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摘要：介紹了電伴熱帶的工作原理以及在石油化工企業(yè)中液體物料管線上的實(shí)際應(yīng)用效果。對(duì)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障原因進(jìn)行了分析，并介紹了故障點(diǎn)定位檢測(cè)方法的研究及處理經(jīng)驗(yàn)。

    液體化工產(chǎn)品的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中，一般使用傳統(tǒng)保溫方式——蒸汽伴熱。但蒸汽溫度要遠(yuǎn)高于物料所需保持的溫度范圍，調(diào)溫不當(dāng)，便會(huì)造成局部物料過(guò)熱。并且蒸汽伴熱存在著使用成本高、維護(hù)困難等缺點(diǎn)。中國(guó)石化齊魯分公司儲(chǔ)運(yùn)廠從2004年開(kāi)始采用電伴熱替代傳統(tǒng)的蒸汽伴熱，電伴熱具有熱效率高、節(jié)約能源、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、施工安裝方便、無(wú)污染、使用壽命長(zhǎng)、能實(shí)現(xiàn)遙控和自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，是取代蒸汽伴熱的技術(shù)方向。
1 電伴熱的工作原理
    電伴熱是用電熱來(lái)補(bǔ)償被伴熱體(容器、管道等)在\[藝生產(chǎn)過(guò)程中的熱量損失，以維持最合適的介質(zhì)T藝溫度，其溫度高低以介質(zhì)流動(dòng)阻力最小、生產(chǎn)效率最高、耗電最少和綜合費(fèi)用最低為目的。以最佳傳熱分布及低功耗為原則。它的發(fā)熱形式是沿長(zhǎng)度方向或大面積均勻放熱、溫度梯度小、溫度穩(wěn)定。電熱帶根據(jù)發(fā)熱原理不同可分為恒功率電熱帶及自限溫電熱帶。
1．1 恒功率并聯(lián)電熱帶
    恒功率并聯(lián)電熱帶的電源母線為平行絕緣銅線，在內(nèi)絕緣層上纏繞電熱絲，并將電熱絲每隔一定距離即“發(fā)熱符長(zhǎng)”與母線連接，形成連續(xù)并聯(lián)電阻．母線通電后，各并聯(lián)電阻發(fā)熱，因而形成一條連續(xù)的加熱帶。
1．2 恒功率串聯(lián)電熱帶
    恒功率串聯(lián)電熱帶由3根具有相同截面積、一定長(zhǎng)度的平行絕緣銅絞線為電源母線和發(fā)熱芯線，將其一端可靠短接，另一端接上電源，就形成了一個(gè)星形負(fù)載。根據(jù)焦耳一楞次定律電能轉(zhuǎn)化為熱能，星形負(fù)載不斷放出熱量，形成一條連續(xù)的、發(fā)熱均勻的電伴熱帶。根據(jù)實(shí)際情況需要，電伴熱帶的三相可以各自分開(kāi)(分體式)，也可以整合一體。
1．3 自限溫電伴熱帶
    自限溫電伴熱帶(自限式)以一種導(dǎo)電高分子材料做發(fā)熱體和兩根平行的導(dǎo)電芯線及絕緣護(hù)套組成。它通電發(fā)熱，能自動(dòng)調(diào)整功率，控制自身各點(diǎn)溫度并保持恒溫。與并聯(lián)式單相、=i相電伴熱帶相比，自限溫電伴熱帶能自動(dòng)限制加熱時(shí)的溫度，且能隨被加熱體系的溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率，因此它改變了使用傳統(tǒng)恒功率加熱器時(shí)需被加熱體系去適應(yīng)加熱器的加熱方法，自限溫電伴熱帶允許多次交叉重疊使用，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱點(diǎn)及燒毀的現(xiàn)象。
2 電伴熱帶的應(yīng)用
    齊魯分公司儲(chǔ)運(yùn)廠液體化工罐區(qū)自2004年開(kāi)始先后將離子膜液堿、隔膜液堿、純苯、對(duì)苯、二甲苯等物料管線共計(jì)28條管線采用電伴熱帶伴熱，電伴熱帶總長(zhǎng)度約4×104m，總功率1500kW。
2．1 電伴熱產(chǎn)品的選型
    在選擇電伴熱帶產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種因素，如適用性、經(jīng)濟(jì)性、供電條件等，選型原則如下。
    a)根據(jù)管道維持溫度及偶然性的最高操作溫度，選定最高維持溫度高于它的電伴熱產(chǎn)品。
    b)根據(jù)供電條件、電網(wǎng)負(fù)荷及管道長(zhǎng)度，確定電伴熱方案和電伴熱產(chǎn)品的型號(hào)，如恒功率、自限式或串聯(lián)型等。
    c)根據(jù)管道單位長(zhǎng)度的散熱量或容器單位面積上的散熱量來(lái)確定所需電伴熱產(chǎn)品的單位功率和長(zhǎng)度。
    d)根據(jù)不同的適用環(huán)境來(lái)確定所需電伴熱產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)：一般情況下，可選用普通型；防爆場(chǎng)合建議使用加強(qiáng)型；埋地或在有腐蝕性物質(zhì)場(chǎng)所應(yīng)選用加強(qiáng)型。
2．2 電伴熱的溫度控制
    一般情況下，電伴熱溫度控制由溫度控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)物料凝點(diǎn)設(shè)定伴熱帶T作溫度。在主管線上安裝鉑熱電阻，鉑熱電阻檢測(cè)到管線實(shí)際溫度反饋給溫度控制器，溫度控制器根據(jù)反饋溫度與設(shè)定溫度相比較，控制伴熱帶工作。當(dāng)管線實(shí)際溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，溫度控制器接通主回路，伴熱帶開(kāi)始工作，當(dāng)管線實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，溫度控制器斷開(kāi)主回路，伴熱帶停止工作。
    但是在春、秋季，晝夜溫差變化較大，有時(shí)白天溫度在16℃以上，夜間溫度在0～10℃左右，如果電伴熱溫度控制在很接近物料臨界溫度設(shè)定控制參數(shù)，夜間可能會(huì)在設(shè)備異常狀況下溫度下降過(guò)快，短時(shí)間內(nèi)造成管線物料凝同的生產(chǎn)事故。
    為了最大限度地節(jié)約電能，又避免管線物料凝固，每天要人工調(diào)整伴熱帶設(shè)定溫度2次，稍有疏忽，會(huì)造成生產(chǎn)事故。為了既節(jié)約電能，又能達(dá)到自動(dòng)動(dòng)態(tài)管理，減少人為因素造成管線物料凝同，利用環(huán)境溫度控制器實(shí)現(xiàn)了電伴熱自動(dòng)動(dòng)態(tài)管理。在控制Iul路安裝一臺(tái)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度的溫度控制器，當(dāng)外界環(huán)境溫度高于16％(設(shè)定外界環(huán)境溫度最高16℃)時(shí)，溫度控制器斷開(kāi)主回路，電伴熱帶停止工作，當(dāng)外界環(huán)境溫度低于16℃時(shí)，電伴熱帶執(zhí)行正常設(shè)定溫度進(jìn)入正常下作狀態(tài)，這樣能夠達(dá)到自動(dòng)動(dòng)態(tài)管理、降低能耗的目的。
2．3 電伴熱的應(yīng)用效果
2．3．1 經(jīng)濟(jì)效益
    儲(chǔ)運(yùn)廠經(jīng)過(guò)近幾年的實(shí)際應(yīng)用，采用電伴熱的運(yùn)行成本僅為蒸汽伴熱的40％左右，節(jié)能效果顯著。
2．3．2 社會(huì)效益
    電伴熱帶的應(yīng)用從根本卜杜絕了蒸汽伴熱中的“跑”、“冒”、“滴”、“漏”等現(xiàn)象，無(wú)任何污染。
3 電伴熱帶的安全運(yùn)行
3．1 運(yùn)行中常見(jiàn)故障
    電伴熱帶的常見(jiàn)故障主要是在施工、保溫過(guò)程中經(jīng)常會(huì)造成伴熱帶損傷。在保溫過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)鐵皮割破伴熱帶，在絕緣破壞較輕的狀況下，問(wèn)題短時(shí)沒(méi)有暴露，工作一段時(shí)間后，損傷處絕緣下降甚至直接造成對(duì)管線接地，形成伴熱故障。儲(chǔ)運(yùn)廠使用的伴熱帶大部分是串聯(lián)帶，長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，伴熱帶包在保溫的內(nèi)側(cè)，故障點(diǎn)很難查找。
3．2 傳統(tǒng)故障處置方法
    電伴熱帶故障點(diǎn)的精確查找一直是電伴熱應(yīng)用10幾年來(lái)國(guó)內(nèi)同行業(yè)難以解決的技術(shù)問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)在這方面沒(méi)有非常有效的檢測(cè)技術(shù)，多少年來(lái)一直沿用傳統(tǒng)的分段斷開(kāi)排查法、電阻計(jì)算法、電橋法等對(duì)伴熱帶故障點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)手段落后，誤差較大，榆修成本高、周期長(zhǎng)。其中最普遍使用的方法是分段斷開(kāi)排查法，一個(gè)l000m伴熱帶故障點(diǎn)的處理要人為地?cái)嚅_(kāi)若干斷點(diǎn)，造成安傘隱患，極大地影響和縮短了伴熱帶的使用效率和使用壽命，嚴(yán)重影響冬季安全生產(chǎn)。
3．3 電纜故障測(cè)距技術(shù)處置故障
3．3．1 電纜故障測(cè)距技術(shù)原理
    電伴熱帶結(jié)構(gòu)與電纜結(jié)構(gòu)相差不大，電纜故障的測(cè)距技術(shù)就是利用低壓脈沖在導(dǎo)體傳播過(guò)程中遇到阻抗不匹配點(diǎn)(如短路點(diǎn)、故障點(diǎn)、中間接頭等)，脈沖產(chǎn)生反射，回送到測(cè)量端被儀器記錄下來(lái)。發(fā)射脈沖與反射脈沖的時(shí)間差，對(duì)應(yīng)脈沖在測(cè)量點(diǎn)與阻抗不匹配點(diǎn)(故障點(diǎn))往返一次的時(shí)間，根據(jù)已知脈沖在電纜中的波速度，計(jì)算出阻抗不匹配點(diǎn)(故障點(diǎn))的距離。
3．3．2 電纜故障測(cè)距技術(shù)的應(yīng)用
    電纜故障測(cè)距技術(shù)在電纜故障槍測(cè)中的應(yīng)用已經(jīng)很成熟，如果能成功地應(yīng)用到電伴熱帶的故障榆測(cè)、定位，將會(huì)使電伴熱帶的故障檢測(cè)定位技術(shù)帶來(lái)新的突破。經(jīng)過(guò)探討和多次實(shí)驗(yàn)，電纜故障定位檢測(cè)與定位技術(shù)成功地應(yīng)用到電伴熱帶故障精確定位，解決了自電伴熱技術(shù)應(yīng)用以來(lái)生產(chǎn)廠家和使用單位一直在尋求解決的技術(shù)難題。
    使儲(chǔ)運(yùn)廠電伴熱故障精確定位技術(shù)日漸成熟，這一技術(shù)的成功應(yīng)用也受到了生產(chǎn)廠家和兄弟單位的認(rèn)可。具體應(yīng)用在以下幾個(gè)方面。
    a)利用電纜測(cè)距技術(shù)對(duì)故障伴熱帶進(jìn)行波速度校正，由于不同批號(hào)和不同廠家的伴熱帶使用的絕緣材料特性差異，會(huì)造成伴熱帶波速度參數(shù)不同，一般在190～2100m／¨S范圍內(nèi)。在具體檢測(cè)中，先根據(jù)資料或?qū)嶋H檢測(cè)長(zhǎng)度，檢測(cè)m同組完好伴熱帶的波速度，再對(duì)故障帶斷路、短路、低阻(200Q以內(nèi))接地點(diǎn)進(jìn)行精確測(cè)量定位。
    b)利用音頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的音頻信號(hào)，根據(jù)音頻信號(hào)走捷徑的特點(diǎn)，對(duì)伴熱帶的多點(diǎn)短路故障點(diǎn)進(jìn)行查找定位。
    c)利用高電壓直流脈沖技術(shù)和電纜故障測(cè)距技術(shù)對(duì)高阻接地、短路故障進(jìn)行測(cè)距，利用聲測(cè)技術(shù)對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行精確定位。上述技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)?A href="http://m.qinkong.com.cn">電伴熱帶各種低阻、高阻接地、短路以及斷路故障進(jìn)行精確的定位，每l000m定位范圍為5m左右。
3．3．3 電纜故障測(cè)距技術(shù)應(yīng)用效果
    自2008年10月以來(lái)，利用電纜檢測(cè)技術(shù)對(duì)電伴熱帶接地、短路故障進(jìn)行查找取得了顯著的效果，共查找接地、短路點(diǎn)25處，在不影響生產(chǎn)的條件下，檢修效率比傳統(tǒng)檢修效率提高3～5倍，與分?jǐn)嗯挪榉ㄏ啾葲](méi)有人為斷點(diǎn)，保證了電伴熱帶的設(shè)計(jì)使用壽命，節(jié)約檢修費(fèi)用lO萬(wàn)余元。
3。3．4 電纜故障測(cè)距技術(shù)存在問(wèn)題
    由于目前國(guó)內(nèi)電伴熱帶的絕緣材料特性不是很穩(wěn)定，每一批次的電伴熱帶波速度不是一個(gè)穩(wěn)定值，在實(shí)際檢測(cè)中要根據(jù)資料記載或取一段基準(zhǔn)長(zhǎng)度，找出伴熱帶的波速度。另外，這一技術(shù)的應(yīng)用只限于電伴熱帶串聯(lián)帶，對(duì)于并聯(lián)帶故障的精確定位，目前尚無(wú)理想的方法。
4 結(jié)語(yǔ)
    電伴熱帶應(yīng)用于石油化工企業(yè)的液體物料管線，因其節(jié)能顯著、能耗低、可靠性高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)已完全可以替代傳統(tǒng)的蒸汽伴熱，伴隨著電伴熱帶的廣泛應(yīng)用，故障的檢測(cè)技術(shù)也將不斷創(chuàng)新，從而保障應(yīng)用過(guò)程中的安全運(yùn)行。