火电厂热工仪表取样管电伴热系统的设计及实现

在火电厂的生产运营过程中，一部分设备例如锅炉、除氧器等难免会采用露天方式进行布置，这时就需要采取必要的防冻措施，以保障火电厂的正常运营，而电伴热系统的应用与实现很好的保障了这一点。基于此，本文主要针对火电厂热工仪表取样管电伴热系统的设计及实现进行了探讨。

【关键词】火电厂 热工仪表 电伴热系统 取样管 设计 实现

如果火电厂当中的锅炉、除氧器以及除盐水箱等相关设备均在露天的条件当中进行存放的话，与其相关的热工自动化设备也将随之被设置在室外当中。基于此种情况，为了能够让热共自动化设备能够正常且安全的运作，在冬季室外气温较低的施工环境下，应该对用于蒸汽、水以及燃油的导压管进行防冻处理，包括流体压力仪表、流量仪表、液位仪表的导压管等等。此外，在设置防冻装置时需要注意采用蒸汽伴热保温与电伴热保温相结合的方式来进行，其中的电伴热保温方式是以电热元件作为最基础的热源，是属于最为稳定的热源方式之一，在火电厂的生产运营中起到了很好的保温防冻作用。

1 电伴热系统的工作原理

电伴热即为在绝热层与被伴热管道当中用于加热之用的高分子类材料，其主要的作用是采用电热所产生的能力来对在取样过程当中丢失的热量进行填补，继而让其能够保持在一个最为合乎标准的范围当中。电伴热电缆的组成部分如下：半导体高分子材料、合金母线（两根）、内部高分子绝缘、合金屏蔽网以及外部高分子聚合物护套。其中，半导体高分子材料需要经过特殊的工艺手段制造而成，并且在整个结构当中起到了最为主要的发热作用。电伴热电缆的组成材质为抗高温性极强的镀锡铜合金，其不但具有恒定功率的特性，同时还比较不会受到外界其他影响因素的干扰。此外，含氟聚合物护套还能够为电缆带来一层额外的附加保护膜，使其能够在极度恶劣的化学环境当中也能够较好的应用。

通过热胀冷缩的原理我们能够了解到，如果伴热电缆所处环境的温度较低，那么用于导电的化学高分子材料即会形成收缩现象，继而形成能够让伴热电缆开始产生热量的电流；反之，如果伴热电缆所处环境的温度较高，高分子材料就会出现膨胀现象，并同时阻隔碳粒的相聚和回路的形成。这种情况会导致电路短路，伴热电缆所能够产生出来的热量会大幅度减少。为此，导电化学高分子材料温度的高低与否能够受到外界的环境温度影响。

2 伴热电缆特性分析

自控温电伴热带组成部分如下：导电塑料+平行母线（两根）+绝缘层+金属屏蔽网+防腐外套。这些组成部分当中最重要的发热部位即为由特殊工艺制作得来的导电塑料。如果伴热带所处的环境温度比较低，那么伴热带的热量就会随之产生并升高；如果周边环境的温度较高，伴热带的热量就会随之减少。如果周边环境的温度出现了上升趋势，塑料的状态又会从膨胀状态转为收缩状态，继而让碳粒的阻断现象发生改变，回路形成后让伴热带的温度随之提高。在上文中所提到的温度调节过程当中所能够起到最重要作用的即为材料本身的特性，由于它能够随着外界环境的温度而发生变化，所以它本身的温度不会出现忽高忽低的情况。此种自控型的伴热带并不需要温度控制器辅助就可以有效的对自身的温度进行调节和控制，并且同其他产品相比还具有如下几个优点：热量发散的较为均匀、能够折叠和挤压、不会出现局部温度过高的现象、可以随意拼接、安装过程简单易操作、后期保养简单以及耐温性超强等。

3 电伴热系统的设计

3.1 同热力计算相关联的原因

3.1.1 保温层的厚度

不一样的用于保温的材料会由于工作环境的变化发生改变，并且保温层的厚度也会有着比较明显的差别。通常情况下，我国的保温层厚度基本会控制在10毫米到30毫米之间，如果管线的标注显示为“30/25”的话，那么就说明保温层的内部厚度是30毫米，外部厚度为25毫米；如果管线标注显示为“25”的话，那么就说明此种为单层保温层，外部的厚度为25毫米。

3.1.2 保温材料的导热系数

假设仪表取样管路的保温层厚度已经确定，那么为了能够保证保温效果，在对保温材料进行选择时应该选择系数比较小一些的。在进行设计的时候应该尽可能的选择硅酸铝作为最基本材料。笔者选取了东北地区的一家发电厂作为本篇文章的说明案例，其中压力测量取样管路长度L1是15米，外径d是15毫米，取样管内部当中的温度t1是90摄氏度，周边环境的最低温度t2为零下25摄氏度，本电厂所采用保温材料为硅酸铝，系数λ是0.044W。

3.1.3 管线内的介质温度

如果按照发电厂的工艺特点来进行考虑的话，取样管内部当中的介质温度能够分成高、中、低三种。其中，高温介质所包括内容如下：过热蒸汽、再热蒸汽、省煤器进口给水以及过热器减温水等等；中温介质包括：凝结水和除氧水等等；低温介质的主要内容即为常温水。通过这些完全不同的介质温度能够帮助我们选择不一样伴热电缆，继而在符合保温需求的基础之上达到控制成本的最终目的。高温介质应选择带有恒定功率功能的电伴热电缆，中温和低温应选择带有自控温功能的电伴热电缆。

3.2 电源设计

电伴热电缆所应该使用的电源应该是220V的交流电源，为此，在设计电源过程当中应该注意在主要厂房之中选择一面墙体来设置电源柜，以此来保证其能够完全满足整个厂房当中电缆对电源的需求。通常情况下，电伴热的电源柜需要将位置选定在锅炉的运转层面之中，电源电量的来源主要是左右两路的380V电源，即为MCC A段和MCC B段，而后再通过自动切换、盘内小母线以及熔断器分配为保温箱形成供电回路。

通过上文中的示例我们可以知道，如果已确定取样管的长度为15米、介质温度t1为90摄氏度、米功率为20W/m的话，那么就需要在保温箱当中设置1000W的加热器、60W的白炽灯。如果电缆的电流为1.37A，即可选择容量为2A的支路微型断路器、容量为10A的主回路微型断路器。

4 电伴热系统的施工安装的特点

如果是在实际的工程当中，电伴热系统的施工方案通常有如下两种：针对中、低温管道选择自调控电缆；针对高温管道选择MI电缆。其中，前者的安装流程如下：首先，在直径为12-15毫米的仪表管外部设置一层保温材料，注意将材料的厚度控制在10-15毫米之间，为了能够对一些外部的热量进行隔离，可以再加包一层铝纸；其次，将自调控电伴热线铺设完成；最后，完成最终正式保温层的设置。此种施工方案应该选择温度调节器来进行温度控制，并且能够很好的解决不能够准确测量导压管长度的现象。在选择自调控电缆时应该注意的是，由于此时的蒸汽温度比较高，所以应该尽可能的对保温层的厚度进行增加，从根本上杜绝因热量过高而出现的烫伤事故。另外，此种方案具有了剪切随意、安装便捷以及维护轻松的优势。

MI电缆方案的安装流程如下：将MI伴热带设置于导压管的外部，而后再完成外层的保温设置即算完成。此种电缆方案虽然从理论的角度来看是非常简单且有效的方式，仅仅需要设置单层的保温层即可，并且还具有计量准确、安全系数高、使用时间较长的优点。然而在实际的操作当中，此种方案却具有无法后期更改、制造时间过长以及其他的控制器使用问题。基于此种情况，MI作为恒功率的伴热电缆之后，在所有的回路当中都需要单独设置一个温度调控器，如果高温蒸汽已超过400-500高温的话，那么一般的温控器探头就不能够承受这样的高温，继而在无形当中增加了整个建筑工程的成本。

5 结束语

综上所述，电伴热系统的适用范围较广，不但能够应用到蒸汽伴热的各类场所当中，同时还能够很好的改善因蒸汽伴热而带来的各种问题。为此，在今后的过程当中应该对电伴热的施工方案进行更加合理的设计，继而达到减少投资和缩短工期的最终目的。

参考文献

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[2]张继伟.电伴热在核电站仪表及测量管道保温中的应用[J].仪器仪表用户，2007，14（1）：42-43.

[3]郭岩.电伴热技术在电厂的应用[J].哈尔滨职业技术学院学报，2007，12（3）：88-89.

作者简介

林琳（1984-），男，吉林省镇赉县人。现为中电投北部湾（广西）热电有限公司助理工程师。研究方向为热工自动化。

韦家鑫（1985-），男，广西壮族自治区桂平市人。中电投北部湾（广西）热电有限公司助理工程师。研究方向为热工自动化。

作者单位

中电投北部湾（广西）热电有限公司 广西壮族自治区钦州市 535000