گرمایش ردپای لوله یک راه حل ضروری حفاظت از یخ زدگی و نگهداری دما است که در محیط های مسکونی، تجاری و صنعتی استفاده می شود. با اعمال گرمای کنترلشده مستقیماً در طول لوله، سیستمهای گرمایشی از یخ زدگی جلوگیری میکنند، ویسکوزیته سیال را حفظ میکنند و اطمینان حاصل میکنند که دمای فرآیند بدون توجه به شرایط محیطی ثابت میماند. این راهنما نحوه عملکرد ردیابی گرمایش، انواع سیستم اصلی، ملاحظات نصب و نحوه انتخاب راه حل مناسب برای برنامه خاص خود را پوشش می دهد.
گرمایش ردیابی - که به عنوان ردیابی گرما یا گرمایش سطح نیز شناخته می شود - شامل اتصال یک عنصر گرمایش الکتریکی یا یک لوله بخار / سیال داغ در امتداد بیرونی لوله برای جبران اتلاف گرما به محیط اطراف است. المنت حرارتی به موازات لوله اجرا می شود، با نوار آلومینیومی یا اتصالات ثابت نگه داشته می شود و سپس برای بهبود کارایی و حفظ گرما با عایق لوله پوشانده می شود.
اصل کار ساده است: بخاری ردیابی دقیقاً جایگزین مقدار گرمایی می شود که لوله به هوای اطراف از دست می دهد و لوله و محتویات آن را در حداقل دمای مورد نیاز یا بالاتر از آن نگه می دارد. در کاربردهای محافظت در برابر سرما، این حداقل معمولاً وجود دارد 3 تا 5 درجه سانتی گراد بالاتر از انجماد . در نگهداری دمای فرآیند، بسته به سیال حمل شده، اهداف می توانند از 20 درجه سانتیگراد تا بیش از 200 درجه سانتیگراد متغیر باشند.
گرمایش ردیابی در طیف وسیعی از صنایع و تنظیمات قابل استفاده است. کاربردهای رایج عبارتند از:
دو دسته اصلی گرمایش ردیابی لوله کشی وجود دارد: الکتریکی و سیال بخار/گرم. در گرمایش ردیابی الکتریکی، سیستم ها بر اساس نوع کابل تقسیم می شوند.
کابل های وات ثابت یک توان خروجی ثابت در هر متر را بدون توجه به دمای محیط ارائه می دهند. آنها ساده، قابل اعتماد هستند و برای اجرای لوله های کوتاه یا کاربردهایی که حرارت خروجی مورد نیاز ثابت است، مناسب هستند. با این حال، از آنجایی که آنها نمی توانند خود تنظیم شوند، باید با یک ترموستات خارجی استفاده شوند تا هنگام افزایش دمای محیط از گرم شدن بیش از حد جلوگیری شود. محدوده خروجی های معمولی از 10 وات بر متر تا 33 وات بر متر است.
کابل های خود تنظیم پرکاربردترین نوع در تاسیسات مدرن هستند. هسته پلیمری رسانای آنها به طور خودکار با کاهش دما توان خروجی را افزایش می دهد و با گرم شدن لوله خروجی را کاهش می دهد - همه اینها بدون هیچ گونه کنترل خارجی. این باعث می شود آنها از نظر انرژی کارآمد، در برابر گرمای بیش از حد ایمن باشند و بدون خطر نقاط داغ روی هم قرار بگیرند. آنها انتخاب ارجح برای محافظت در برابر یخ زدگی در لوله های آب و کاربردهای تجاری عمومی هستند.
کابل های گرمایشی با عایق معدنی از یک عنصر مقاومت مس یا آلیاژ استفاده می کنند که توسط عایق فشرده اکسید منیزیم در یک غلاف فلزی بیرونی احاطه شده است. آنها می توانند تا دمای پایدار را تحمل کنند 500 درجه سانتیگراد یا بالاتر ، آنها را به انتخاب استاندارد برای کاربردهای صنعتی و مناطق خطرناک با دمای بالا تبدیل می کند که در آن کابل های پلیمری تخریب می شوند. کابلهای MI قوی هستند، عمر مفید فوقالعادهای دارند و برای استفاده در محیطهای انفجاری زمانی که با پایانهها و تجهیزات کنترلی مناسب جفت شوند، مناسب هستند.
در تاسیسات صنعتی در مقیاس بزرگ که در حال حاضر شبکه توزیع بخار را راه اندازی می کنند، ردیابی بخار مقرون به صرفه است. یک لوله بخار با سوراخ کوچک در کنار لوله فرآیند اجرا می شود و گرما را از طریق تماس و تشعشع منتقل می کند. در حالی که هزینههای نصب در جایی که زیرساخت بخار وجود دارد میتواند کمتر باشد، ردیابی بخار کنترل دمایی دقیقتری نسبت به سیستمهای الکتریکی ارائه میدهد و به نگهداری منظم تلههای بخار و خطوط برگشت میعانات نیاز دارد.
| نوع سیستم | حداکثر دما | خود تنظیمی | بهترین برنامه |
|---|---|---|---|
| وات ثابت | تا 65 درجه سانتیگراد | خیر | اجراهای کوتاه، بار ثابت |
| خود تنظیمی | تا 120 درجه سانتیگراد | بله | حفاظت در برابر سرما، لوله های آب |
| عایق مواد معدنی | 500 درجه سانتی گراد | خیر | مناطق صنعتی با دمای بالا، ATEX |
| ردیابی بخار | متفاوت است | خیر | سایت های صنعتی بزرگ با بخار موجود |
یک سیستم گرمایش ردیابی به درستی طراحی شده با محاسبه تلفات حرارتی آغاز می شود. این تعیین می کند که با توجه به کمترین دمای محیط مورد انتظار، قطر لوله و مشخصات عایق، چه مقدار توان در هر متر برای حفظ لوله در دمای هدف مورد نیاز است. کوچک کردن یک سیستم منجر به خرابی های فریز می شود. بزرگی بیش از حد انرژی را هدر می دهد و هزینه های جاری را افزایش می دهد.
ورودی های کلیدی طراحی عبارتند از:
برای نصبهای پیچیده یا لولههای طولانی، اکثر تولیدکنندگان گرمایشی، نرمافزار اندازهگیری و پشتیبانی فنی را برای کمک به طراحی سیستم ارائه میکنند.
نصب گرمایش ردیابی باید با استانداردهای الکتریکی مربوطه مطابقت داشته باشد - در انگلستان، این به معنای BS EN 60079 برای مناطق خطرناک و BS 7671 (مقررات سیمکشی IET) برای تاسیسات الکتریکی عمومی است. در اتحادیه اروپا، رعایت دستورالعمل ATEX برای مناطق اتمسفر انفجاری اجباری است.
روشهای نصب زیر برای قابلیت اطمینان و طول عمر سیستم حیاتی هستند:
کنترل موثر دما مصرف انرژی را کاهش می دهد و طول عمر کابل های گرمایشی را افزایش می دهد. رویکردهای کنترل اصلی عبارتند از:
هنگامی که دمای هوای بیرون از یک نقطه تنظیم شده (معمولاً 3 درجه سانتیگراد) کاهش می یابد، گرمایش ردیابی را روشن می کند و هنگامی که از آن بالاتر می رود، خاموش می شود. آنها ارزان هستند و نصب آنها ساده است و آنها را به انتخاب استاندارد برای محافظت در برابر سرما خانگی تبدیل می کند. اشکال این است که آنها لوله را بدون توجه به دمای واقعی لوله گرم می کنند، که می تواند منجر به مصرف انرژی غیر ضروری در دوره های خفیف شود.
یک سنسور دما که مستقیماً به سطح لوله متصل میشود، کنترل دقیقتری را ارائه میدهد و گرمایش را تنها زمانی فعال میکند که خود لوله به آستانه دمای حداقل نزدیک شود. این رویکرد از نظر انرژی کارآمدتر است و برای کاربردهای نگهداری دمای فرآیند توصیه می شود.
برای نصبهای بزرگ یا حیاتی، کنترلکنندههای الکترونیکی اختصاصی نظارت چند مداری، خروجیهای هشدار برای خرابی کابل یا انحراف دما، ثبت انرژی، و ارتباط از راه دور از طریق BMS یا SCADA را فراهم میکنند. این سیستم ها در کارخانه های فرآیند صنعتی استاندارد هستند که در آن زمان توقف برنامه ریزی نشده از یک رویداد انجماد پیامدهای مالی قابل توجهی دارد.
هزینه جاری یک سیستم گرمایش ردیابی به وات کابل، تعداد ساعات کار سالانه سیستم و هزینه محلی برق بستگی دارد. یک لوله عایق خوب با کابل خودتنظیم و کنترل ترموستات به طور قابل توجهی ارزان تر از لوله های بدون عایق با کابل وات ثابت کار می کند.
به عنوان یک مثال عملی: یک مدار 10 متری محافظت در برابر یخ زدگی خانگی با سرعت 10 وات بر متر، کنترل شده توسط ترموستات محیطی که تقریباً 1000 ساعت در سال کار می کند، حدودا مصرف می کند. 100 کیلووات ساعت در سال - معادل تقریباً 25 تا 35 پوند در سال با نرخ معمول برق بریتانیا. تأسیسات صنعتی با کارکرد طولانیتر و نیاز به وات بالاتر، هزینههای نسبتاً بالاتری خواهند داشت که مشخصات عایق و انتخاب کنترلکننده را به عوامل مهمی در تحلیل هزینه چرخه عمر تبدیل میکند.
سیستمهای گرمایش ردیابی الکتریکی عموماً تعمیر و نگهداری پایینی دارند، اما بازرسی دورهای مهم است - بهویژه برای کاربردهای حیاتی ایمنی مانند حفاظت از لولههای آبپاش آتش نشانی یا تأسیسات مناطق خطرناک. یک روال نگهداری سالانه توصیه شده شامل:
نگه داشتن گزارش نگهداری برای هر مدار، از جمله نتایج آزمایش و هرگونه اقدام اصلاحی، عمل خوبی است و در بسیاری از سیستم های مدیریت ایمنی صنعتی یک الزام است.
