یک کارخانه فرآوری در آب و هوای شمالی خط برگشت میعانات را در ساعت 4:30 صبح از دست می دهد. دما به -18 درجه سانتیگراد کاهش یافت، خط یخ زد و شیفت صبح نمی تواند شروع به تولید کند. این سناریو هر زمستان در تاسیساتی که هزینه یک لوله گرم نشده را دست کم می گیرند تکرار می شود. یک خط مسدود شده، شامل تولید، نیروی کار و تعمیرات از دست رفته، معمولاً بسیار بیشتر از نصب کامل ردیابی حرارت الکتریکی هزینه دارد. به همین دلیل است که ردیابی گرما نه به عنوان یک راحتی، بلکه به عنوان یک لایه محافظ برای در دسترس بودن فرآیند مشخص شده است.
ردیابی حرارت الکتریکی یک روش کنترل شده برای افزودن گرما به لوله ها، مخازن، شیرها و ابزار از بیرون است. دمای سیال را حفظ می کند یا با جبران گرمای از دست رفته از طریق عایق حرارتی از یخ زدگی جلوگیری می کند. بقیه این مقاله نحوه کارکرد، انواع کابل های موجود، نحوه انتخاب سیستم مناسب، و علت اکثر خرابی های میدان را توضیح می دهد.
یک سیستم ردیابی حرارت الکتریکی شامل یک کابل گرمایشی است که در امتداد سطح لوله گذاشته شده، عایق حرارتی نصب شده روی کابل و یک سیستم کنترلی که برق را روشن و خاموش می کند. هنگامی که جریان از عنصر مقاومتی داخل کابل عبور می کند، گرما تولید می کند. این گرما از طریق دیواره لوله به سیال منتقل می شود و گرمای از دست رفته از طریق عایق را متعادل می کند.
ردیابی گرما از یک جهت اساسی با گرمایش غوطه وری متفاوت است: عنصر گرمایش سیال فرآیند را لمس نمی کند. این باعث می شود که برای مقاوم سازی خطوط موجود، برای لوله کشی طولانی، و برای تجهیزاتی که یک بخاری داخلی جریان را مختل کند یا یک نقطه داغ ایجاد کند، مناسب است. ردیابی همچنین روی دریچه‌ها، فلنج‌ها، تکیه‌گاه‌ها و ابزارها کار می‌کند، مناطقی که بخاری غوطه‌وری را نمی‌توان نصب کرد.
انتخاب کابل مناسب مهمترین تصمیم در هر پروژه ردیابی حرارتی است. سه فناوری غالب عبارتند از خود تنظیمی، وات ثابت موازی و توان ثابت سری. هر یک رفتار متمایز دارند و انتخاب بر طول مدار، استراتژی کنترل و عملکرد نصب تاثیر می گذارد.
کابل های خود تنظیم از یک هسته پلیمری رسانا بین دو سیم باس استفاده می کنند. با افزایش دما، مقاومت پلیمر افزایش می یابد و خروجی حرارت کاهش می یابد. این اثر بازخورد به این معنی است که کابل به طور طبیعی دمای خود را محدود می کند. می توان آن را در مزرعه به طول برش داد و بدون خطر فرسودگی روی آن همپوشانی کرد. این رایج ترین انتخاب برای محافظت در برابر یخ زدگی لوله های کوچک و متوسط است.
کابل های وات ثابت دارای یک سیم گرم کننده در اطراف سیم های باس هستند و در فواصل زمانی به هم متصل می شوند. خروجی در هر متر بدون توجه به دمای لوله ثابت می ماند. این کابل ها نسبت به انواع خودتنظیمی توان بالاتر و ثابت تری را ارائه می دهند، اما نباید روی هم قرار گیرند و برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد نیاز به ترموستات دارند. آنها برای نگهداری دما در جایی که خروجی ثابت مورد نیاز است مناسب هستند.
برای کاربردهایی که به خروجی پایدار در فواصل متوسط نیاز دارند، یک کابل گرمایش برق ثابت انعطاف‌پذیر با سیم‌های سرد منتهی به میدان و کیت‌های اتصال استاندارد موجود است.
کابل گرمایش برق ثابت انعطاف پذیر برای ردیابی حرارت فرآیند این کابل وات ثابت خروجی حرارت یکنواخت را در واحد طول حفظ می‌کند و می‌توان آن را به گونه‌ای برش داد که در محل نصب شود، و برای خطوط لوله با طول متوسط که نیاز به کنترل دمای پایدار دارند مناسب است. مشاهده محصول → کابل های سری از یک هادی مقاومتی در تمام طول استفاده می کنند. توان خروجی در طول مدار یکنواخت است و طول مدار می تواند تا کیلومترها افزایش یابد. این باعث می شود که آنها برای خطوط لوله طولانی، خطوط بارگیری و کاربردهایی که نقاط تامین برق از هم دور هستند ایده آل باشند. با این حال، آنها باید با طول خاصی طراحی و ساخته شوند، بنابراین برنامه ریزی نسبت به کابل های موازی حیاتی تر است.
| اموال | خود تنظیمی | موازی وات ثابت | توان ثابت سری |
|---|---|---|---|
| رفتار خروجی | با افزایش دما کاهش می یابد | خروجی ثابت در هر متر | خروجی یکنواخت در طول مدار |
| برش میدانی | در محل به طول برش دهید | در نقاط مشخص شده به طول برش دهید | طول طراحی شده کارخانه |
| همپوشانی مجاز است | بله | خیر | خیر |
| طول مدار معمولی | تا 100 متر | تا 200 متر | کیلومتر ممکن است |
| بهترین مناسب برای | محافظت در برابر یخ زدگی لوله های کوچک | نگهداری دما | خطوط لوله طولانی و قدرت بالا |
با هدف عملیاتی شروع کنید. آیا سیستم از انجماد جلوگیری می کند یا دمای فرآیند را حفظ می کند؟ محافظت در برابر یخ زدگی باعث می شود باند دما گسترده تر و کنترل ساده تر شود. نگهداری دما، به ویژه برای سیالات چسبناک یا فرآیندهای گرمازا، نیاز به کنترل دقیق و توان خروجی کابل دارد که با اتلاف حرارت در کمترین دمای محیط مطابقت داشته باشد.
محاسبه تلفات حرارتی به چهار ورودی نیاز دارد و در عمل نمی توانید از هیچ یک از آنها صرف نظر کنید:
هنگامی که اتلاف حرارت در هر متر مشخص شد، آن را با خروجی کابل مقایسه می کنید. حاشیه ایمنی رایج 10 تا 20 درصد است، اما اندازه بیش از حد آن باعث هدر رفتن انرژی می شود و می تواند به سیالات حساس به دما آسیب برساند. نوع سیال نیز مهم است: روغن سنگین به دمای نگهداری بالاتری نسبت به آب نیاز دارد و سیالی که در شرایط محیطی جامد می‌شود به قدرت ردیابی بالاتری برای بازیابی پس از خاموش شدن نیاز دارد.
طبقه بندی مناطق خطرناک همه چیز را تغییر می دهد. در اتمسفرهای انفجاری، کابل، اتصالات و کابینت کنترل باید دارای گواهینامه مناسب بوده و مطابق با الزامات منطقه نصب شوند. کابل استاندارد در یک منطقه طبقه بندی شده نقض مستقیم ایمنی است.
برای محافظت در برابر یخ زدگی که در آن دمای محیط به ندرت به زیر 20- درجه سانتیگراد می رسد و محیط آن آب یا یک سیال فرآیند سبک است، یک بخاری با درجه حرارت بالا با ساختار مقاوم در برابر رطوبت، اکثر تاسیسات در فضای باز را پوشش می دهد.
بخاری با دمای بالا برای محافظت در برابر یخ زدگی این بخاری با وات ثابت که برای محافظت در برابر یخ زدگی در تاسیسات در فضای باز طراحی شده است، به طور قابل اعتمادی در دماهای بالا کار می کند و مناسب لوله هایی است که آب یا سیالات فرآیند سبک را در آب و هوای سرد متوسط حمل می کنند. مشاهده محصول → در این زمینه، بیشتر خرابی‌های ردیابی حرارتی به اشتباهات نصب برمی‌گردد تا نقص کابل. کابل باید با سطح لوله تماس کامل داشته باشد. یک شکاف هوا بین کابل و لوله به عنوان یک لایه عایق عمل می کند و یک نقطه سرد ایجاد می کند. ثابت کردن کابل هر 300 تا 500 میلی متر با نوار یا تسمه تایید شده، نه بند کابلی که می تواند ژاکت را خرد کند، یک روش استاندارد است.
لبه های تیز روی تکیه گاه های لوله و فلنج ها می توانند ژاکت را در حین نصب یا در حین انبساط حرارتی برش دهند. کابل باید به گونه ای هدایت شود که از لبه ها جلوگیری کند یا با محافظ فلزی محافظت شود. اتصالات و پایانه ها آسیب پذیرترین نقاط هستند. هر اتصال و مهر و موم انتهایی باید با کیت تایید شده سازنده ساخته شده و در برابر رطوبت مهر و موم شود. یک پایانه منفرد که مهر و موم ضعیفی ندارد، شایع ترین علت سفر به زمین است.
قبل از پوشاندن کابل با عایق حرارتی، مقاومت عایق هر مدار را اندازه گیری کنید. این تست آسیب کابل و نفوذ رطوبت را زود تشخیص می دهد. حداقل قرائت پذیرفته شده به طور گسترده 20 مگا اهم است، اگرچه نصب های جدید اغلب چندین صد را می خوانند. مقدار هر مدار را ثبت کنید. پایه ای برای تعمیر و نگهداری آینده می شود.
استانداردهای ساخت و ساز و بازرسی برای ردیابی حرارت الکتریکی این نقاط را به طور دقیق پوشش می دهد و ارزش بررسی قبل از شروع کار در محل را دارد.
تکنیک های ساخت و ساز و استانداردهای بازرسی برای ردیابی حرارت الکتریکی .
کابل ردیابی گرما بدون کنترلر بخاری است که بدون توجه به نیاز با ظرفیت کامل کار می کند. در یک برنامه محافظت در برابر یخ زدگی، این می تواند به معنای هدر رفتن انرژی برای ماه ها باشد. یک ترموستات حساس به خط که روی سطح لوله قرار می گیرد، وقتی دمای لوله بالاتر از نقطه تنظیم شده باشد، برق را قطع می کند، در حالی که یک کنترل کننده حسگر محیط به دمای بیرون پاسخ می دهد. برای نگهداری دما، یک کنترلر با سنسوری که روی لوله یا مستقیماً روی سیال قرار می گیرد، کنترل دقیق تری را ارائه می دهد.
تمام مدارهای ردیابی حرارتی باید دارای حفاظت در برابر خطای زمین باشند. جریان نشتی در یک کابل گرمایش سالم کم است، اما یک روکش آسیب دیده می تواند مسیری به زمین ایجاد کند که قطع کننده های مدار استاندارد آن را تشخیص نمی دهند. یک دستگاه خطای زمین 30 میلی آمپر هم از پرسنل و هم از سیستم محافظت می کند. در مناطق خطرناک، کابینه کنترل باید برای منطقه تایید شده و با بقیه فلسفه حفاظت یکپارچه شود.
در جایی که ردیابی از یک منطقه طبقه بندی شده عبور می کند، مولفه های قدرت و نظارت در یک محفظه تایید شده طراحی شده برای مکان تعلق دارند.
کابینت کنترل ردیابی گرمایش برای مکان های خطرناک این کابینت کنترل تایید شده، نظارت بر دما و مدیریت توان را برای مدارهای ردیابی گرما یکپارچه می کند، عملکرد ایمن را در محیط های طبقه بندی شده ارائه می دهد و از بررسی های تعمیر و نگهداری قابل اطمینان پشتیبانی می کند. مشاهده محصول → بار تعمیر و نگهداری یک سیستم ردیابی حرارتی که به خوبی نصب شده است کم است، اما صفر نیست. یک بازرسی سالانه قبل از فصل سرد باید شامل بررسی بصری روکش کابل برای بریدگی، ساییدگی یا حمله شیمیایی باشد. تأیید اینکه عایق سالم و ضد آب است. و یک تست مقاومت عایق در مقایسه با خط پایه نصب. قرائتی که بیش از 25 درصد از سطح پایه کاهش می یابد، نشان دهنده یک مشکل در حال توسعه است.
حالت های رایج خرابی عبارتند از: رطوبت در پایانه ها، آسیب مکانیکی ناشی از تعمیر و نگهداری لوله و ترموستات های خراب. هنگامی که مدار قطع می شود، ابتدا کنترلر، سپس پایانه و سپس کابل را بررسی کنید. به سادگی قطع کننده را تنظیم مجدد نکنید و از آنجا دور نشوید، زیرا خطای زمینی که وجود ندارد باز خواهد گشت.
هنگامی که از کیت اتصال سازنده استفاده می شود، تعویض بخش آسیب دیده کابل خودتنظیمی ساده است. برای کابل های برق ثابت سری، گزینه های تعمیر محدودتر است، زیرا ممکن است کل مدار تحت تأثیر قرار گیرد.
طراحی سیستم از قبل باید قابلیت نگهداری را در نظر بگیرد. جعبه های اتصال در دسترس، مدارهای برچسب دار، و سابقه محاسبات طراحی، هر مداخله آتی را سریع تر و ایمن تر می کند. یک سیستم ردیابی حرارتی مستند یک دارایی است. یک غیرمستند بدهی است که منتظر یک شب سرد است.
