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)。中國石化齊魯分公司儲(chǔ)運(yùn)廠從2004年開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)簡單、施工安裝方便、無污染、使用壽命長、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
電伴熱是用電熱來補(bǔ)償被伴熱體(容器、管道等)在\[藝生產(chǎn)過程中的熱量損失，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”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(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)管道單位長度的散熱量或容器單位面積上的散熱量來確定所需電伴熱產(chǎn)品的單位功率和長度。
d)根據(jù)不同的適用環(huán)境來確定所需電伴熱產(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，無任何污染。
3 電伴熱帶的安全運(yùn)行
3．1 運(yùn)行中常見故障
電伴熱帶的常見故障主要是在施工、保溫過程中經(jīng)常會(huì)造成伴熱帶損傷。在保溫過程中經(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，問題短時(shí)沒有暴露，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，長度比較長，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幾年來國內(nèi)同行業(yè)難以解決的技術(shù)問題，目前國內(nèi)在這方面沒有非常有效的檢測(cè)技術(shù)，多少年來一直沿用傳統(tǒng)的分段斷開排查法、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。其中最普遍使用的方法是分段斷開排查法，一個(gè)l000m伴熱帶故障點(diǎn)的處理要人為地?cái)嚅_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。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)帶來新的突破。經(jīng)過探討和多次實(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://www.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，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]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萬余元。
3。3．4 電纜故障測(cè)距技術(shù)存在問題
由于目前國內(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，目前尚無理想的方法。
4 結(jié)語
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)用過程中的安全運(yùn)行。 | 
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