Fiecare conductă care transportă un fluid peste temperatura ambiantă pierde căldură – continuu, inevitabil, prin pereții ei și în mediul înconjurător. În cele mai multe cazuri, izolația încetinește acest proces suficient de mult încât nu contează. În unele cazuri, contează enorm: o linie de apă care îngheață peste noapte închide o instalație; o substanță chimică vâscoasă care scade sub punctul său de curgere blochează un proces timp de ore; o linie de impuls a instrumentului care se îngheață oferă citiri false în cel mai rău moment posibil. Încălzirea în urme electrică există pentru a rezolva exact aceste probleme — prin adăugarea de căldură compensatoare direct de-a lungul suprafeței conductei, în mod continuu sau la cerere, în cantități precise potrivite cu căldura pierdută.
Căldura trece de la cald la rece. Orice conductă care transportă fluid mai cald decât aerul din jur va pierde energie termică prin peretele său, prin orice izolație aplicată pe ea și, în cele din urmă, în atmosferă. Rata pierderii depinde de diferența de temperatură dintre fluid și mediu, diametrul conductei și grosimea peretelui, tipul și grosimea izolației, viteza vântului și temperatura ambiantă.
Izolația reduce pierderile de căldură, dar nu le poate elimina. O țeavă bine izolată într-un mediu rece pierde încă căldură - doar mai lent. Atunci când mediul este suficient de rece sau când fluidul din interior trebuie să rămână peste o anumită temperatură din motive de siguranță sau proces, izolarea este insuficientă. Ceva trebuie să înlocuiască în mod activ căldura pierdută.
Încălzirea în urme electrică rezolvă acest lucru prin aplicarea unei surse de căldură compensatoare direct pe suprafața conductei. Un cablu de încălzire trece de-a lungul exteriorului conductei – sau în unele configurații, în interiorul acesteia – generând energie termică prin rezistență electrică. Acea energie se transferă conductiv în peretele conductei și de acolo în fluid. Cu izolația termică aplicată peste cablu, pierderile de căldură către mediu sunt minimizate și temperatura fluidului rămâne în intervalul necesar.
Rezultatul este un sistem care nu încălzește fluidul de la zero - înlocuiește doar căldura care altfel s-ar pierde. Acest lucru face încălzirea în urmărire extrem de eficientă din punct de vedere energetic în comparație cu abordările de încălzire în vrac, în special în aplicațiile în care temperatura țintă a fluidului este modestă și scopul principal este protecția împotriva înghețului sau menținerea debitului, mai degrabă decât creșterea temperaturii.
În esență, încălzirea în urmă electrică transformă energia electrică în căldură prin rezistență - același principiu fizic care face ca un fir să se încălzească atunci când curentul trece prin el. Un cablu de încălzire este format din unul sau mai multe elemente conductoare care rezistă la fluxul de energie electrică, generând căldură proporțională cu curentul și valoarea rezistenței. Căldura este condusă spre exterior prin mantaua exterioară a cablului și în suprafața conductei cu care vine în contact.
Cablul este fixat de țeavă folosind bandă de aluminiu sau cleme de atașare pentru a maximiza suprafața de contact și a îmbunătăți transferul de căldură. Izolația termică este apoi aplicată pe întregul ansamblu - conductă, cablu și toate - pentru a capta căldura generată și pentru a minimiza pierderile în mediu. Un termostat sau un controler electronic monitorizează temperatura conductei sau a mediului ambiant și pornește și oprește circuitul cablului pentru a menține valoarea de referință a temperaturii țintă.
Conexiunile de alimentare, cutiile de joncțiune și terminațiile de capăt completează circuitul electric. În instalațiile industriale, protecția circuitului de defecțiune la pământ este standard - detectează curentul de scurgere și deconectează circuitul înainte ca o defecțiune să provoace daune sau să creeze un pericol pentru siguranță.
Al nostru sisteme de urme de căldură pentru protecția țevilor și echipamentelor industriale sunt proiectate pentru medii solicitante — de la protecția de rutină împotriva înghețului pe liniile de apă până la întreținerea proceselor la temperaturi ridicate pe conductele chimice — cu configurații potrivite atât zonelor de instalare clasificate, cât și neclasificate.
Nu toate cablurile de încălzire de urme funcționează la fel. Trei tipuri principale sunt utilizate în aplicații industriale și comerciale, fiecare cu caracteristici de performanță distincte, cerințe de instalare și cazuri de utilizare optime.
Cabluri cu autoreglare sunt tipul cel mai utilizat în instalațiile moderne de încălzire în urme. Caracteristica lor definitorie este un miez de polimer conductiv - o matrice de particule de carbon încorporate într-un material polimeric - care se află între două fire paralele. Când temperatura scade, polimerul se contractă ușor, particulele de carbon se apropie, rezistența scade și cablul eliberează mai multă căldură. Când temperatura crește, polimerul se extinde, particulele de carbon se separă, rezistența crește și producția scade automat. Cablul își reglează propria putere de ieșire ca răspuns la temperatura locală - fără niciun controler extern.
Acest comportament de autolimitare înseamnă că cablurile cu autoreglare nu se pot supraîncălzi, pot fi suprapuse sau tăiate la lungime în câmp și sunt în mod inerent eficiente din punct de vedere energetic. Acestea sunt alegerea standard pentru protecția împotriva înghețului pe conductele de apă, tuburile instrumentelor și liniile generale de proces în care temperaturile de menținere scade sub 150°C. Limitarea lor este plafonul de temperatură superioară - nu sunt potrivite pentru aplicații de proces la temperaturi foarte ridicate.
Cabluri cu putere constantă (numite și cabluri de rezistență în serie sau rezistență paralelă) produc o cantitate fixă de căldură pe unitate de lungime, indiferent de temperatură. Cablurile de rezistență în serie sunt un singur element rezistiv continuu - același curent trece prin întregul circuit și ieșirea nu poate fi variată în câmp. Cablurile de rezistență paralelă folosesc un element rezistiv înfășurat în jurul a două fire de magistrală, permițând tăierea circuitului la lungimi specifice fără a afecta ieșirea pe unitate de lungime. Ambele tipuri necesită control termostatic extern pentru a preveni supraîncălzirea. Avantajul lor este capacitatea de a furniza o ieșire consistentă, previzibilă pe perioade lungi și la temperaturi mai ridicate decât pot obține cablurile cu autoreglare.
Cabluri cu izolație minerală (MI). reprezintă nivelul de înaltă performanță al tehnologiei de încălzire. Un cablu izolat mineral constă din unul sau mai multe fire de rezistență înconjurate de pulbere de oxid de magneziu comprimat în interiorul unei mantale metalice - de obicei oțel inoxidabil sau Inconel. Rezultatul este un cablu capabil să funcționeze la temperaturi de până la 600°C sau mai mult, cu rezistență mecanică excelentă și rezistență la atacul chimic. Cablurile MI sunt standardul pentru trasarea liniilor de abur, conductele de proces la temperatură înaltă și aplicațiile în medii chimice agresive în care cablurile izolate cu polimer s-ar degrada. Ele nu pot fi tăiate la lungime în câmp și necesită terminații fabricate din fabrică.
| Tip cablu | Temperatura maximă de întreținere | Câmp tăiat la lungime | Autolimitare | Cel mai bun pentru |
|---|---|---|---|---|
| Auto-reglare | Până la ~150°C | Da | Da | Protecție împotriva înghețului, întreținere generală a procesului |
| Putere constantă (paralelă) | Până la ~200°C | Da (parallel type) | Nu | Execuții lungi, producție constantă, aplicații cu temperaturi mai mari |
| Izolat mineral (MI) | Până la 600°C | Nu | Nu | Linii de proces la temperaturi ridicate, medii agresive |
Încălzirea cu urme electrice apare într-o gamă largă de industrii. Filul comun este nevoia de a menține temperatura fluidului într-un sistem în care pierderea de căldură ar cauza altfel probleme de funcționare, de siguranță sau de calitate.
Prelucrarea petrolului și gazelor este cel mai mare consumator industrial de sisteme de încălzire. Țițeiul, păcurul greu și anumite produse rafinate devin prea vâscoase pentru a fi pompate eficient la temperatura ambiantă. Țițeii de ceară se pot solidifica în conducte în timpul perioadelor de oprire, necesitând ore de reîncălzire înainte ca fluxul să poată fi restabilit. Încălzirea în urmărire pe liniile de transfer, orificiile rezervoarelor de stocare și liniile de impuls pentru instrumente mențin aceste fluide mobile și sistemele de măsurare precise pe tot parcursul procesului de producție.
Instalatii chimice si petrochimice utilizați intens încălzirea în urme pe conductele de proces care transportă substanțe care îngheață sau cristalizează peste temperatura ambiantă - sulf, sodă caustică, acid fosforic și sute de produse chimice de specialitate necesită toate temperaturile menținute pentru a rămâne pompabile. În zonele clasificate periculoase, cablurile și componentele de terminare antiexplozive sunt obligatorii.
Infrastructura de apă și apă uzată se bazează pe încălzirea în urme de protecție împotriva înghețului oriunde conductele trec prin spații neîncălzite, sunt expuse la condiții exterioare sau sunt îngropate în soluri predispuse la îngheț. Rețeaua de apă municipală, liniile de sprinklere pentru stingerea incendiilor și liniile de detectare a instrumentelor din carcasele exterioare sunt toate aplicațiile comune de încălzire în urmă în acest sector.
Producția de alimente și băuturi folosește încălzirea în urmă pentru a menține temperatura pe liniile care transportă ciocolată, uleiuri, siropuri, sosuri și alte produse alimentare care trebuie să rămână în intervalele de vâscozitate definite în timpul transferului și procesării. În aceste medii sunt necesare construcția de cabluri de calitate sanitară și instalarea compatibilă cu CIP.
Generare de energie instalațiile aplică încălzire în urmă la sistemele de păcură, circuitele de apă de răcire și instrumentele în instalațiile cu climă rece. Transportoarele de manipulare a cărbunelui și liniile de nămol de cenușă de la centralele electrice necesită adesea protecție împotriva înghețului în regiunile nordice.
Servicii de constructii si aplicatii comerciale includ dezghețarea acoperișului și a jgheaburilor, încălzirea podelei, întreținerea recirculării apei calde și protecția împotriva înghețului pentru sistemele de sprinklere din spațiile necondiționate.
Un sistem de încălzire subdimensionat nu reușește să mențină temperatura; unul care este supradimensionat risipește energie și poate deteriora acoperirile sau etanșările țevilor. Proiectarea corectă a sistemului necesită lucrul cu mai mulți parametri interdependenți înainte de a specifica tipul cablului, puterea și echipamentul de control.
Mențineți temperatura și temperatura ambientală minimă. Temperatura de menținere este temperatura minimă a fluidului care trebuie păstrată în toate condițiile de funcționare. Temperatura ambientală minimă este cel mai rece mediu pe care îl va experimenta conducta - deseori, iarna de proiectare scăzută pentru locația de instalare. Diferența dintre aceste două valori, combinată cu diametrul conductei și specificația izolației, determină rata de pierdere de căldură pe care sistemul de încălzire în urmă trebuie să o compenseze.
Calculul pierderilor de căldură. Pierderea de căldură este calculată pe unitatea de lungime a conductei, luând în considerare diametrul conductei, tipul și grosimea izolației, temperatura ambiantă și expunerea la vânt. Supapele, flanșele, suporturile pentru țevi și alte fitinguri pierd căldură mai repede decât secțiunile de țeavă drepte și necesită lungime suplimentară a cablului sau segmente cu putere mai mare. Majoritatea modelelor de încălzire industrială aplică un factor de siguranță de 1,25 până la 1,5 peste pierderea de căldură calculată pentru a asigura marja de performanță.
Selectarea sistemului de control. Aplicațiile simple de protecție împotriva înghețului pot folosi termostate mecanice setate pentru a porni circuitul atunci când temperatura ambientală scade sub un prag. Aplicațiile de întreținere a temperaturii procesului necesită un control mai precis — regulatoare electronice de temperatură cu RTD sau senzori de termocuplu montați direct pe suprafața conductei. Al nostru sisteme industriale de control al încălzirii acceptă atât monitorizarea temperaturii într-un singur punct, cât și în mai multe puncte, cu valori de referință programabile, ieșiri de alarmă și înregistrarea datelor pentru cerințele documentației procesului.
Clasificarea zonei. Conductele din instalațiile de petrol și gaze, chimice și petrochimice trec frecvent prin zone clasificate ca periculoase din cauza prezenței potențiale a gazelor sau vaporilor inflamabili. Componentele de încălzire trase instalate în aceste zone — cabluri, cutii de conectare la alimentare, termostate și cutii de joncțiune — trebuie să fie certificate pentru clasificarea zonei aplicabile conform standardelor ATEX, IECEx sau North American Class/Division.
Instalațiile de încălzire în urme electrice din unitățile industriale și comerciale sunt supuse unui cadru de standarde care guvernează proiectarea, instalarea, testarea și întreținerea. Lucrul în acest cadru nu este opțional – este o condiție prealabilă pentru acoperirea asigurării, permisele de funcționare a instalației și încrederea că sistemul va funcționa în siguranță pe durata de viață.
IEEE 515 este standardul principal care reglementează încălzirea în urmă cu rezistență electrică pentru aplicații industriale. Acesta specifică cerințele de testare pentru calificarea cablurilor de încălzire, stabilește baza pentru proiectarea electrică și termică și abordează cerințele de instalare și întreținere atât pentru zonele neclasificate, cât și pentru clasificările zonelor periculoase din America de Nord. The Standardul IEEE pentru testarea, proiectarea, instalarea și întreținerea urmăririi termice a rezistenței electrice pentru aplicații industriale este referința autorizată pentru inginerii care specifică și certifică sistemele industriale de încălzire.
NFPA 70 (Codul electric național) reglementează aspectele de instalare electrică ale sistemelor de încălzire în urmă din Statele Unite - metode de cablare, protecție la supracurent, protecție împotriva defecțiunii la pământ și cerințele pentru instalații în locații clasificate periculoase. Conformitatea cu Articolul 427 NEC (echipamente electrice fixe de încălzire pentru conducte și vase) este obligatorie pentru instalațiile din SUA.
ATEX și IECEx sunt cadrele europene și internaționale de certificare pentru echipamentele electrice utilizate în atmosfere explozive. Echipamentele de încălzire în urmărire instalate în zonele periculoase din Zona 0, 1 sau 2 conform clasificării zonei IEC trebuie să fie certificate conform directivei ATEX aplicabile sau schemei IECEx, cu limitele de temperatură a mantalei verificate în raport cu temperatura de autoaprindere a substanței periculoase prezente.
Pentru instalațiile care furnizează produse pe piețele reglementate, menținerea documentației certificatelor de testare a cablurilor, a desenelor de clasificare a zonelor, a înregistrărilor de instalare și a rapoartelor de inspecție periodică face parte din conformitatea continuă. Selectarea echipamentelor de la producători cu certificări recunoscute simplifică semnificativ această sarcină de documentare.
Încălzirea în urmă face față provocării distribuite - menținerea temperaturii de-a lungul lungimii unei conducte sau pe suprafața unui vas. Nu este, în sine, o soluție de încălzire în vrac. Pentru aplicațiile care necesită, de asemenea, încălzirea unor volume mari de fluid în rezervoarele de stocare, încălzirea fluxurilor de proces înainte ca acestea să intre într-un sistem de conducte sau aducerea echipamentelor pornite la rece la temperatura de funcționare, încălzirea în urmă funcționează în combinație cu alte tehnologii de încălzire industrială.
Încălzitoare cu imersie instalat direct în rezervoarele de stocare menține temperatura în vrac a păcurelor grele, a soluțiilor chimice și a fluidelor de proces, în timp ce încălzirea se ocupă de conductele de transfer conectate. În locații periculoase - zone de depozitare a combustibilului, fabrici chimice, platforme offshore - încălzitoare cu imersie rezistente la explozie pentru încălzirea rezervoarelor în zone periculoase asigura constructia certificata necesara pentru siguranta in medii clasificate. Pentru aplicații standard de depozitare industrială, încălzitoare cu imersie cu flanșă pentru menținerea temperaturii rezervorului de stocare oferă o densitate mare de putere într-un format compact, ușor de întreținut.
Încălzitoare de proces gaze de căldură, lichide și fluxuri bifazate care curg prin vase de încălzire dedicate înainte de a intra în sistemul de conducte de distribuție. Sunt treapta primară de încălzire; încălzirea în urmă este etapa de menținere a temperaturii în aval. Al nostru încălzitoare industriale de proces pentru aplicații de încălzire cu fluide și gaze acoperă o gamă largă de puteri — de la încălzitoare compacte cu aer comprimat până la unități de mare capacitate rezistente la explozie pentru servicii de petrol și gaze — cu configurații atât pentru instalații în linie, cât și pentru instalații montate pe skid.
Cele mai eficiente sisteme industriale de management termic tratează încălzirea în urmă și încălzirea în vrac ca o arhitectură coordonată, mai degrabă decât soluții separate. Potrivirea capacității de încălzire în fiecare etapă - rezervor de stocare, încălzitor de proces, linie de transfer, linie de impuls al instrumentului - cu sarcina termică reală la acel moment elimină atât performanța insuficientă, cât și risipa de energie și produce un sistem care funcționează fiabil în întreaga gamă de condiții ambientale pe care le va experimenta instalația..
Drepturi de autor © Jiangsu Weineng Electric Co.,Ltd. Toate drepturile rezervate.
Producători de încălzitoare electrice OEM/ODM
