電伴熱帶的選型、安裝與維護(hù)

一、電伴熱帶概述

電伴熱方式在海洋石油工程中得到了廣泛的應(yīng)用。電伴熱帶分為恒功率電伴熱帶和自限溫電伴熱帶，通過(guò)對(duì)兩種電伴熱帶工作原理及其特點(diǎn)的分析，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，介紹了電伴熱帶的選型、安裝和維護(hù)方法，zui后對(duì)施工中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)。

海上采油平臺(tái)的管線及容器內(nèi)液體的溫度是平臺(tái)日常工作過(guò)程中比較重要的控制參數(shù)。由于海上環(huán)境溫度變化較大，尤其是在冬季，溫度較低，管線中的介質(zhì)很難保證其正常的流動(dòng)，可能發(fā)生介質(zhì)冷凝，造成管線阻塞，嚴(yán)重時(shí)還可能造成管線斷裂，危急平臺(tái)的安全生產(chǎn)。因此，海上石油、天然氣設(shè)備管線的保溫是一項(xiàng)極為重要的工作。當(dāng)前海上平臺(tái)對(duì)各種管線及容器多是采用電能來(lái)維持其內(nèi)部介質(zhì)的操作溫度，稱為電伴熱。電伴熱是用電熱來(lái)補(bǔ)充被伴熱體在工藝過(guò)程中所散失的熱量，從而維持流動(dòng)介質(zhì)zui合理的工藝溫度范圍。電伴熱的應(yīng)用范圍很廣，可廣泛用于石油、化工、電力、醫(yī)藥、機(jī)械、食品和船舶等行業(yè)的管線、泵體、閥門(mén)、槽池和罐體容器的溫度維持、防凍和防凝。

二、電伴熱帶的選型

在以往的工程中，曾使用其他方法來(lái)防止石油管線因溫度過(guò)低而造成的影響，如蒸汽伴熱、熱水伴熱，但其缺陷比較明顯，如初次安裝及維護(hù)管理費(fèi)用高；伴熱管線需要常年伴熱，鍋爐必須常年運(yùn)行，能源消耗大，利用率低；伴熱管會(huì)產(chǎn)生“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象；回水不易回收，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。相比之下，電伴熱方式具有裝置簡(jiǎn)單，發(fā)熱均勻，控溫準(zhǔn)確，節(jié)約水資源，無(wú)環(huán)境污染，熱交換效率高，使用壽命長(zhǎng)，設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)工作量小，能實(shí)現(xiàn)遙控和自動(dòng)控制等突出優(yōu)點(diǎn)，是繼蒸汽伴熱、熱水伴熱之后的新一代伴熱技術(shù)。

三、電伴熱帶的種類及其特點(diǎn)

電伴熱帶就伴熱類型可分為兩類：恒功率電伴熱帶和自限溫電伴熱帶 。恒功率電伴熱帶包括單相并聯(lián)帶、三相并聯(lián)帶和三相串聯(lián)帶。以常用的單相并聯(lián)帶為例，該類型電伴熱帶采用合金加熱絲，輸出功率恒定，電源母線為兩根平行絕緣銅線，在絕緣層上纏繞電熱絲，并將電熱絲每隔一定距離（即發(fā)熱節(jié)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。恒功率電伴熱帶單位長(zhǎng)度發(fā)熱量恒定，適用于溫度要求非常嚴(yán)格的場(chǎng)所。因此，恒功率電伴熱帶回路應(yīng)配有溫控器來(lái)監(jiān)控其溫度，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)切斷電路，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)則起動(dòng)電路。電伴熱帶外層的編織層不僅起著傳熱和散熱的作用，還可提高電伴熱帶的整體強(qiáng)度，同時(shí)作為安全的接地線。恒功率電伴熱帶zui大的特點(diǎn)是它的起動(dòng)電流比較小，在運(yùn)行過(guò)程中基本上無(wú)功率衰減。自限溫電伴熱帶一般是由導(dǎo)電橡膠和兩根平行母線外加絕緣層構(gòu)成，無(wú)單獨(dú)發(fā)熱絲。在每根電伴熱帶內(nèi)，母線的電阻隨溫度的變化而變化，當(dāng)電伴熱帶周圍的溫度變冷時(shí)，導(dǎo)電橡膠產(chǎn)生微分子收縮而使碳粒連接成電路，電流流經(jīng)這些電路使電伴熱帶發(fā)熱；當(dāng)溫度升高時(shí)，導(dǎo)電橡膠產(chǎn)生微分子膨脹，碳粒漸漸分開(kāi)，引起電路中斷，電阻上升，電伴熱帶自動(dòng)減少功率輸出。這種電伴熱帶的功率隨周圍溫度的變化而變化。自限溫電伴熱帶其發(fā)熱材料一般為導(dǎo)電橡膠，也有合金、高分子材料和陶瓷材料。該材料具有很高的正溫度系數(shù)，常稱電伴熱帶，具有特性的材料既是電發(fā)熱元件，又是溫度測(cè)量元件和功率調(diào)整元件，因此使用該電伴熱帶不需設(shè)置溫控器。

四、電伴熱帶的選取

縱觀海上平臺(tái)使用的電伴熱帶的情況，幾年來(lái)使用的電伴熱帶基本上為自限溫電伴熱帶。就海上石油生產(chǎn)的特點(diǎn)進(jìn)行分析，其原因可歸納為以下幾點(diǎn)：’）從兩種電伴熱帶類型的比較可知，恒功率電伴熱帶發(fā)熱穩(wěn)定，其發(fā)熱量與長(zhǎng)度成正比，使用的電伴熱帶越長(zhǎng)，輸出的總功率越大。它不能夠隨著外界環(huán)境以及管子溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)其熱量輸出，因而當(dāng)電伴熱帶交叉敷設(shè)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)局部管線過(guò)熱的情況，這樣就會(huì)使管線內(nèi)的介質(zhì)受熱不均進(jìn)而影響其性能。而自限溫電伴熱帶可以隨著環(huán)境溫度及流體溫度的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)其功率輸出，使管線內(nèi)介質(zhì)始終保持在一定溫度范圍內(nèi)。

從設(shè)計(jì)安裝角度來(lái)講，恒功率電伴熱帶一般受節(jié)長(zhǎng)的限制，若切割時(shí)未能找準(zhǔn)一個(gè)節(jié)長(zhǎng)，則該部分電伴熱帶就起不到伴熱作用，這不僅影響到管線的伴熱效果，同時(shí)也會(huì)造成一定的浪費(fèi)。平臺(tái)上的管線走向復(fù)雜，并且閥門(mén)、彎頭較多，電伴熱帶經(jīng)常出現(xiàn)交叉重疊式敷設(shè)，若使用恒功率電伴熱帶，就會(huì)出現(xiàn)局部溫度過(guò)高的現(xiàn)象，因此，恒功率電伴熱帶一般適用于長(zhǎng)距離、直管線的伴熱保溫。而自限溫電伴熱帶則比較易于安裝，可以在閥門(mén)、彎頭、法蘭和管線上根據(jù)需要纏繞。設(shè)計(jì)人員只需將電伴熱帶的規(guī)格及長(zhǎng)度計(jì)算出來(lái)，便可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要任意截取電伴熱帶長(zhǎng)度，從而減少許多不必要的浪費(fèi)。以曹妃甸 ()#* 組塊為例，根據(jù)平臺(tái)工藝管線所流過(guò)的流體介質(zhì)，要求伴熱的系統(tǒng)主要有注水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、化學(xué)注入系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、柴油系統(tǒng)、開(kāi)排和閉排等。管線保溫施工過(guò)程中，選用了 +,-%)./ 公司的自限溫電伴熱帶中的 0$1、2$1 系列。其中，0$1系列電伴熱帶從特性上講主要是應(yīng)用于管線和設(shè)備的防凍保護(hù)，也可用于維持溫度不超過(guò) 34 5或偶然溫度不超過(guò)64 5的工藝操作溫度；2$1 系列電伴熱帶主要用于維持溫度zui高不超過(guò) ’’7 5的工藝操作溫度，也可用于熱量較大或偶然溫度不超過(guò) ’84 5的管線的防凍。

五、電伴熱帶的安裝

電伴熱帶的現(xiàn)場(chǎng)安裝，要在有施工經(jīng)驗(yàn)的電力工人參加或指導(dǎo)下，按照相關(guān)的施工程序進(jìn)行，以達(dá)到規(guī)范要求和設(shè)計(jì)意圖，從而為確保完工后電伴熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

六、電伴熱帶的施工

仔細(xì)閱讀施工圖樣、伴熱系統(tǒng)配套材料附件清單，與到貨材料進(jìn)行核對(duì)，并檢查電伴熱帶表面有否損破，電伴熱帶的絕緣性能是否良好，電伴熱帶及所有配件的型號(hào)與設(shè)計(jì)要求是否一致。確認(rèn)施工條件已經(jīng)具備，即管線系統(tǒng)與配套設(shè)備都已施工完畢，防銹防腐涂層已干透，已銼去所有毛刺和利角。敷設(shè)電伴熱帶時(shí)，首先根據(jù) #9* 圖和施工系統(tǒng)圖，確定所要敷設(shè)的管線的長(zhǎng)度，電伴熱帶的長(zhǎng)度，閥門(mén)、法蘭、管支架及彎頭三通等的數(shù)量，并確定電伴熱帶附件及感溫探頭的位置。具體敷設(shè)電伴熱帶時(shí)要遵循以下原則：!在線路的*供電點(diǎn)和尾端各預(yù)留約 ’ : 長(zhǎng)的電伴熱帶作為余量。"沿管線平行敷設(shè)的電伴熱帶一般安裝在管線下方，且與管線橫截面的水平軸線呈 ;4<角，若用兩根電伴熱帶要對(duì)稱敷設(shè)，在容器上安裝時(shí)，電伴熱帶應(yīng)纏繞在容器的中下部，通常不超過(guò)容器高度的 &=8，一般為 ’=8，如圖 ’ 所示。#玻璃纖維壓敏膠帶或鋁膠帶每隔 477 :: 將電伴熱帶固定于管線或容器上。$所有散熱體（如支架、閥門(mén)和法蘭等）應(yīng)按設(shè)計(jì)要求預(yù)留所需電伴熱帶長(zhǎng)度，如下表所示，將此段電伴熱帶纏繞于散熱體上并固定。%電伴熱帶附件，即電源接線盒、尾端接線盒、二通接線盒和三通接線盒，要根據(jù)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行接線，每一接線端要預(yù)留一段電伴熱帶以便將來(lái)維修時(shí)使用保溫材料安裝前進(jìn)行檢查與測(cè)試。檢查電伴熱帶表面是否損傷，配件是否安裝完整，用,&& 1 兆歐表測(cè)試每一獨(dú)立回路，絕緣電阻應(yīng)在)& 2! 以上。,）電伴熱帶施工測(cè)試后立即進(jìn)行保溫層安裝，此時(shí)要注意："所采用保溫層的材料，厚度和規(guī)格與設(shè)計(jì)要求相符合。#施工時(shí)保溫材料必須干燥，保溫層外應(yīng)加防水外罩。$保溫層施工時(shí)應(yīng)避免損傷電伴熱帶，保溫層施工后對(duì)電伴熱帶進(jìn)行絕緣測(cè)試。!& 電伴熱帶的安裝細(xì)節(jié)對(duì)于管線上的一些特殊散熱體，如管支架、閥門(mén)和法蘭等以及外徑較大的管線，要預(yù)留規(guī)定長(zhǎng)度的電伴熱帶以達(dá)到預(yù)期的伴熱效果，其纏繞和固定方式都有特殊要求，通常以盡可能使散熱體必要時(shí)隨時(shí)可拆除進(jìn)行維修或更換而不損壞電伴熱帶或影響其他線路為原則。圖 ) 3 圖 . 為不同纏繞體的伴熱帶纏繞方式。

七、電伴熱帶的故障分析

電伴熱系統(tǒng)在正確安裝和操作的情況下，其運(yùn)行*可靠，使用壽命也較長(zhǎng)。但是，電伴熱帶及其附件都是在平臺(tái)施工過(guò)程中安裝，難免會(huì)由于安裝或維護(hù)不當(dāng)造成其損壞而出現(xiàn)各種故障。下面針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工中遇到的各種情況予以分析。電伴熱帶被保溫釘刺破或被電氣焊及其他不明原因破壞致使電伴熱帶中的芯線與管線或編織層（編織層接地）連接，致使線路絕緣低。通常的解決辦法是將已損壞的電伴熱帶去除，再用一兩通連接。施工人員疏忽未安裝尾端。解決辦法是查該處電伴熱帶是否受潮，若已受潮則更換該段電伴熱帶，然后重新測(cè)量該路絕緣電阻，若電阻沒(méi)有問(wèn)題，則安裝尾端。電伴熱帶部分受潮，以及電伴熱帶附件（如兩通、三通和尾端）進(jìn)水。解決辦法是更換附件及受潮電伴熱帶，然后重新測(cè)量該路絕緣電阻，直至絕緣滿足要求為止。電伴熱帶長(zhǎng)度超過(guò)zui大回路長(zhǎng)度，致使回路電流大，引起開(kāi)關(guān)跳閘。解決辦法是重新計(jì)算，更換開(kāi)關(guān)或增加一個(gè)伴熱回路。保溫層受潮、閥門(mén)( 管支架及其他散熱體上纏繞的電伴熱帶長(zhǎng)度不夠，致使回路發(fā)熱量正常但管線達(dá)不到應(yīng)有的維持溫度。解決辦法是更換干燥的保溫材料，增加相應(yīng)的纏繞長(zhǎng)度但不要超過(guò)zui大回路長(zhǎng)度。電伴熱帶的維護(hù)電伴熱帶的選型設(shè)計(jì)、安裝施工固然是一項(xiàng)非常重要的工作，但維護(hù)也不容忽視，它關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行、伴熱效果和使用壽命。因此，必須對(duì)電伴熱帶進(jìn)行定期檢查，通常按以下

幾種情況進(jìn)行：系統(tǒng)安裝完畢后，初次使用之前。年進(jìn)行一次例行檢查，一般在冷天來(lái)臨之前或檢修時(shí)進(jìn)行。每次排除故障之后對(duì)故障回路進(jìn)行預(yù)防性檢查，檢查的內(nèi)容主要包括：!防護(hù)層：檢查所有電伴熱帶保溫材料外部的防護(hù)層有無(wú)損傷，防護(hù)鋁皮接縫處的密封硅膠是否完好，保溫層有無(wú)松動(dòng)和脫落。"電源接線盒：檢查所有的接線盒，同時(shí)檢查系統(tǒng)內(nèi)各管線上的接線點(diǎn)是否受到腐蝕和潮氣的侵蝕。#檢查控制電纜是否腐蝕、破損，配電箱內(nèi)熔斷器、指示燈是否正常。

結(jié)束語(yǔ)

電伴熱系統(tǒng)對(duì)于平臺(tái)的安全生產(chǎn)至關(guān)重要，因此要求施工人員一定要有高度的責(zé)任心，嚴(yán)格按照廠家資料和施工規(guī)范進(jìn)行施工，施工過(guò)程要注意保護(hù)，同時(shí)要注意積累經(jīng)驗(yàn)，盡量減少施工過(guò)程中人為因素引起的故障，確保電伴熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行。針對(duì)電伴熱帶施工過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)合自己的施工經(jīng)驗(yàn)，提出以下幾點(diǎn)建議：敷設(shè)安裝時(shí)要注意電伴熱帶的zui小彎曲半徑要求，防止過(guò)度彎曲損壞電伴熱帶，更要防止打結(jié)。接線時(shí)，由于盒內(nèi)空間很小，芯線要盡可能剪短，兩股芯線距離不能太近，更不能搭接，嚴(yán)禁與編織層接觸，同時(shí)要把盒內(nèi)的編織層碎屑清理干凈，防止漏電和短路。使用二通、三通附件處，電伴熱帶各端要留出余量，長(zhǎng)度大約是附件長(zhǎng)度的 & )* 倍，便于出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行維修。安裝附件時(shí)，密封圈、緊固件要齊全，確保密封圈安裝到位，扣蓋緊固時(shí)，螺栓要對(duì)角緊固，使其均勻受力以防松動(dòng)或盒內(nèi)進(jìn)水。法蘭處介質(zhì)易泄漏，纏繞電伴熱帶時(shí)應(yīng)避開(kāi)其正下方。保溫材料必須干燥，潮濕的保溫材料不但影響保溫效果，還可能腐蝕電伴熱帶，縮短其壽命。安裝保溫層和防水層，特別是外包保溫鍍鋅鐵皮時(shí)，嚴(yán)禁鉚釘損壞電伴熱帶，固定鐵皮的螺釘不得過(guò)長(zhǎng)，以免刺破護(hù)套。要在附件安裝位置的保溫層上貼標(biāo)識(shí)標(biāo)簽，便于出現(xiàn)故障時(shí)查找故障點(diǎn)和維修。