结束语
综合蓄热法是在传统的冬季混凝土养护施工的基础上加入模板电伴热的工艺, 保障了混凝土强度在上升阶段养护温度的稳定性和持久性, 也克服了大体积混凝土不易覆盖包裹的弊端。保温层粘贴于伴热电缆外侧以减少热量的散失, 降低整个系统的电能消耗, 减少了整套系统的运行费用。
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电伴热技术 篇4
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。
电伴热技术 篇5
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
电伴热技术 篇6
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.
电伴热技术 篇7
在工业项目中, 特别是石油、化工、天热气等工业领域里, 工艺管道中输送的原油、天热气、各种聚合物等介质, 由于在物料长距离的输送过程中, 会有一部分的热损失, 一旦输送的物料温度低于介质的维持温度, 那么混输的油气极易在输送管线中凝固结蜡, 为了避免这一现象的发生, 补偿物料在输送过程的热损失, 通常要对油气输送管线进行伴热。
对一般管线的伴热可采用蒸汽伴热、热水伴热和电伴热等几种方式, 由于油气输送管线距离较长, 输油管线可能采用海底管线或者陆上输油管线等不同方式, 采用蒸汽伴热和热水伴热需要增加许多配套设施, 投资大, 且使用寿命短, 维护成本高, 施工难度大。如果对输油管线采用自限式电伴热和恒功率电伴热, 由于以上两种方式的伴热长度距离短, 通常都不超过200米, 远不能满足长输油气管线的伴热要求。
集肤效应电伴热是近年来新出现的管道加热方法, 是大型石油化工等企业对长输管道进行加热保温的新技术、新工艺, 英文简称为SECT法。此种加热技术具有加热效率高, 适合长输金属管线的加热和伴热, 而且具有安全可靠、寿命长、安装和维护方便等优点, 能够满足长距离油气输送管线的伴热要求。
2 集肤效应电伴热系统
2.1 集肤效应电伴热原理
受电磁场作用, 通电导体的集肤效应会产生相应热量, 从而起到伴热的作用, 整个过程即为集肤效应电伴热。其具体电路构成图如下图1所示:
在集肤效应电伴热系统中有一个普通碳钢管, 即热管, 以及一个集肤效应导线穿在热管中, 二者共同组成系统的发热装置。在需伴热的管线上焊接热管, 再将热管与导线一端短接, 另一端则与电源两端分别相连。
电源接通后, 电荷会经过热与导线, 从而产生集肤效应, 即某一方向的电荷在流动过程中会产生电场, 该电场会吸引另一方向流动的电荷。这种吸引作用会把两个方向的电荷吸引到一起, 分别在彼此最接近的通路中流动, 其中热管内电荷趋于热管内壁, 导线的电荷则趋于导线外表面, 二者互相作用, 热管内壁与导线外表面就会形成高阴区, 进而产生高热量, 热管再将这些高热量传导给伴热管线, 整个伴热过程即完成。而热管的外壁因没有电荷通过, 其电位为零, 其伴热管线电位也为零, 因此使用集肤效应电伴热是安全可靠的.
2.2 集肤效应电伴热系统构成
集肤效应电伴热通常由以下材料构成:主控制柜、变压器、导线及接头连接件、热管及连接件、温度控制系统等元器件。
2.2.1 主控制柜
给集肤效应电伴热提供电源和控制集肤效应电伴热电路的通断.
2.2.2 变压器
在集肤效应电伴热常用的变压器包括:干式变压器、油浸式变压器、SCOTT变压器或者带平衡装置的变压器等几种。当单根工艺管道需要采用两路集肤效应电缆进行伴热时, 如采用三相变压器为两个回路供电, 会造成严重的三相不平衡, 影响电源质量, 通常采用特殊形式的SCOTT型变压器或者加负载平衡器的变压器。
2.2.3 集肤效应导线及接头连接件
集肤效应导线为单芯铜导线, 绝缘层由耐高温、耐磨损材料制成, 其发热量占总发热量的10%.导线线径的选择取决于电流的大小和载流量系数。而电流大小则由电源电压等级、负载大小和伴热长度来决定。
2.2.4 热管及连接件
热管材料为普通的碳钢管, 是集肤效应电伴热的主要发热件, 其发热量占总发热量的90%;连接件用于热管的接长, 其材料和热管相同。
包括首端接线盒、中间接线盒和终端接线盒, 分别用于电路中各个部分的连接, 其材料为碳钢。
2.2.5 温度探测及变送装置
探头放置的位置应考虑探测的点是否具有代表性, 通常将温度检测装置设置在物流的首端和终端, 温度信号通过变送器传输给控制盘控制集肤效应电伴热电路的通断, 便于对物流温度进行检测和控制。
3 设计重点
在集肤效应电伴热系统设计重点是热管的选择。碳钢管、不锈钢管及铜管都可以用于作为热管的材料。热管厚度的选取主要取决于集肤深度和腐蚀裕量两个主要参数, 考虑到成本因素, 通常采用碳钢作为热管的材料。在50HZ的频率下, 碳钢的集肤深度通常在0.6~0.8mm, 另外考虑到其腐蚀裕量, 腐蚀裕量通常由其使用寿命和腐蚀系数的乘积计算得出:假设某型号碳钢腐蚀系数K为0.1mm/年, 使用寿命N为40年, 则腐蚀裕量h=Kx N=4mm, 则碳钢的壁厚必须大于0.8mm+4mm=4.8mm.
4 注意事项
在集肤效应电伴热在油气长输管线的应用中, 也有一些在施工中需要注意的问题:
(1) 在海底油气输送管线的热管施工中, 由于热管紧贴海管内管穿越内外管连接铆固件, 再进行焊接, 由于穿越内外管连接铆固件要造成内外管连接铆固件局部应力集中, 易造成变形及强度损失, 需要对内外管连接铆固件进行强度校核。
(2) 在陆上油气输送管线的施工过程中, 无法对管线的法兰、阀门及支撑进行伴热。由于热管是硬质材料, 无法对法兰及阀门进行缠绕伴热, 需要采用自限式伴热带对其热量损失进行弥补。针对支撑位置, 由于其位置暴露在空气中, 热损较大, 需要采用橡胶或者其他隔热材料使其与管线进行隔离。
5 结论
正是由于集肤效应电伴热具有以上优点, 近年来在陆地和海上石油、天然气等长距离输送管线领域已经陆续开始投入使用。例如, 上海宝山钢铁厂采用集肤效应电伴热的10条输油管线自1984年投入运行, 渤南II期海上平台海底油气混输管线自2009年投入使用至今, 运行良好, 期间未发生任何故障。集肤效应电伴热在陆上及海洋油气长输管线等领域的应用日益广泛, 取得了很好的经济和社会效益。
摘要:如何防止混输的油气在输送管线中凝固结蜡, 保证油气等物料的正常输送, 维持油气输送管道中的介质温度, 是油气长距离输送领域的一个重要课题。本文介绍了集肤效应电伴热的原理、特点及相关配套设施, 从理论上对集肤效应电伴热用于长距离油气输送管线的可行性及施工过程中可能出现的问题进行了探讨。
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