仪表及管线伴热和绝热保温设计规定.docx
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仪表及管线伴热和绝热保温设计规定
仪表及管线伴热和绝热保温设计规定
HG/T20514-2000
1总则
1．0．1本规定适用于化工装置仪表及管线的伴热和绝热保温设计。
1．0．2仪表及测量管线保温可保证连接过程的密封系统中的物料不致产生冻结、冷凝、结晶、析出、汽化等现象，可保证仪表处于技术条件所允许的工作温度范围之内。
1．0．3对在环境温度下不能正常工作的测量管线、仪表及其辅助设备，均可按本规定要求进行保温设计。
1．0．4在执行本规定时，尚应符号国家现行有关的要求。
2伴热、绝热保温
2.1蒸汽伴热
2．1．l凡符合下列条件之一者均应采用蒸汽伴热：
1在环境温度下有冻结、冷凝、结晶、析出等现象产生的物料的测量管线和检测仪表；
2在环境温度下有冻结可能的分析取样管线；
3不能满足最低环境温度要求的仪表。
2．2热水伴热
2．2．1凡符合下列条件之一者均可采用热水伴热：
1不宜采用蒸汽伴热的检测系统；
2在没有蒸汽源的情况下。
2．3电伴热
2．3．1凡符合下列条件之一者均可采用电伴热：
1与2．1．l条件相同者；
2要求对伴热系统实现遥控和自动控制的场合；
3对环境的洁净程度要求较高的场合；
4在没有其它热源的场合。
2．4绝热保温
2．4．1凡符合下列条件之一者均应采用绝热保温：
1对于热流体（例如蒸汽、热水或其它高温物料）的仪表检测系统；
2对于冷流体仪表检测系统；
3当采用绝热保温方式可保证仪表和管线正常工作时都应采用绝热保温，不必伴热。
2．5伴热保温设计中有关温度的规定
2．5．1仪表管线内介质的温度：
20－80℃。
2．5．2在使用环境温度下，保温箱内的温度：
15－20℃。
2．5．3处于露天环境的保温系统，大气温度应取当地极端最低温度。
而安装在室内的保温系统，应以室内最低气温作为计算依据。
2．6仪表管线的保温结构及材料
2.6.1保温结构是由保温层和保护层两部分组成。
仪表管线的保温可以采用管道保温中常规的现场绑扎法，也可采用测量管线、伴热管保温层和保护层一体化的管缆法。
图2．6．1仪表保温结构
图中：
l一蒸汽伴热管；2一仪表管线；3一防腐油漆（选择用）；4一保温层；5一镀锌铁皮；6一铁丝。
2．6．2绑扎法保温层的材料按下列原则选用：
1导热系数小于0．081W／m·℃；
2密度小于350kg／m’；
3具有一定的机械强度，其抗压强度大于0.3MPa；
4热稳定性好，当温度变化时其强度不降低，且不产生脆化现象；
5化学稳定性好，对金属无腐蚀作用；
6材料吸水率小；
7具有不燃性或难燃性；
8施工方便和价格低廉。
2．6．3绑扎法常用的保温层材料特性如表2．6．3所示
2．7伴热方式
2．7．l伴热方式分为重伴热和轻伴热。
1重伴热是指伴热管线直接接触仪表及仪表测量管线，如图2.7.7（B、D）所示；
2轻伴热是指伴热管线不接触仪表及仪表测量管线或它们之间加一层石棉板隔
离开，如图2．7．1（A、C）所示；
3应当根据介质的特性，参见图2．7．1确定相应的伴热形式。
3保温设计
3.1保温厚度计算
3.1.1仪表管线保温层厚度δl按下列公式计算：
ql=3.6·
D=d·eβ
d=P/π
β＝3.6·
δl＝
式中ql—一仪表管线的允许热损失，kJ/（m·h）；
D——仪表管线保温后的外径，m；
d———仪表管线的当量外径，m；；
t——仪表里线内介价温度，℃；
t。
——大气温’免℃使用地二最低极限温度）；
λ——保温材料的导热系数，W/（m·℃）；
P——仪表管线横截面周长，m；
δl——保温层厚度，m。
3．1．2保温箱保温层厚度δb按下列公式计算：
式中qb一保温箱表面的允许热损失，kJ（m2·h）；
tb一保温箱内温度，℃（应符合2．5．2要求）
δb——保温箱的保温层的厚度，m.。
3．1．3电伴热仪表管线热损失Q标按下列公式计算：
式中Q标一－单位长度管线热损失．W/m。
3．1．4仪表管线允许热量损失ql值，可取表3．1．4内的数据作为保温计算的依据。
3．1．5每台仪表保温箱的热损失定为500X4．1868kJ／h。
3．1．6热水伴热允许热量损失，根据不同的大气温度，可按表3．1．4中0．3MPa的蒸
汽压力选取相应的ql值。
3．1．7蒸汽伴热保温层的厚度里可以根据大气温度算按表3．1．7中数值，不经计算直接选取近似的保温层厚度。
3．1．8热水伴热保温层厚度参照表3．1．7选取。
大气温度如高于-5℃时，可以采用绝热方法保温，保温层厚度可以采用式（3．1．1）
计算，也可以确定为10mm。
处于该环境中凝固点较高的介质，应伴热保温。
3．1．9电伴热保温层厚度参照表3．1．7选取。
3．2保温蒸汽、热水用量计算
3．2．1系统总热量损失QS为整个装置的每个保温管线的热量损失之和，其值应按下式计算：
式中QS一一总热量损失，kJ／h。
Li——第i个保温管线的保温长度，m；
Qbi一—第i个保温箱的热损失，kJ／h。
i一保温系统的数量，i＝l、2、3…n。
3．2．2蒸汽用量m应按下式计算：
式中m一一仪表保温用蒸汽总耗量；kg／h;
Kl——比率系数；
H蒸汽汽化潜热，kJ／kg。
在实际运行中，应考虑下列不可避免的诸因素，取Kl＝2作为确定蒸汽总管的依据。
1蒸汽管网压力的波动；
2保温层多年使用后保温效果的降低；
3确定允许压力损失时误差；
4管件的热损失；
5疏水器可能引起的蒸汽泄漏。
3．2．3热水用量V应按下式计算：
式中V——仪表保温用热水总耗量，m3／h；
tl一保温管线用热水温度，℃；
t2——回水温度，℃；
p一—热水的密度kg／m3；
C一—水的上热（取4．1868kJ／kg·℃）；
K2一损耗系数（包括热损及漏损L一般取K2＝1．05。
保温管线用热水温度t1及口水温度t2均与仪表管线内介质的特性（如聚合、热敏性强、党分解等）有关。
热水压力一般考虑到能返回到口水总管即可。
4伴热系统的设计
4．1蒸汽伴热系统
4．1．1仪表伴热用蒸汽宜设置独立的供汽系统。
对于少数分散的仪表保温对象，可按具体情况供汽。
4．1．2蒸汽伴热系统包括总管、支管（或蒸汽分配器X伴管及管路附件。
总管、支管（或蒸汽分配器）、伴管的连接应当焊接，接点应在蒸汽管顶部。
4．1．3蒸汽伴管及支管根部应安装截止阀。
如图4．1．3。
4．1．4蒸汽总管最低处应设疏水器，特殊情况下应对回水管伴热。
4．2．1每个蒸汽伴热保温系统均宜单独设置一台凝液疏水器。
4．2．2仪表保温用疏水器应安全可靠，安装方便，采用本身带有过滤器并有止逆作用的热动力式疏水器是适宜的。
4．2．3用式（3.2.2）的计算结果即仪表保温用蒸汽耗量，作为计算疏水器的口径依据。
Msh=K·m（4．2．3）
式中Msh--------疏水器的设计排水量，kg/h；
K－一疏水器倍率，综合考虑安全系数和使用系数设定K＝3。
4．3伴管的选择
4．3．1蒸汽伴管宜采用不锈钢管或紫铜管，在条件允许的情况下，应优先采用不锈钢管，其管径可按表4．3．l选取。
4．4总管、支管的选择
4．4.1蒸汽伴热总管和支管应采用元缝钢管。
根据式（3。
2．2）计算出的蒸汽耗量m可作为选用管线内径的依据。
由忘、管或支管流量对照表4．4．1可分别选用相应的总管或支管的管径。
4．5冷凝、冷却回水管的选择
4．5．1回水系统应按下列基本要求考虑：
1各回水管线的冷凝量大致相等;
2各回水系统的压力损夫应尽可能小；
3各并联的回水系统之间的阻力应大致相等；
4一般情况下，应采用集中回水方式，即设置冷凝、冷却回水总管，并将冷凝、冷却回水排放到回水槽内，以保证回水系统不受干扰。
对于伴热点数较少或集中回水有困难时，回水可就近排放至地沟内。
4．5．2蒸汽伴热冷凝回水管径应是纯液相时管径的1．3－2倍。
冷凝液管一般为φ14X2或φ18sX3的钢管。
4．6热水伴热系统
4．6．1仪表伴热用热水宜设置独立的供水系统。
对于少数分散的仪表保温对象，可按具体情况供水。
4．6．2热水伴热系统包括总管、支管、伴管及管路附件。
总管、支管、伴管的连接应当焊接，接点应在热水管底部。
4．6．3热水伴管及支管根部、回水管均应设置截止阀，供水总管应设置排气阀。
4．6．4热水伴管的材质及规格应符合4．3．l之规定。
4．6．5热水伴热总管和支管应采用无缝钢管。
可以通过式（4．6．5）计算出相应的总管
及支管的管径。
式中dn——热水总管、支管内径，mm；
V一—热水耗量，m3／h；
ω一—热水流速（一般取ω＝1．5－3．5），m／s。
4．7电伴热系统
4．7．1电伴热系统一般由配电箱、控制电缆、电伴热带及其附件组成。
附件包括电源
接线盒、中间接线盒（二通或三通、终端接线盒及温控器。
电伴热系统组成如图4．7．l。
4．7．2为精确维持管道或加热体内的介质温度，电伴热带可与温控器配合使用。
1温度控制系统的组成如图4．7．2所示；
2温度传感器应安装在能准确测量被控温度的位置，根据实际需要将温度传感器安装在电伴热带上构成测量电伴热带温度的测量系统，也可安装在环境中构成测量环境温度的测量系统；
3在关键的温度控制回路中宜设置温度超限报警。
4．7．3电伴热系统的供电电源宜采用220VAC50Hz，宜设置独立的供电系统。
供电系统的负荷类别应根据生产过程的实际要求确定。
一般可按本装置仪表工作电源考虑。
系统供电设计应符合《仪表供电设计规定》（HG／T20509）
4．7．4供电系统应具有过载、短路保护措施，每套供电系统应设置单独的电流保护装置（断路器或保险丝），满负荷电流应不大于保护装置额定电流的80％。
供电系统应有漏电保护装置。
4．7．5电伴热系统控制电缆线径应根据系统的最大用电负荷确定，导线允许的载流不应小于电伴热带最大负荷时的1．25倍。
控制电缆的选择与安装应符合《仪表配管配
线设计规定切HG/T20512）之规定。
4．7．6一般情况下，导压管的伴热采用电伴热带伴热，而保温箱可选用定型的电保温箱产品，并且各自独立供电。
4．7．7应用在爆炸危险场所时，应选用符合相应防爆等级的防爆型电伴热带，并且所选用的与电伴热带配套的电气设备及附件，应满足相应的防爆等级，并遵循国家颁布的《爆炸危险场所电气安全规程》之规定。
4．8电伴热带的选型
4．8．1宜选用220VAC50HZ供电产品。
4．8．2宜选用并联结构的恒功率和自限式电伴热带。
4．8．3在要求机械强度高，耐腐蚀能力强的场合应用，应选用加强型电伴热带。
4．8．4应用在爆炸危险场所时，应选用防爆型电伴热带。
4．8．5恒功率电伴热带额定功率宜选择10、20、30、40W／m之规格产品。
4．9电伴热带的规格及长度的确定
4．9．1电伴热带的功率可根据管道热损失量来确定，管道热损失量由式（4．9．1）计算：
Q实＝K1·K2·K3·Q标（4．9．1）
式中Q实一一单位长度管道的实际热损失量，W／m；
Q标一一单位长度管道的标准热损失量，W／m；可通过式（3．1．3）求得，也可查表4．9．1一1得到；
K1一一保温材料导热系数修正值：
查表4．9．1－2得到；
K2——管道材料修正系数：
金属一1；
K3一一环境条件修正系数：
室外＝1，室内＝0．9。
4．9．2根据计算出的单位长度管道的实际热散失量Q实值，对照恒功率电伴热带产品规格表，考虑介质最高维持温度，选取相应功率PO规格的产品。
4．9．3每套系统电伴热带的总长度为管道所需电伴热带的长度，再加上各种管道附
件所需的电伴热带长度及安装所需的电伴热带长度。
L总＝K管·L管十N阀·L阀＋N法·L法十N弯·L弯＋N架·L架十L安（4．9．3）
式中L总——电伴热带的总长度，m；
K管一—电伴热带的缠绕系数（定为实际热散失量Q实与选定的电伴热带功率P。
的比值，K管＝Q实／P。
：
当Q实／P。
＜1时，K管取1；当Q实／P。
＞1时K管取实际值＝；
L管——伴热管道长度，m；
L阀——每个阀门所需电伴热带的长度（定为lm等径管道电伴热带长度与电伴热带的缠绕系数K管和阀门修正系数K阀的积，即L阀＝K管·K阀·lm。
阀门修正系数K阀取值为：
闸阀＝1．3，球阀＝0．8，蝶阀＝0．7，球心阀＝1．2），m；
L法——每个法兰所需电伴热带的长度（定为管道直径DN的2倍，即L法＝2DN），m；
L弯——每个弯头所需电伴热带的长度（定为管道直径DN的1．5倍，即L弯＝1．5DN），m；
L架——每个托架所需电伴热带的长度（定为管道直径DN的4倍，即L架＝4DN），m；
L安——安装用电伴热带的长度（视各种接线盒总数确定，一般每个接线盒留一倍发热节长度），m;
N阀、N法、N弯、N架－－分别为管道阀门、法兰、弯头和托架的个数。
5伴热系统的安装
5．1伴热管线的安装
5．1．1伴热管线应起始于测量系统的最高点，终止于测量系统的最低点。
5．1．2伴热管线通过被伴热的仪表测量管线的阀门、冷凝器、隔离容器等附件时，宜设置活接头。
5．2疏水器的安装
5．2．1在疏水器前后应设置截止阀（冷凝水就地排放时疏水器后可不设置）。
5．2．2流水器都应带有过滤器，否则，应在疏水器与前截止阀间设置Y型过滤器。
5．2．3在疏水器的前截止阀之前设置冲洗管及阀门。
5．2．4在疏水器与后截止阀之间设置检查管及阀门（当冷凝水不回收而就地排放时，可不设置检查管及阀门。
5．2．5对于丝扣连接的疏水器，应设置活接头。
5．2．6若疏水器后冷凝水集合管高于流水器时，应在疏水器的后截止阀与冷凝水上升管之间设置止逆阀（选用热动力式流水器可不设）。
5．3电伴热带的安装
5．3．1一般情况下，电伴热带应安装在仪表管线侧面或侧下方，用耐热胶带将其固定，使电伴热带与被伴热管道紧贴以提高片热效率。
5．3．2并联式恒功率电伴热带安装时严禁交又与叠绕，若螺旋缠绕时，至少应有10mm以上的间隙，以避免交叉处过热影响产品正常使用寿命。
5．3．3接线时，必须保证电伴热带与各电气附件正确可靠地连接，严禁短路，并有足够的电气间隙，对于并联式电伴热带，线头部位的电热丝要尽可能剪短，并嵌入内外层护套之间，严禁与其编织层或残志纷碰．以防漏己或短路。
5．3．4试送电正常，在停电后应进行保温层和防水层施工。
保温材料必须干燥且保证材料的厚度。
5．3．5应用在防爆场所时，电伴热带与其配套的防爆电气设备及附件的安装、调试和运行必须遵循国家颁布的《爆炸危险场所电气安全规程》的有关条文。
5．3．6电伴热系统应对电伴热带编织层及电气附件做可靠接地，接地电阻应小于4Ω。
5．4典型电伴热系统安装示意图
5．4．1压力测量管路电伴热系统安装示意图如图5．4．1。
5．4．2流量测量管路电伴热系统安装示意图如图5．4．2。
5．4．3液位测量管路电伴热系统安装示意图如图5．4．3。
5．4J其它测量管路电伴热系统的安装可参照所列各图及产品说明书。
6保温材料用量计算
6.0.1保温层材料用量（V）按下列公式计算：
V＝πDφδl
Dφ＝d+δl
式中V――保温层材料用量，m3/m;
d――仪表保温管线当量直径，m；
δl――保温层厚度，m。
6.0.2保护层材料用量（A）按下列公式计算:
A=1.3π（d+2δl）
式中A――保护层材料用量，m2/m。
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