Файл: Анализ системы электрообогрева технологических объектов. Задание используя информацию из научнотехнической литературы и модуль поиска интернет.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 93
Скачиваний: 12
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
АНАЛИЗ
Системы электрообогрева технологических объектов.
Задание:
- используя информацию из научно-технической литературы и модуль
поиска «интернет», провести сравнительный анализ существующих систем
электрического обогрева технологических объектов, определить область
применения каждой из них, выявить достоинства и недостатки;
- привести типовой расчет системы электрообогрева нефтепровода
длиной 500 м и 5000 м, который должен включать выбор типа греющего
кабеля, системы питания и автоматики.
Анализ существующих систем
Кабель — проводник электрического тока в оболочке. Он не содержит подвижных деталей, не требует использования теплоносителей в виде жидкости или пара. Выход из строя возможен по единственной причине — при значительном механическом повреждении.
Греющий кабель приобрел широкую популярность для решения задачи обогрева помещений и элементов различных конструкций. Основные преимущества применения электрических систем заключаются в:
высокой надежности;
универсальности;
простоте монтажа.
Области применения греющего кабеля не ограничена. Жилые, общественные, промышленные здания и сооружения с одинаковой степенью эффективности могут быть оборудованы кабельными системами. Чаще всего их используют для обогрева: трубы; пол; кровли; резервуары и различные ёмкости.
Основные виды систем электрообогрева:
Резистивный кабель - обычный проводник в изоляционной оболочке. Славится простотой: невысокой стоимостью; надёжностью; неограниченным сроком службы; стабильностью характеристик.
Но у простоты также есть и обратная сторона. Резистивный кабель продаётся определённым метражом, укорачивание приведет к изменению сопротивления, снижению производительности или перегрузке системы. Для управления нагревом потребуются управляющее реле и датчик температуры.
Существует три вида резистивного кабеля:
Одножильный - укладывается в виде замкнутого круга
Двухжильный - замкнутый контур сам по себе
Зональный - между двумя жилами добавляются участки нагревающих спиралей (надёжность минимальная из списка)
Саморегулирующий кабель - отличие заключается в использовании полупроводникового материала, электропроводность которого значительно зависит от температуры, самостоятельно регулирует температуру, также может регулировать на локальных участках. Достоинства: максимальная простота использования; высокий КПД; возможность укорочения; адаптивность.
Недостатки заключаются в сроке службы полупроводниковой матрицы - 10-15 лет, в труднодоступных местах использовать не всегда целесообразно. Также следует отметить высокую стоимость, но в процессе эксплуатации окупается за счёт адаптивности, высокого КПД и снижения электропотребления.
При выборе греющего кабеля важно правильно рассчитать мощность.
Система ИРСН-15000 на основе скин-эффекта
Нагревательный элемент системы состоит из индукционно- резистивного нагревателя (ИР-нагревателя) наружным диаметром 15–60 мм и толщиной стенки не менее 3,0 мм и проложенного в ней изолированного индукционно- резистивного проводника (ИР-проводника) из меди сечением 8–40 мм². ИР-проводник в конце плеча обогрева электрически соединяется с ИР-нагревателем, а в начале плеча между ИР-нагревателем и проводником подается переменное напряжение, величина которого рассчитывается исходя из необходимого тепловыделения и длины участка обогрева.
Токи ИР-проводника и ИР-нагревателя направлены встречно, и в системе имеют место поверхностный эффект и эффект близости. В результате ток в ИР-нагревателе протекает по внутреннему слою вблизи внутренней поверхности ИР-нагревателя, а напряжение на ИР-нагревателе отсутствует.
ИР-проводник выполняется немагнитным (медь, алюминий), заметного поверхностного эффекта в нем не возникает, а переменный ток течет по всему сечению ИР-проводника.
Основным тепловыделяющим элементом ИРСН является ИР-нагреватель, на него приходится до 80% мощности системы.
Достоинства:
Обогрев трубопроводов неограниченной длины
Не требуется сопроводительная сеть
Высокие рабочие температуры
Электробезопасность
Высокая механическая прочность системы обогрева
Эксплуатация во взрывоопасных зонах
Трубопровод 500м
Описание:
Стальной трубопровод Dн 159мм на открытом воздухе
Теплоизоляция - минеральная вата 50мм
Температура поддержания: +20°С
Мин. температура окружающего воздуха: -40°С
Расчёт теплопотерь трубопровода:
Разница между температурой трубопровода и окружающего воздуха: ΔТ=20-(-40)=60°С
Теплопотери трубопровода(по представленной таблице 1 в “каталог ССТ”):
Qтабл = 37.63 Вт/м
Суммарные теплопотери трубопровода:
Qобщ= Qтабл×К1×К2×К3×Е
То есть
37.63×1×1×1×1,1=41.3 Вт/м.
Выбор марки нагревательного кабеля:
Саморегулирующийся нагревательный кабель 45ВТС.
Саморегулирующийся нагревательный кабель промышленного качества предназначен для защиты от замерзания трубопроводов большего диаметра, подвергаемых пропарке, и поддержания заданных температур промышленных трубопроводов и резервуаров до 120 °С, а также в системах с высокой температурой воздействия на нагревательный кабель, в том числе во взрывоопасных зонах.
Кабель ВТС может быть отрезан до нужной длины по месту, точно в соответствии с длиной трубопровода, без каких-либо конструктивных сложностей.
Характеристики саморегулирования повышают безопасность и надежность кабеля. BTC не будет перегреваться или перегорать, даже когда ее отдельные участки накладываются друг на друга. Его тепловыделение саморегулируется в ответ на изменение температуры.
Tехнические характеристики:
Максимальная рабочая температура 120 °С
Максимальная допустимая температура без нагрузки (1000 часов суммарно) 200 °С
Диапазон температур окружающей среды -60…+55°С
Минимальная температура монтажа -60 °С Электропитание (
110–120 В по заказу)
220–240 В
Линейная мощность 60Вт/м
Ех-маркировка 1Ех е IIС Т3...Т6 Gb X
Температурный класс Т4
Степень защиты от внешних воздействий по ГОСТ 14254-96 IP67
Максимальное сопротивление защитной оплетки не более 10 Oм/км
Подбор мощности нагревательного кабеля:
С учётом информации, взятой из сети “интернет”, нефть протекает по нефтепроводу с температурой в среднем +40°С
Для расчета мощности кабеля для обогрева труб сначала высчитывают тепловые потери по формуле
Qобщ = Qтабл×К1×К2×К3×Е
То есть
Qобщ = 37.63×1×1×1×1,1=41.4 Вт/м.
Получаем теплопотери: 41.4 Вт/м
А окончательный расчет мощности кабеля высчитывается как:
P = Q/L
То есть
Р = 41.4/500 = 0.08 Вт/м
41.4 + 0.08 = 41.48 Вт/м
Исходя из этого нам подойдет греющий кабель с напряжением 60 Вт/м
Расчет длины нагревательного кабеля:
L каб = K зап*L трубы*Q уд./P уд.
1.1*500*41.48/60 = 380.2м.
Для обогрева трубопровода длиной 500м. с учётом запаса нагревательного кабеля для компенсации теплопотерь элементов арматуры, фланцевых соединений, опор трубопровода и т.п. потребуется 380.3 м. греющего кабеля с напряжением 60 Вт/м
Расчет времени остывания трубопровода:
Исходя из представленной таблицы можно понять, что при диаметре трубы 159мм(внутри) и 177мм(снаружи), толщиной изоляции 50мм и ее плотностью 90кг/м^3 можно увидеть, что время остывания меньше 6.1ч.
Для электрообогрева системы нефтепровода потребуется:
Саморегулирующийся нагревательный кабель Raychem T2 Red.
Саморегулирующийся нагревательный кабель промышленного качества предназначен для защиты от замерзания трубопроводов большего диаметра, подвергаемых пропарке, и поддержания заданных температур промышленных трубопроводов и резервуаров до 120 °С, а также в системах с высокой температурой воздействия на нагревательный кабель, в том числе во взрывоопасных зонах.
Кабель Raychem T2 Red может быть отрезан до нужной длины по месту, точно в соответствии с длиной трубопровода, без каких-либо конструктивных сложностей.
Характеристики саморегулирования повышают безопасность и надежность кабеля. Raychem T2 Red не будет перегреваться или перегорать, даже когда ее отдельные участки накладываются друг на друга. Его тепловыделение саморегулируется в ответ на изменение температуры.
Tехнические характеристики:
- Номинальное напряжение: 230 В
- Мощность на 10 метров: 385 Вт
- Диапазон рабочих температур: от -60 °C до +150 °C
- Максимальная температура эксплуатации: +149 °C
- Минимальный радиус изгиба: 40 мм
- Диаметр кабеля: 8,5 мм
- Максимальная мощность на 1 метр кабеля: 30 Вт
- Защитный экран: медный плетеный экран
- Сертификаты качества: VDE, CSA, NF, SEMKO, KEMA
- Способ монтажа: саморегулирующийся, трасса может быть разрезана на отрезки любой длины до 120 метров
- Гарантия производителя: 10 лет
Соединительная коробка РТВ 401
Коробка РТВ 401 предназначена для подключения к силовой сети саморегулирующихся электрических нагревательных кабелей*, а также для разветвления саморегулирующихся нагревательных кабелей. Коробка комплектуется устройством ввода под теплоизоляцию и крепится непосредственно на поверхность трубопровода, резервуара. Коробка позволяет выполнить подключение до трех ниток саморегулирующихся электрических нагревательных кабелей к силовому кабелю и подключение до трех ниток для разветвления.
Конструкция корпуса обеспечивает защиту от проникновения влаги и пыли IP66 и высокую коррозионную стойкость. Кабельный ввод коробки предназначен для подключения небронированных силовых кабелей диаметром от 7 до 18 мм или бронированных силовых кабелей диаметром от 12 до 20 мм. Применяемые клеммные наборы позволяют обеспечить подключение многожильных или одножильных проводов сечением от 1,5 до 10 мм². Для заказов доступны исполнения коробок с винтовыми или пружинными клеммными зажимами
Взято из инструкции к кабелю:
С учётом включения нагревателя при температуре -30°С и токе 20А(надо учитывать ампераж, т.к. в инструкции к греющему кабелю сказано, что в момент включения происходит скачок тока) максимальная длина нагревательной секции получается 62м.
Исходя из этого 506/62 = 8.1(9)
То есть потребуется 9 шт. соединительных коробок
Силовой кабель PRYSMIAN FP 400
Силовой кабель PRYSMIAN FP 400 предназначен для использования в системах безопасности и пожарной защите, где требуется сохранение работоспособности кабеля при пожаре. Он имеет высокую прочность и устойчивость к термическому воздействию, что позволяет ему выдерживать высокую температуру и сохранять свои свойства при пожаре.
Преимущества кабеля PRYSMIAN FP 400:
- Высокая прочность и устойчивость к пожару
- Хорошая гибкость и простота монтажа
- Устойчивость к воздействию внешних факторов, включая влагу и химические вещества
- Высокое качество и надежность работы
- Соответствие международным стандартам и сертификации.
Регулятор температуры электронный Schneider Electric EBERLE INSTAT 868-r
Регулятор температуры Schneider Electric EBERLE INSTAT 868-r предназначен для автоматического контроля и регулирования температуры в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в зданиях и сооружениях.
Характеристики и преимущества регулятора температуры Schneider Electric EBERLE INSTAT 868-r:
- Широкий диапазон регулируемых температур (от -5 до +40 °C)
- Возможность настройки различных режимов работы и программирования таймера для удобного управления системой
- Точное измерение температуры и стабильная работа при использовании с разными типами систем отопления и кондиционирования
- Надежная защита от перегрева и короткого замыкания, что обеспечивает безопасную и долговечную эксплуатацию
- Совместимость с другими компонентами Schneider Electric и других производителей, что обеспечивает большую гибкость в выборе оборудования, а также удобство монтажа и интеграции.
- Простота управления и настройки, интуитивно понятный интерфейс и возможность удаленного управления, что позволяет быстро и эффективно настроить и контролировать систему.
термометр сопротивления наружного воздуха (Testo 622)
Термометр сопротивления наружного воздуха Testo 622 предназначен для измерения температуры окружающей среды и используется в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Характеристики и преимущества термометра сопротивления наружного воздуха Testo 622:
- Измерение температуры в диапазоне от -20 до +50 градусов Цельсия
- Высокая точность измерений и быстрая реакция на изменение температуры окружающей среды
- Цифровой дисплей для отображения текущей температуры и других параметров
- Интегрированный датчик влажности и давления для дополнительных измерений и контроля параметров окружающей среды
- Легкий и компактный дизайн с удобным креплением для быстрого монтажа и установки на нужную высоту
- Простота использования и настройки, автоматическое выключение и другие функции для удобства работы с термометром.
Помимо этого, термометр Testo 622 имеет возможность записи и хранения данных, что позволяет анализировать изменения параметров в течение времени и получать подробную информацию о состоянии окружающей среды.
Термометр сопротивления WIKA TR40-A005
Термометр сопротивления WIKA TR40-A005-1000-100/150+S01 используется для измерения температуры в различных технических процессах и системах, таких как системы контроля температуры, системы автоматического контроля процессов и в промышленном производстве.
Характеристики и преимущества термометра сопротивления WIKA TR40-A005-1000-100/150+S01:
- Измерение температуры в диапазоне от -50 до +150 градусов Цельсия.
- Высокая точность измерения, обеспечиваемая стабильной работой в широком диапазоне температур.
- Высокая надежность работы и долговечность, обеспечиваемые использованием качественных материалов и технологий изготовления.
- Удобство монтажа, которое достигается благодаря компактным размерам прибора и возможности крепления его к объекту измерения.
- Хорошая защита от влаги, пыли и других внешних воздействий, обеспечиваемая прочным и надежным корпусом прибора.
- Простота в эксплуатации, достигаемая легким использованием и настройкой термометра сопротивления.
Также, термометр WIKA TR40-A005-1000-100/150+S01 снабжен стандартным выходом 4-20 мА (часто называемый сигнальным выходом), что позволяет использовать его в автоматизированных системах управления и контроля температурных параметров.
Трубопровод 5000м
Описание:
Стальной трубопровод Dн 273
Теплоизоляция: минеральная вата 60 мм
Температура поддержания: +30°С
Мин. Температура окружающего воздуха: -25°С
Расчёт потерь трубопровода:
Разница между температурой нефтепровода и окружающего воздуха: ΔТ=30-(-25)=65°С
Теплопотери трубопровода(по представленной таблице 1 в “каталог ССТ”):
Qтабл = 42.13 Вт/м
Суммарные теплопотери трубопровода:
Qобщ= Qтабл×К1×К2×К3×Е
То есть
42.13×1×1×1×1,1= 46.3 Вт/м
Выбор марки нагревательного кабеля:
Саморегулирующийся нагревательный кабель ВTХ
BTX — это саморегулирующийся нагревательный кабель промышленного класса, который можно использовать для поддержания температуры или защиты от замерзания трубопроводов и сосудов. Его можно использовать во взрывоопасных и невзрывоопасных зонах.
Выходная мощность регулируется автоматически в зависимости от температуры окружающей среды.
Благодаря своим саморегулирующимся характеристикам он не будет перегреваться даже при наложении кабеля внахлест. Это гарантирует максимальную безопасность и надежность.
Установка нагревательного кабеля BTX выполняется быстро и просто и не требует специальных навыков или инструментов. Благодаря параллельной конструкции нагревательный кабель может быть установлен на месте до точной длины без каких-либо сложных расчетов.
Кабель ВТХ может быть отрезан до нужной длины по месту, точно в соответствии с длиной трубопровода, без каких-либо конструктивных сложностей.
ВTХ одобрен для использования в безопасных и взрывоопасных зонах согласно российским и международным стандартам ГОСТ Р МЭК 60079-0-2011, ГОСТ Р МЭК 60079-7-2012,ГОСТ IEC 60079-30-1-2011.
Характеристики саморегулирования повышают безопасность и надежность кабеля. BTХ не будет перегреваться или перегорать, даже когда его отдельные участки накладываются друг на друга. Его тепловыделение саморегулируется в ответ на изменение температуры.
Установка нагревательного кабеля BTХ проста, занимает мало времени и не требует никаких специальных навыков или инструментов. Все компоненты для заделки концов, соединения и подключения питания имеются в удобных наборах.
Высокое тепловыделение – до 95 Вт/м
Полный набор средств управления и вспомогательных принадлежностей Рабочее напряжение
220–240 В (по заказу
110–120 В)
Подбор мощности нагревательного кабеля:
В трубопроводе протекает нефть с температурой +40°С
Для расчета мощности кабеля для обогрева труб сначала высчитывают тепловые потери по формуле:
Qобщ = Qтабл×К1×К2×К3×Е
То есть
Qобщ = 48.3×1×1×1×1,1=53.13 Вт/м.
Получаем теплопотери: 53.13 Вт/м
А окончательный расчет мощности кабеля высчитывается как:
P = Q/L
То есть
Р = 53.13/5000 = 0.01 Вт/м
53.13 + 0.01 = 53.14 Вт/м
Исходя из этого нам подойдет греющий кабель с напряжением 60 Вт/м
Расчет длины нагревательного кабеля:
L каб = K зап*L трубы*Q уд./P уд.
1.1*5000*53.14/60 = 4871м.
Для обогрева трубопровода длиной 5000м. с учётом запаса нагревательного кабеля для компенсации теплопотерь элементов арматуры, фланцевых соединений, опор трубопровода и т.п. потребуется 4871м. греющего кабеля с напряжением 60 Вт/м
Расчет времени остывания трубопровода:
Исходя из представленной таблицы можно понять, что при диаметре трубы 250(внутри)мм и 273(снаружи)мм, толщиной изоляции 60мм и ее плотностью 100кг/м^3 можно увидеть, что время остывания около 15 часов.
Для электрообогрева системы нефтепровода потребуется:
Саморегулирующийся нагревательный кабель ВTХ
Tехнические характеристики
Максимальная рабочая температура: 200 °С
Максимальная допустимая температура без нагрузки (1000 часов суммарно): 250 °С
Диапазон температур окружающей среды: -60…+55 °С
Минимальная температура монтажа: -60 °С
Электропитание: (
110–120 В по заказу)
220–240 В
АНАЛИЗ
Системы электрообогрева технологических объектов.
Задание:
- используя информацию из научно-технической литературы и модуль
поиска «интернет», провести сравнительный анализ существующих систем
электрического обогрева технологических объектов, определить область
применения каждой из них, выявить достоинства и недостатки;
- привести типовой расчет системы электрообогрева нефтепровода
длиной 500 м и 5000 м, который должен включать выбор типа греющего
кабеля, системы питания и автоматики.
Анализ существующих систем
Кабель — проводник электрического тока в оболочке. Он не содержит подвижных деталей, не требует использования теплоносителей в виде жидкости или пара. Выход из строя возможен по единственной причине — при значительном механическом повреждении.
Греющий кабель приобрел широкую популярность для решения задачи обогрева помещений и элементов различных конструкций. Основные преимущества применения электрических систем заключаются в:
высокой надежности;
универсальности;
простоте монтажа.
Области применения греющего кабеля не ограничена. Жилые, общественные, промышленные здания и сооружения с одинаковой степенью эффективности могут быть оборудованы кабельными системами. Чаще всего их используют для обогрева: трубы; пол; кровли; резервуары и различные ёмкости.
Основные виды систем электрообогрева:
Резистивный кабель - обычный проводник в изоляционной оболочке. Славится простотой: невысокой стоимостью; надёжностью; неограниченным сроком службы; стабильностью характеристик.
Но у простоты также есть и обратная сторона. Резистивный кабель продаётся определённым метражом, укорачивание приведет к изменению сопротивления, снижению производительности или перегрузке системы. Для управления нагревом потребуются управляющее реле и датчик температуры.
Существует три вида резистивного кабеля:
Одножильный - укладывается в виде замкнутого круга
Двухжильный - замкнутый контур сам по себе
Зональный - между двумя жилами добавляются участки нагревающих спиралей (надёжность минимальная из списка)
Саморегулирующий кабель - отличие заключается в использовании полупроводникового материала, электропроводность которого значительно зависит от температуры, самостоятельно регулирует температуру, также может регулировать на локальных участках. Достоинства: максимальная простота использования; высокий КПД; возможность укорочения; адаптивность.
Недостатки заключаются в сроке службы полупроводниковой матрицы - 10-15 лет, в труднодоступных местах использовать не всегда целесообразно. Также следует отметить высокую стоимость, но в процессе эксплуатации окупается за счёт адаптивности, высокого КПД и снижения электропотребления.
При выборе греющего кабеля важно правильно рассчитать мощность.
Система ИРСН-15000 на основе скин-эффекта
Нагревательный элемент системы состоит из индукционно- резистивного нагревателя (ИР-нагревателя) наружным диаметром 15–60 мм и толщиной стенки не менее 3,0 мм и проложенного в ней изолированного индукционно- резистивного проводника (ИР-проводника) из меди сечением 8–40 мм². ИР-проводник в конце плеча обогрева электрически соединяется с ИР-нагревателем, а в начале плеча между ИР-нагревателем и проводником подается переменное напряжение, величина которого рассчитывается исходя из необходимого тепловыделения и длины участка обогрева.
Токи ИР-проводника и ИР-нагревателя направлены встречно, и в системе имеют место поверхностный эффект и эффект близости. В результате ток в ИР-нагревателе протекает по внутреннему слою вблизи внутренней поверхности ИР-нагревателя, а напряжение на ИР-нагревателе отсутствует.
ИР-проводник выполняется немагнитным (медь, алюминий), заметного поверхностного эффекта в нем не возникает, а переменный ток течет по всему сечению ИР-проводника.
Основным тепловыделяющим элементом ИРСН является ИР-нагреватель, на него приходится до 80% мощности системы.
Достоинства:
Обогрев трубопроводов неограниченной длины
Не требуется сопроводительная сеть
Высокие рабочие температуры
Электробезопасность
Высокая механическая прочность системы обогрева
Эксплуатация во взрывоопасных зонах
Трубопровод 500м
Описание:
Стальной трубопровод Dн 159мм на открытом воздухе
Теплоизоляция - минеральная вата 50мм
Температура поддержания: +20°С
Мин. температура окружающего воздуха: -40°С
Расчёт теплопотерь трубопровода:
Разница между температурой трубопровода и окружающего воздуха: ΔТ=20-(-40)=60°С
Теплопотери трубопровода(по представленной таблице 1 в “каталог ССТ”):
Qтабл = 37.63 Вт/м
Суммарные теплопотери трубопровода:
Qобщ= Qтабл×К1×К2×К3×Е
То есть
37.63×1×1×1×1,1=41.3 Вт/м.
Выбор марки нагревательного кабеля:
Саморегулирующийся нагревательный кабель 45ВТС.
Саморегулирующийся нагревательный кабель промышленного качества предназначен для защиты от замерзания трубопроводов большего диаметра, подвергаемых пропарке, и поддержания заданных температур промышленных трубопроводов и резервуаров до 120 °С, а также в системах с высокой температурой воздействия на нагревательный кабель, в том числе во взрывоопасных зонах.
Кабель ВТС может быть отрезан до нужной длины по месту, точно в соответствии с длиной трубопровода, без каких-либо конструктивных сложностей.
Характеристики саморегулирования повышают безопасность и надежность кабеля. BTC не будет перегреваться или перегорать, даже когда ее отдельные участки накладываются друг на друга. Его тепловыделение саморегулируется в ответ на изменение температуры.
Tехнические характеристики:
Максимальная рабочая температура 120 °С
Максимальная допустимая температура без нагрузки (1000 часов суммарно) 200 °С
Диапазон температур окружающей среды -60…+55°С
Минимальная температура монтажа -60 °С Электропитание (
110–120 В по заказу)
220–240 В
Линейная мощность 60Вт/м
Ех-маркировка 1Ех е IIС Т3...Т6 Gb X
Температурный класс Т4
Степень защиты от внешних воздействий по ГОСТ 14254-96 IP67
Максимальное сопротивление защитной оплетки не более 10 Oм/км
Подбор мощности нагревательного кабеля:
С учётом информации, взятой из сети “интернет”, нефть протекает по нефтепроводу с температурой в среднем +40°С
Для расчета мощности кабеля для обогрева труб сначала высчитывают тепловые потери по формуле
Qобщ = Qтабл×К1×К2×К3×Е
То есть
Qобщ = 37.63×1×1×1×1,1=41.4 Вт/м.
Получаем теплопотери: 41.4 Вт/м
А окончательный расчет мощности кабеля высчитывается как:
P = Q/L
То есть
Р = 41.4/500 = 0.08 Вт/м
41.4 + 0.08 = 41.48 Вт/м
Исходя из этого нам подойдет греющий кабель с напряжением 60 Вт/м
Расчет длины нагревательного кабеля:
L каб = K зап*L трубы*Q уд./P уд.
1.1*500*41.48/60 = 380.2м.
Для обогрева трубопровода длиной 500м. с учётом запаса нагревательного кабеля для компенсации теплопотерь элементов арматуры, фланцевых соединений, опор трубопровода и т.п. потребуется 380.3 м. греющего кабеля с напряжением 60 Вт/м
Расчет времени остывания трубопровода:
Исходя из представленной таблицы можно понять, что при диаметре трубы 159мм(внутри) и 177мм(снаружи), толщиной изоляции 50мм и ее плотностью 90кг/м^3 можно увидеть, что время остывания меньше 6.1ч.
Для электрообогрева системы нефтепровода потребуется:
Саморегулирующийся нагревательный кабель Raychem T2 Red.
Саморегулирующийся нагревательный кабель промышленного качества предназначен для защиты от замерзания трубопроводов большего диаметра, подвергаемых пропарке, и поддержания заданных температур промышленных трубопроводов и резервуаров до 120 °С, а также в системах с высокой температурой воздействия на нагревательный кабель, в том числе во взрывоопасных зонах.
Кабель Raychem T2 Red может быть отрезан до нужной длины по месту, точно в соответствии с длиной трубопровода, без каких-либо конструктивных сложностей.
Характеристики саморегулирования повышают безопасность и надежность кабеля. Raychem T2 Red не будет перегреваться или перегорать, даже когда ее отдельные участки накладываются друг на друга. Его тепловыделение саморегулируется в ответ на изменение температуры.
Tехнические характеристики:
- Номинальное напряжение: 230 В
- Мощность на 10 метров: 385 Вт
- Диапазон рабочих температур: от -60 °C до +150 °C
- Максимальная температура эксплуатации: +149 °C
- Минимальный радиус изгиба: 40 мм
- Диаметр кабеля: 8,5 мм
- Максимальная мощность на 1 метр кабеля: 30 Вт
- Защитный экран: медный плетеный экран
- Сертификаты качества: VDE, CSA, NF, SEMKO, KEMA
- Способ монтажа: саморегулирующийся, трасса может быть разрезана на отрезки любой длины до 120 метров
- Гарантия производителя: 10 лет
Соединительная коробка РТВ 401
Коробка РТВ 401 предназначена для подключения к силовой сети саморегулирующихся электрических нагревательных кабелей*, а также для разветвления саморегулирующихся нагревательных кабелей. Коробка комплектуется устройством ввода под теплоизоляцию и крепится непосредственно на поверхность трубопровода, резервуара. Коробка позволяет выполнить подключение до трех ниток саморегулирующихся электрических нагревательных кабелей к силовому кабелю и подключение до трех ниток для разветвления.
Конструкция корпуса обеспечивает защиту от проникновения влаги и пыли IP66 и высокую коррозионную стойкость. Кабельный ввод коробки предназначен для подключения небронированных силовых кабелей диаметром от 7 до 18 мм или бронированных силовых кабелей диаметром от 12 до 20 мм. Применяемые клеммные наборы позволяют обеспечить подключение многожильных или одножильных проводов сечением от 1,5 до 10 мм². Для заказов доступны исполнения коробок с винтовыми или пружинными клеммными зажимами
Взято из инструкции к кабелю:
С учётом включения нагревателя при температуре -30°С и токе 20А(надо учитывать ампераж, т.к. в инструкции к греющему кабелю сказано, что в момент включения происходит скачок тока) максимальная длина нагревательной секции получается 62м.
Исходя из этого 506/62 = 8.1(9)
То есть потребуется 9 шт. соединительных коробок
Силовой кабель PRYSMIAN FP 400
Силовой кабель PRYSMIAN FP 400 предназначен для использования в системах безопасности и пожарной защите, где требуется сохранение работоспособности кабеля при пожаре. Он имеет высокую прочность и устойчивость к термическому воздействию, что позволяет ему выдерживать высокую температуру и сохранять свои свойства при пожаре.
Преимущества кабеля PRYSMIAN FP 400:
- Высокая прочность и устойчивость к пожару
- Хорошая гибкость и простота монтажа
- Устойчивость к воздействию внешних факторов, включая влагу и химические вещества
- Высокое качество и надежность работы
- Соответствие международным стандартам и сертификации.
Регулятор температуры электронный Schneider Electric EBERLE INSTAT 868-r
Регулятор температуры Schneider Electric EBERLE INSTAT 868-r предназначен для автоматического контроля и регулирования температуры в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в зданиях и сооружениях.
Характеристики и преимущества регулятора температуры Schneider Electric EBERLE INSTAT 868-r:
- Широкий диапазон регулируемых температур (от -5 до +40 °C)
- Возможность настройки различных режимов работы и программирования таймера для удобного управления системой
- Точное измерение температуры и стабильная работа при использовании с разными типами систем отопления и кондиционирования
- Надежная защита от перегрева и короткого замыкания, что обеспечивает безопасную и долговечную эксплуатацию
- Совместимость с другими компонентами Schneider Electric и других производителей, что обеспечивает большую гибкость в выборе оборудования, а также удобство монтажа и интеграции.
- Простота управления и настройки, интуитивно понятный интерфейс и возможность удаленного управления, что позволяет быстро и эффективно настроить и контролировать систему.
термометр сопротивления наружного воздуха (Testo 622)
Термометр сопротивления наружного воздуха Testo 622 предназначен для измерения температуры окружающей среды и используется в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Характеристики и преимущества термометра сопротивления наружного воздуха Testo 622:
- Измерение температуры в диапазоне от -20 до +50 градусов Цельсия
- Высокая точность измерений и быстрая реакция на изменение температуры окружающей среды
- Цифровой дисплей для отображения текущей температуры и других параметров
- Интегрированный датчик влажности и давления для дополнительных измерений и контроля параметров окружающей среды
- Легкий и компактный дизайн с удобным креплением для быстрого монтажа и установки на нужную высоту
- Простота использования и настройки, автоматическое выключение и другие функции для удобства работы с термометром.
Помимо этого, термометр Testo 622 имеет возможность записи и хранения данных, что позволяет анализировать изменения параметров в течение времени и получать подробную информацию о состоянии окружающей среды.
Термометр сопротивления WIKA TR40-A005
Термометр сопротивления WIKA TR40-A005-1000-100/150+S01 используется для измерения температуры в различных технических процессах и системах, таких как системы контроля температуры, системы автоматического контроля процессов и в промышленном производстве.
Характеристики и преимущества термометра сопротивления WIKA TR40-A005-1000-100/150+S01:
- Измерение температуры в диапазоне от -50 до +150 градусов Цельсия.
- Высокая точность измерения, обеспечиваемая стабильной работой в широком диапазоне температур.
- Высокая надежность работы и долговечность, обеспечиваемые использованием качественных материалов и технологий изготовления.
- Удобство монтажа, которое достигается благодаря компактным размерам прибора и возможности крепления его к объекту измерения.
- Хорошая защита от влаги, пыли и других внешних воздействий, обеспечиваемая прочным и надежным корпусом прибора.
- Простота в эксплуатации, достигаемая легким использованием и настройкой термометра сопротивления.
Также, термометр WIKA TR40-A005-1000-100/150+S01 снабжен стандартным выходом 4-20 мА (часто называемый сигнальным выходом), что позволяет использовать его в автоматизированных системах управления и контроля температурных параметров.
Трубопровод 5000м
Описание:
Стальной трубопровод Dн 273
Теплоизоляция: минеральная вата 60 мм
Температура поддержания: +30°С
Мин. Температура окружающего воздуха: -25°С
Расчёт потерь трубопровода:
Разница между температурой нефтепровода и окружающего воздуха: ΔТ=30-(-25)=65°С
Теплопотери трубопровода(по представленной таблице 1 в “каталог ССТ”):
Qтабл = 42.13 Вт/м
Суммарные теплопотери трубопровода:
Qобщ= Qтабл×К1×К2×К3×Е
То есть
42.13×1×1×1×1,1= 46.3 Вт/м
Выбор марки нагревательного кабеля:
Саморегулирующийся нагревательный кабель ВTХ
BTX — это саморегулирующийся нагревательный кабель промышленного класса, который можно использовать для поддержания температуры или защиты от замерзания трубопроводов и сосудов. Его можно использовать во взрывоопасных и невзрывоопасных зонах.
Выходная мощность регулируется автоматически в зависимости от температуры окружающей среды.
Благодаря своим саморегулирующимся характеристикам он не будет перегреваться даже при наложении кабеля внахлест. Это гарантирует максимальную безопасность и надежность.
Установка нагревательного кабеля BTX выполняется быстро и просто и не требует специальных навыков или инструментов. Благодаря параллельной конструкции нагревательный кабель может быть установлен на месте до точной длины без каких-либо сложных расчетов.
Кабель ВТХ может быть отрезан до нужной длины по месту, точно в соответствии с длиной трубопровода, без каких-либо конструктивных сложностей.
ВTХ одобрен для использования в безопасных и взрывоопасных зонах согласно российским и международным стандартам ГОСТ Р МЭК 60079-0-2011, ГОСТ Р МЭК 60079-7-2012,ГОСТ IEC 60079-30-1-2011.
Характеристики саморегулирования повышают безопасность и надежность кабеля. BTХ не будет перегреваться или перегорать, даже когда его отдельные участки накладываются друг на друга. Его тепловыделение саморегулируется в ответ на изменение температуры.
Установка нагревательного кабеля BTХ проста, занимает мало времени и не требует никаких специальных навыков или инструментов. Все компоненты для заделки концов, соединения и подключения питания имеются в удобных наборах.
Высокое тепловыделение – до 95 Вт/м
Полный набор средств управления и вспомогательных принадлежностей Рабочее напряжение
220–240 В (по заказу
110–120 В)
АНАЛИЗ
Системы электрообогрева технологических объектов.
Задание:
- используя информацию из научно-технической литературы и модуль
поиска «интернет», провести сравнительный анализ существующих систем
электрического обогрева технологических объектов, определить область
применения каждой из них, выявить достоинства и недостатки;
- привести типовой расчет системы электрообогрева нефтепровода
длиной 500 м и 5000 м, который должен включать выбор типа греющего
кабеля, системы питания и автоматики.
Анализ существующих систем
Кабель — проводник электрического тока в оболочке. Он не содержит подвижных деталей, не требует использования теплоносителей в виде жидкости или пара. Выход из строя возможен по единственной причине — при значительном механическом повреждении.
Греющий кабель приобрел широкую популярность для решения задачи обогрева помещений и элементов различных конструкций. Основные преимущества применения электрических систем заключаются в:
высокой надежности;
универсальности;
простоте монтажа.
Области применения греющего кабеля не ограничена. Жилые, общественные, промышленные здания и сооружения с одинаковой степенью эффективности могут быть оборудованы кабельными системами. Чаще всего их используют для обогрева: трубы; пол; кровли; резервуары и различные ёмкости.
Основные виды систем электрообогрева:
Резистивный кабель - обычный проводник в изоляционной оболочке. Славится простотой: невысокой стоимостью; надёжностью; неограниченным сроком службы; стабильностью характеристик.
Но у простоты также есть и обратная сторона. Резистивный кабель продаётся определённым метражом, укорачивание приведет к изменению сопротивления, снижению производительности или перегрузке системы. Для управления нагревом потребуются управляющее реле и датчик температуры.
Существует три вида резистивного кабеля:
Одножильный - укладывается в виде замкнутого круга
Двухжильный - замкнутый контур сам по себе
Зональный - между двумя жилами добавляются участки нагревающих спиралей (надёжность минимальная из списка)
Саморегулирующий кабель - отличие заключается в использовании полупроводникового материала, электропроводность которого значительно зависит от температуры, самостоятельно регулирует температуру, также может регулировать на локальных участках. Достоинства: максимальная простота использования; высокий КПД; возможность укорочения; адаптивность.
Недостатки заключаются в сроке службы полупроводниковой матрицы - 10-15 лет, в труднодоступных местах использовать не всегда целесообразно. Также следует отметить высокую стоимость, но в процессе эксплуатации окупается за счёт адаптивности, высокого КПД и снижения электропотребления.
При выборе греющего кабеля важно правильно рассчитать мощность.
Система ИРСН-15000 на основе скин-эффекта
Нагревательный элемент системы состоит из индукционно- резистивного нагревателя (ИР-нагревателя) наружным диаметром 15–60 мм и толщиной стенки не менее 3,0 мм и проложенного в ней изолированного индукционно- резистивного проводника (ИР-проводника) из меди сечением 8–40 мм². ИР-проводник в конце плеча обогрева электрически соединяется с ИР-нагревателем, а в начале плеча между ИР-нагревателем и проводником подается переменное напряжение, величина которого рассчитывается исходя из необходимого тепловыделения и длины участка обогрева.
Токи ИР-проводника и ИР-нагревателя направлены встречно, и в системе имеют место поверхностный эффект и эффект близости. В результате ток в ИР-нагревателе протекает по внутреннему слою вблизи внутренней поверхности ИР-нагревателя, а напряжение на ИР-нагревателе отсутствует.
ИР-проводник выполняется немагнитным (медь, алюминий), заметного поверхностного эффекта в нем не возникает, а переменный ток течет по всему сечению ИР-проводника.
Основным тепловыделяющим элементом ИРСН является ИР-нагреватель, на него приходится до 80% мощности системы.
Достоинства:
Обогрев трубопроводов неограниченной длины
Не требуется сопроводительная сеть
Высокие рабочие температуры
Электробезопасность
Высокая механическая прочность системы обогрева
Эксплуатация во взрывоопасных зонах
Трубопровод 500м
Описание:
Стальной трубопровод Dн 159мм на открытом воздухе
Теплоизоляция - минеральная вата 50мм
Температура поддержания: +20°С
Мин. температура окружающего воздуха: -40°С
Расчёт теплопотерь трубопровода:
Разница между температурой трубопровода и окружающего воздуха: ΔТ=20-(-40)=60°С
Теплопотери трубопровода(по представленной таблице 1 в “каталог ССТ”):
Qтабл = 37.63 Вт/м
Суммарные теплопотери трубопровода:
Qобщ= Qтабл×К1×К2×К3×Е
То есть
37.63×1×1×1×1,1=41.3 Вт/м.
Выбор марки нагревательного кабеля:
Саморегулирующийся нагревательный кабель 45ВТС.
Саморегулирующийся нагревательный кабель промышленного качества предназначен для защиты от замерзания трубопроводов большего диаметра, подвергаемых пропарке, и поддержания заданных температур промышленных трубопроводов и резервуаров до 120 °С, а также в системах с высокой температурой воздействия на нагревательный кабель, в том числе во взрывоопасных зонах.
Кабель ВТС может быть отрезан до нужной длины по месту, точно в соответствии с длиной трубопровода, без каких-либо конструктивных сложностей.
Характеристики саморегулирования повышают безопасность и надежность кабеля. BTC не будет перегреваться или перегорать, даже когда ее отдельные участки накладываются друг на друга. Его тепловыделение саморегулируется в ответ на изменение температуры.
Tехнические характеристики:
Максимальная рабочая температура 120 °С
Максимальная допустимая температура без нагрузки (1000 часов суммарно) 200 °С
Диапазон температур окружающей среды -60…+55°С
Минимальная температура монтажа -60 °С Электропитание (
110–120 В по заказу)
220–240 В АНАЛИЗ
Системы электрообогрева технологических объектов.
Задание:
- используя информацию из научно-технической литературы и модуль
поиска «интернет», провести сравнительный анализ существующих систем
электрического обогрева технологических объектов, определить область
применения каждой из них, выявить достоинства и недостатки;
- привести типовой расчет системы электрообогрева нефтепровода
длиной 500 м и 5000 м, который должен включать выбор типа греющего
кабеля, системы питания и автоматики.
Анализ существующих систем
Кабель — проводник электрического тока в оболочке. Он не содержит подвижных деталей, не требует использования теплоносителей в виде жидкости или пара. Выход из строя возможен по единственной причине — при значительном механическом повреждении.
Греющий кабель приобрел широкую популярность для решения задачи обогрева помещений и элементов различных конструкций. Основные преимущества применения электрических систем заключаются в:
высокой надежности;
универсальности;
простоте монтажа.
Области применения греющего кабеля не ограничена. Жилые, общественные, промышленные здания и сооружения с одинаковой степенью эффективности могут быть оборудованы кабельными системами. Чаще всего их используют для обогрева: трубы; пол; кровли; резервуары и различные ёмкости.
Основные виды систем электрообогрева:
Резистивный кабель - обычный проводник в изоляционной оболочке. Славится простотой: невысокой стоимостью; надёжностью; неограниченным сроком службы; стабильностью характеристик.
Но у простоты также есть и обратная сторона. Резистивный кабель продаётся определённым метражом, укорачивание приведет к изменению сопротивления, снижению производительности или перегрузке системы. Для управления нагревом потребуются управляющее реле и датчик температуры.
Существует три вида резистивного кабеля:
Одножильный - укладывается в виде замкнутого круга
Двухжильный - замкнутый контур сам по себе
Зональный - между двумя жилами добавляются участки нагревающих спиралей (надёжность минимальная из списка)
Саморегулирующий кабель - отличие заключается в использовании полупроводникового материала, электропроводность которого значительно зависит от температуры, самостоятельно регулирует температуру, также может регулировать на локальных участках. Достоинства: максимальная простота использования; высокий КПД; возможность укорочения; адаптивность.
Недостатки заключаются в сроке службы полупроводниковой матрицы - 10-15 лет, в труднодоступных местах использовать не всегда целесообразно. Также следует отметить высокую стоимость, но в процессе эксплуатации окупается за счёт адаптивности, высокого КПД и снижения электропотребления.
При выборе греющего кабеля важно правильно рассчитать мощность.
Система ИРСН-15000 на основе скин-эффекта
Нагревательный элемент системы состоит из индукционно- резистивного нагревателя (ИР-нагревателя) наружным диаметром 15–60 мм и толщиной стенки не менее 3,0 мм и проложенного в ней изолированного индукционно- резистивного проводника (ИР-проводника) из меди сечением 8–40 мм². ИР-проводник в конце плеча обогрева электрически соединяется с ИР-нагревателем, а в начале плеча между ИР-нагревателем и проводником подается переменное напряжение, величина которого рассчитывается исходя из необходимого тепловыделения и длины участка обогрева.
Токи ИР-проводника и ИР-нагревателя направлены встречно, и в системе имеют место поверхностный эффект и эффект близости. В результате ток в ИР-нагревателе протекает по внутреннему слою вблизи внутренней поверхности ИР-нагревателя, а напряжение на ИР-нагревателе отсутствует.
ИР-проводник выполняется немагнитным (медь, алюминий), заметного поверхностного эффекта в нем не возникает, а переменный ток течет по всему сечению ИР-проводника.
Основным тепловыделяющим элементом ИРСН является ИР-нагреватель, на него приходится до 80% мощности системы.
Достоинства:
Обогрев трубопроводов неограниченной длины
Не требуется сопроводительная сеть
Высокие рабочие температуры
Электробезопасность
Высокая механическая прочность системы обогрева
Эксплуатация во взрывоопасных зонах
Трубопровод 500м
Описание:
Стальной трубопровод Dн 159мм на открытом воздухе
Теплоизоляция - минеральная вата 50мм
Температура поддержания: +20°С
Мин. температура окружающего воздуха: -40°С
Расчёт теплопотерь трубопровода:
Разница между температурой трубопровода и окружающего воздуха: ΔТ=20-(-40)=60°С
Теплопотери трубопровода(по представленной таблице 1 в “каталог ССТ”):
Qтабл = 37.63 Вт/м
Суммарные теплопотери трубопровода:
Qобщ= Qтабл×К1×К2×К3×Е
То есть
37.63×1×1×1×1,1=41.3 Вт/м.
Выбор марки нагревательного кабеля:
Саморегулирующийся нагревательный кабель 45ВТС.
Саморегулирующийся нагревательный кабель промышленного качества предназначен для защиты от замерзания трубопроводов большего диаметра, подвергаемых пропарке, и поддержания заданных температур промышленных трубопроводов и резервуаров до 120 °С, а также в системах с высокой температурой воздействия на нагревательный кабель, в том числе во взрывоопасных зонах.
Кабель ВТС может быть отрезан до нужной длины по месту, точно в соответствии с длиной трубопровода, без каких-либо конструктивных сложностей.
Характеристики саморегулирования повышают безопасность и надежность кабеля. BTC не будет перегреваться или перегорать, даже когда ее отдельные участки накладываются друг на друга. Его тепловыделение саморегулируется в ответ на изменение температуры.
Tехнические характеристики:
Максимальная рабочая температура 120 °С
Максимальная допустимая температура без нагрузки (1000 часов суммарно) 200 °С
Диапазон температур окружающей среды -60…+55°С
Минимальная температура монтажа -60 °С Электропитание (
Линейная мощность 60Вт/м
Ех-маркировка 1Ех е IIС Т3...Т6 Gb X
Температурный класс Т4
Степень защиты от внешних воздействий по ГОСТ 14254-96 IP67
Максимальное сопротивление защитной оплетки не более 10 Oм/км
Подбор мощности нагревательного кабеля:
С учётом информации, взятой из сети “интернет”, нефть протекает по нефтепроводу с температурой в среднем +40°С
Для расчета мощности кабеля для обогрева труб сначала высчитывают тепловые потери по формуле
Qобщ = Qтабл×К1×К2×К3×Е
То есть
Qобщ = 37.63×1×1×1×1,1=41.4 Вт/м.
Получаем теплопотери: 41.4 Вт/м
А окончательный расчет мощности кабеля высчитывается как:
P = Q/L
То есть
Р = 41.4/500 = 0.08 Вт/м
41.4 + 0.08 = 41.48 Вт/м
Исходя из этого нам подойдет греющий кабель с напряжением 60 Вт/м
Расчет длины нагревательного кабеля:
L каб = K зап*L трубы*Q уд./P уд.
1.1*500*41.48/60 = 380.2м.
Для обогрева трубопровода длиной 500м. с учётом запаса нагревательного кабеля для компенсации теплопотерь элементов арматуры, фланцевых соединений, опор трубопровода и т.п. потребуется 380.3 м. греющего кабеля с напряжением 60 Вт/м
Расчет времени остывания трубопровода:
Исходя из представленной таблицы можно понять, что при диаметре трубы 159мм(внутри) и 177мм(снаружи), толщиной изоляции 50мм и ее плотностью 90кг/м^3 можно увидеть, что время остывания меньше 6.1ч.
Для электрообогрева системы нефтепровода потребуется:
Саморегулирующийся нагревательный кабель Raychem T2 Red.
Саморегулирующийся нагревательный кабель промышленного качества предназначен для защиты от замерзания трубопроводов большего диаметра, подвергаемых пропарке, и поддержания заданных температур промышленных трубопроводов и резервуаров до 120 °С, а также в системах с высокой температурой воздействия на нагревательный кабель, в том числе во взрывоопасных зонах.
Кабель Raychem T2 Red может быть отрезан до нужной длины по месту, точно в соответствии с длиной трубопровода, без каких-либо конструктивных сложностей.
Характеристики саморегулирования повышают безопасность и надежность кабеля. Raychem T2 Red не будет перегреваться или перегорать, даже когда ее отдельные участки накладываются друг на друга. Его тепловыделение саморегулируется в ответ на изменение температуры.
Tехнические характеристики:
- Номинальное напряжение: 230 В
- Мощность на 10 метров: 385 Вт
- Диапазон рабочих температур: от -60 °C до +150 °C
- Максимальная температура эксплуатации: +149 °C
- Минимальный радиус изгиба: 40 мм
- Диаметр кабеля: 8,5 мм
- Максимальная мощность на 1 метр кабеля: 30 Вт
- Защитный экран: медный плетеный экран
- Сертификаты качества: VDE, CSA, NF, SEMKO, KEMA
- Способ монтажа: саморегулирующийся, трасса может быть разрезана на отрезки любой длины до 120 метров
- Гарантия производителя: 10 лет
Соединительная коробка РТВ 401
Коробка РТВ 401 предназначена для подключения к силовой сети саморегулирующихся электрических нагревательных кабелей*, а также для разветвления саморегулирующихся нагревательных кабелей. Коробка комплектуется устройством ввода под теплоизоляцию и крепится непосредственно на поверхность трубопровода, резервуара. Коробка позволяет выполнить подключение до трех ниток саморегулирующихся электрических нагревательных кабелей к силовому кабелю и подключение до трех ниток для разветвления.
Конструкция корпуса обеспечивает защиту от проникновения влаги и пыли IP66 и высокую коррозионную стойкость. Кабельный ввод коробки предназначен для подключения небронированных силовых кабелей диаметром от 7 до 18 мм или бронированных силовых кабелей диаметром от 12 до 20 мм. Применяемые клеммные наборы позволяют обеспечить подключение многожильных или одножильных проводов сечением от 1,5 до 10 мм². Для заказов доступны исполнения коробок с винтовыми или пружинными клеммными зажимами
Взято из инструкции к кабелю:
С учётом включения нагревателя при температуре -30°С и токе 20А(надо учитывать ампераж, т.к. в инструкции к греющему кабелю сказано, что в момент включения происходит скачок тока) максимальная длина нагревательной секции получается 62м.
Исходя из этого 506/62 = 8.1(9)
То есть потребуется 9 шт. соединительных коробок
Силовой кабель PRYSMIAN FP 400
Силовой кабель PRYSMIAN FP 400 предназначен для использования в системах безопасности и пожарной защите, где требуется сохранение работоспособности кабеля при пожаре. Он имеет высокую прочность и устойчивость к термическому воздействию, что позволяет ему выдерживать высокую температуру и сохранять свои свойства при пожаре.
Преимущества кабеля PRYSMIAN FP 400:
- Высокая прочность и устойчивость к пожару
- Хорошая гибкость и простота монтажа
- Устойчивость к воздействию внешних факторов, включая влагу и химические вещества
- Высокое качество и надежность работы
- Соответствие международным стандартам и сертификации.
Регулятор температуры электронный Schneider Electric EBERLE INSTAT 868-r
Регулятор температуры Schneider Electric EBERLE INSTAT 868-r предназначен для автоматического контроля и регулирования температуры в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в зданиях и сооружениях.
Характеристики и преимущества регулятора температуры Schneider Electric EBERLE INSTAT 868-r:
- Широкий диапазон регулируемых температур (от -5 до +40 °C)
- Возможность настройки различных режимов работы и программирования таймера для удобного управления системой
- Точное измерение температуры и стабильная работа при использовании с разными типами систем отопления и кондиционирования
- Надежная защита от перегрева и короткого замыкания, что обеспечивает безопасную и долговечную эксплуатацию
- Совместимость с другими компонентами Schneider Electric и других производителей, что обеспечивает большую гибкость в выборе оборудования, а также удобство монтажа и интеграции.
- Простота управления и настройки, интуитивно понятный интерфейс и возможность удаленного управления, что позволяет быстро и эффективно настроить и контролировать систему.
термометр сопротивления наружного воздуха (Testo 622)
Термометр сопротивления наружного воздуха Testo 622 предназначен для измерения температуры окружающей среды и используется в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Характеристики и преимущества термометра сопротивления наружного воздуха Testo 622:
- Измерение температуры в диапазоне от -20 до +50 градусов Цельсия
- Высокая точность измерений и быстрая реакция на изменение температуры окружающей среды
- Цифровой дисплей для отображения текущей температуры и других параметров
- Интегрированный датчик влажности и давления для дополнительных измерений и контроля параметров окружающей среды
- Легкий и компактный дизайн с удобным креплением для быстрого монтажа и установки на нужную высоту
- Простота использования и настройки, автоматическое выключение и другие функции для удобства работы с термометром.
Помимо этого, термометр Testo 622 имеет возможность записи и хранения данных, что позволяет анализировать изменения параметров в течение времени и получать подробную информацию о состоянии окружающей среды.
Термометр сопротивления WIKA TR40-A005
Термометр сопротивления WIKA TR40-A005-1000-100/150+S01 используется для измерения температуры в различных технических процессах и системах, таких как системы контроля температуры, системы автоматического контроля процессов и в промышленном производстве.
Характеристики и преимущества термометра сопротивления WIKA TR40-A005-1000-100/150+S01:
- Измерение температуры в диапазоне от -50 до +150 градусов Цельсия.
- Высокая точность измерения, обеспечиваемая стабильной работой в широком диапазоне температур.
- Высокая надежность работы и долговечность, обеспечиваемые использованием качественных материалов и технологий изготовления.
- Удобство монтажа, которое достигается благодаря компактным размерам прибора и возможности крепления его к объекту измерения.
- Хорошая защита от влаги, пыли и других внешних воздействий, обеспечиваемая прочным и надежным корпусом прибора.
- Простота в эксплуатации, достигаемая легким использованием и настройкой термометра сопротивления.
Также, термометр WIKA TR40-A005-1000-100/150+S01 снабжен стандартным выходом 4-20 мА (часто называемый сигнальным выходом), что позволяет использовать его в автоматизированных системах управления и контроля температурных параметров.
Трубопровод 5000м
Описание:
Стальной трубопровод Dн 273
Теплоизоляция: минеральная вата 60 мм
Температура поддержания: +30°С
Мин. Температура окружающего воздуха: -25°С
Расчёт потерь трубопровода:
Разница между температурой нефтепровода и окружающего воздуха: ΔТ=30-(-25)=65°С
Теплопотери трубопровода(по представленной таблице 1 в “каталог ССТ”):
Qтабл = 42.13 Вт/м
Суммарные теплопотери трубопровода:
Qобщ= Qтабл×К1×К2×К3×Е
То есть
42.13×1×1×1×1,1= 46.3 Вт/м
Выбор марки нагревательного кабеля:
Саморегулирующийся нагревательный кабель ВTХ
BTX — это саморегулирующийся нагревательный кабель промышленного класса, который можно использовать для поддержания температуры или защиты от замерзания трубопроводов и сосудов. Его можно использовать во взрывоопасных и невзрывоопасных зонах.
Выходная мощность регулируется автоматически в зависимости от температуры окружающей среды.
Благодаря своим саморегулирующимся характеристикам он не будет перегреваться даже при наложении кабеля внахлест. Это гарантирует максимальную безопасность и надежность.
Установка нагревательного кабеля BTX выполняется быстро и просто и не требует специальных навыков или инструментов. Благодаря параллельной конструкции нагревательный кабель может быть установлен на месте до точной длины без каких-либо сложных расчетов.
Кабель ВТХ может быть отрезан до нужной длины по месту, точно в соответствии с длиной трубопровода, без каких-либо конструктивных сложностей.
ВTХ одобрен для использования в безопасных и взрывоопасных зонах согласно российским и международным стандартам ГОСТ Р МЭК 60079-0-2011, ГОСТ Р МЭК 60079-7-2012,ГОСТ IEC 60079-30-1-2011.
Характеристики саморегулирования повышают безопасность и надежность кабеля. BTХ не будет перегреваться или перегорать, даже когда его отдельные участки накладываются друг на друга. Его тепловыделение саморегулируется в ответ на изменение температуры.
Установка нагревательного кабеля BTХ проста, занимает мало времени и не требует никаких специальных навыков или инструментов. Все компоненты для заделки концов, соединения и подключения питания имеются в удобных наборах.
Высокое тепловыделение – до 95 Вт/м
Полный набор средств управления и вспомогательных принадлежностей Рабочее напряжение
Подбор мощности нагревательного кабеля:
В трубопроводе протекает нефть с температурой +40°С
Для расчета мощности кабеля для обогрева труб сначала высчитывают тепловые потери по формуле:
Qобщ = Qтабл×К1×К2×К3×Е
То есть
Qобщ = 48.3×1×1×1×1,1=53.13 Вт/м.
Получаем теплопотери: 53.13 Вт/м
А окончательный расчет мощности кабеля высчитывается как:
P = Q/L
То есть
Р = 53.13/5000 = 0.01 Вт/м
53.13 + 0.01 = 53.14 Вт/м
Исходя из этого нам подойдет греющий кабель с напряжением 60 Вт/м
Расчет длины нагревательного кабеля:
L каб = K зап*L трубы*Q уд./P уд.
1.1*5000*53.14/60 = 4871м.
Для обогрева трубопровода длиной 5000м. с учётом запаса нагревательного кабеля для компенсации теплопотерь элементов арматуры, фланцевых соединений, опор трубопровода и т.п. потребуется 4871м. греющего кабеля с напряжением 60 Вт/м
Расчет времени остывания трубопровода:
Исходя из представленной таблицы можно понять, что при диаметре трубы 250(внутри)мм и 273(снаружи)мм, толщиной изоляции 60мм и ее плотностью 100кг/м^3 можно увидеть, что время остывания около 15 часов.
Для электрообогрева системы нефтепровода потребуется:
Саморегулирующийся нагревательный кабель ВTХ
Tехнические характеристики
Максимальная рабочая температура: 200 °С
Максимальная допустимая температура без нагрузки (1000 часов суммарно): 250 °С
Диапазон температур окружающей среды: -60…+55 °С
Минимальная температура монтажа: -60 °С
Электропитание: (
Ех-маркировка: 1Ех е IIС Т3...Т6 Gb X
Температурный класс: Т3
Степень защиты от внешних воздействий по ГОСТ 14254-96: IP67
Максимальное сопротивление защитной оплетки не более: 10 Oм/км
Максимальная длина нагревательной секции, м
(или суммарная длина секции одной марки, подключаемых параллельно) в зависимости от типа автоматического выключателя питания:
| тип | Темп. включения | 16А | 20А | 32А |
| 60BTX | 10 | 35 | 46 | 70 |
| | 0 | 35 | 45 | 69 |
| | -10 | 34 | 44 | 68 |
| | -20 | 34 | 44 | 67 |
| | -30 | 33 | 43 | 65 |
| | -40 | 32 | 43 | 64 |
Соединительная коробка Hensel DK 4010
Коробка Hensel DK 4010 предназначена для подключения к силовой сети электрических нагревательных кабелей постоянной мощности типа СНФ и ТМФ. Коробка комплектуется устройством ввода под теплоизоляцию и крепится непосредственно на поверхность трубопровода, резервуара. Коробка позволяет выполнить подключение одной или двух секций нагревательного кабеля «петлей», либо трех секций по схеме «звезда». Конструкция корпуса обеспечивает защиту от проникновения влаги и пыли степени IP66 и высокую коррозионную стойкость. Кабельные вводы коробки предназначены для подключения небронированных силовых кабелей диаметром от 14 до 25 мм или бронированных силовых кабелей диаметром от 17 до 26,3 мм. Применяемые клеммные наборы позволяют обеспечить подключение многожильных или одножильных проводов сечением от 1,5 до 16 мм². Для заказов доступны исполнения коробок с винтовыми или пружинными клеммными зажимами.| Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69 | УХЛ1 |
| Степень пылевлагозащиты | IP65 |
| Маркировка взрывозащиты | 1Ex e IIC T3…T6 Gb X |
| Температурная группа взрывоопасной зоны | Т6 |
| Рабочий диапазон температур окружающего воздуха | -60…+55 °С |
| Рабочее напряжение | До 750 В |
| Рабочий ток | До 66 А |
| Габаритные размеры корпуса | 160×160×94,5 мм |
| Вес коробки в максимальной комплектации | 2,26 кг |
Взято из инструкции к нагревательному кабелю:
С учётом включения нагревателя при температуре -20°С и токе 32А(надо учитывать ампераж, т.к. в инструкции к греющему кабелю сказано, что в момент включения происходит скачок тока) максимальная длина нагревательной секции получается 67м.
Исходя из этого 4871/67 = 72.7(73)шт.
То есть потребуется 73 шт. соединительных коробок
Силовой кабель Nexans Titanex H07RN-F
Силовые кабели Nexans Titanex H07RN-F предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 0,66; 0,69; 1 кВ номинальной частоты 50 Гц, а также для эксплуатации в электрических сетях постоянного напряжения до 1,5 кВ.
Tехнические характеристики:
Число жил в кабеле 1–5
Номинальные сечения токопроводящих жил 0,75; 1,0; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 625; 630; 800; 1000 мм2
Строительная длина кабелей: не менее 200 м
Повышенная температура эксплуатации: до 80 °С
– исполнения нг(А)-HF, нг(А)-FRLS, нг(А)- FRHF: до 105 °С
– исполнение Т (теплостойкие): до 130 °С
Пониженная температура эксплуатации: до -60 °С (кабели с индексом ХМ)
Гарантийный срок эксплуатации: 5 лет
Средний срок службы: 40 лет
Минимальная температура монтажа без предварительного нагрева:
– для исполнения ХМ –45 °С
– для исполнения ХЛ –35 °С
– для остальных кабелей –25 °С
термометр сопротивления наружного воздуха ST-1238
Датчики температуры
Назначение
Датчики температуры ST-1238 предназначены для измерения температуры.
Выполнен в герметичном пластиковом корпусе.
Чувствительный элемент — цифровой полупроводниковый датчик.
Для регуляторов РТ-200. Тип чувствительного элемента DS1820
Диапазон измеряемых температур от -55 до +125°С
Точность измерения температуры ±1°С
Датчик температуры типа TST05
Выполнен в герметичном пластиковом корпусе.
Чувствительный элемент — терморезистор.
Для регуляторов РТ-330. Тип чувствительного элемента терморезистор 1 кОм
Диапазон измеряемых температур от -50 до +40°С
Точность преобразования температуры ±5%
термометр сопротивления ДТС224
Характеристики модели ДТС224:
Диапазон измерения до +250 °C в зависимости от НСХ и класса допуска.
Имеет латунную гильзу длиной 43 мм и диаметром 6 мм.
Крепиться на трубопровод диаметром от 20 до 200 мм с помощью кабельного хомута.
Хомут можно заказать в комплекте с датчиком.
Преимущества ОВЕН ДТС224:
· Главный плюс таких термометров – малый размер, благодаря чему на поверхность практически не оказывается никакого влияния из-за малой термической массы.
· Для обеспечения эффективного теплового контакта датчика и трубопровода рекомендуется применять термопасту и укрывать датчик теплоизоляционным материалом.
· Датчики легко монтируются, обеспечивая надежное измерение и выпускаются как в общепромышленном, так и во взрывозащищенном исполнении.
Автоматическое управление электрообогревом
Для автоматического управления электрообогревом потребуется шкаф управления электрообогревом труб (ШУЭОТ), который изготавливается под заказ, исходя из данных системы обогрева. Приведу пример из сети “интернет”:
Задача автоматизации:
Автоматизированное управление обогревом для защиты трубопроводов от замерзания и поддержания требуемой технологической температуры.
Подзадачи, решенные в рамках данного проекта:
-
Разработка и отладка подсистемы управления контурами электрообогрева, осуществляющей включение или выключение обогрева на основе показаний датчиков температуры обогреваемых участков трубопроводов. -
Ручное управление обогревом. -
Разработка алгоритма генерации сигналов аварийного состояния питающих линий и отклонения температуры от заданного диапазона. -
Осуществление опроса модулей ввода/вывода аналоговых и дискретных сигналов. Передача необходимых параметров системы в АСУ ТП.
Реализация возможности управления системой из АСУ ТП.
-
Визуализация состояния системы на экране ОВЕН СПК110. Отображение показаний датчиков, состояния питающих линий, режима работы системы и режим управления (местный/удаленный). -
Реализация проекта и выбор средств автоматизации
Система управления данным объектом была построена на основе приборов компании ОВЕН:
-
сенсорного панельного контроллера ОВЕН СПК110; -
модуля ввода дискретных сигналов ОВЕН МВ110-16ДН; -
модуля вывода дискретных сигналов ОВЕН МВ110-16Р; -
модулей ввода аналоговых сигналов ОВЕН МВ110-8А.
Разработанная система управления обеспечивает
-
Контроль состояния питания линии. -
Контроль и мониторинг температуры. -
Передачу данных оператору о текущей температуре, состоянии питающих линий, аварийных ситуациях на линии и обрыве датчиков в режиме реального времени. -
Возможность автоматического управления линиями обогрева. -
Возможность ручного управления линиями обогрева. -
Визуализацию. -
Контроль параметров питающей сети на вводе шкафа управления.
Результат автоматизации
Результатом автоматизации представленного объекта явилась разработка, успешная отладка и ввод в эксплуатацию автоматизированной системы управления и диспетчеризации системы управления электрообогревом на основе приборов компании ОВЕН, обеспечивающей автоматизированный и бесперебойный режим работы со своевременным оповещением, формированием сигналов для передачи диспетчеру.
Используемая продукция ОВЕН:
-
СПК1хх сенсорные панельные контроллеры с Ethernet -
Модули дискретного вывода (с интерфейсом RS-485) МУ110 CODESYS V3 -
Модули аналогового ввода с универсальными входами (с интерфейсом RS-485) МВ110 -
БП15Б, БП30Б, БП60Б блоки питания для промышленной автоматики -
Модули дискретного ввода (с интерфейсом RS-485) МВ110 -
Модули измерения параметров электрической сети (с интерфейсом RS-485) МЭ110 -
СПК110 контроллер с сенсорным экраном 10.2” для локальных систем