配管工程规范电伴热设计导则1.docx
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配管工程规范电伴热设计导则1
第一章总则
第二章电伴热型式简介
第一节电热带
第二节挠性电热板
第三章电伴热设计和选型
第一节电伴热的应用范围
第二节电伴热的选用原则
第三节热损失计算
第四节电伴热产品选型及长度确定
第四章电伴热的安装
第一节电伴热带的安装
第二节挠性电热板的安装
第五章电热带的施工
第一节电热带施工的一般要求
第二节电热带施工前的准备
第三节电热带的施工
第四节保温工程
第五节施工注意事项
第六章挠性电热板的施工
第一节挠性电热板施工的一般要求
第二节挠性电热板施工前的准备
第三节挠性电热板的施工
第七章设计文件
第一章总则
第1.0.1条本导则适用于石油化工装置中对伴热有特殊要求的场合。
第1.0.2条电伴热仅适用于二区防爆场所和非防爆区域。
第1.0.3条本导则与国标、部标有矛盾时，按国标、部标的规定执行。
第二章电伴热型式简介
第一节电热带
第2.1.1条串联式电热带
串联式电热带如一般的两条发热的电阻丝一样，在每条电阻线上包有两层聚四氟乙烯树脂（铁弗龙树脂TEFLON－RESIN）绝缘材料，也可在其外围加不锈钢补强网。
此种电热带绝缘性佳，且富有耐药品性及耐腐蚀性，本身重量轻，易于施工，可用于二区防爆危险场所。
但此种电热带是依其长度的长短而改变其输电功率的。
现场施工配管的实际长度往往与配管设计长度不同，因此在电热带敷设前，必须确实地对此电热带的输电功率与现场配管的实际长度认真核实。
这是选择此种电热带不便之处。
串联式电热带见图2.1.1
图2.1.1串联式电热带构造图
第2.1.2条并联式电热带
并联式电热带又称恒功率型电热带。
此种电热带可避免串联式电热带在选用设计上的不便之处。
并联式电热带又分为单相供电和三相供电方式。
单相并联式电热带是在两条平行的电源导线上，包覆一层电气绝缘性能佳且具有耐热性及柔软性的树脂，在其周围缠绕可发热的镍铬丝，再在其上加一层绝缘材料而成。
电热丝与电源导线构成许多并联相等的单元发热节，从而形成一个连续的发热体。
当接通电源后，电热带单位长度上功率相等，电热带长度愈长，输出电功率愈大。
所以它消除了串联式电热带需预制长度的缺点，又能任意切割。
单相并联式电热带构造见图2.1.2-1。
图2.1.2-1单相并联式电热带构造图
三相并联式电热带是在单相并联电热带基础上的发展。
它是采用A．B．C三根铜线作电源导线，外包电绝缘层，发热电阻丝均匀缠绕于三根电源导线绝缘层外。
每隔一定间距将电阻丝与电源导线连接，形成发热电阻回路。
发热电阻连接在整个电热带的长度上，分别依次为AB发热电阻，BC发热电阻，CA发热电阻，反复循环，形成一个连续的发热体。
此种结构保持了电热带能任意切割，而每米发热量恒定。
三相并联式电热带构造见图2.1.2-2。
1．2．3：
A相B相C相电源线4：
电源线绝缘层5：
发热电阻丝6．7．8：
电源线和电阻丝连接头
9：
外护套绝缘层10：
铜丝编织外护套
BC发热电阻AB发热电阻CA发热电阻
铜丝编制层接地
图2.1.2-2三相并联式电热带构造图
第2.1.3条温度自控式电热带
温度自控式电热带又称自限式电热带，此种电热带系随温度的上升，电流量递减，输电动率也随之减小而能自身控制温度的电热带。
这种电热带的构造是在两条平行的电源导线间包复一发热体，该发热体是随温度变化而电阻值显著变化的一种柔性的特殊半导体材料。
当被伴热物料温度升高时，发热体电阻值上升，电流下降，放热量减小，输电功率下降。
当被伴热物料温度降低时，发热体电阻值下降，电流上升，放热量增加，输电动率增加。
借此原理，可稳定地控制物料的输送温度。
由于电热带上的每一点都具有上述温度控制功能，所以不会有整体或局部过热的危险性。
温度自控式电热带构造见图2.1.3-1
图2.1.3-1温度自控式电热带结构图
管道温度℃
图2.1.3-2自控式电热带温度——输电功率图
第2.1.4条上述串联式、并联式及温度自控式电热带皆适用于二区防爆场所，且可与温控器配套使用。
第二节挠性电热板
第2.2.1条对小型贮槽、容器类设备最适合采用电加热板伴热。
电热板是电阻发热体与接地格子以涂有耐热橡胶的玻璃纤维布包复，经高温高压成型。
它具有柔软、质轻、耐腐蚀及耐水性能。
厚度为2.3mm～3.2mm。
在-28℃的低温时也不失其柔软性而易于施工。
电热板适用在120℃以下的贮槽及容器类的保温伴热，且可与温控器配套使用。
第2.2.2条电热板施工简单，将电热板上涂以可传热的粘着剂，压在槽壁上，然后以铝胶带固定即可（铝箔上涂有粘结剂称铝胶带）。
一块电热板只需20分钟即可安装完毕。
第2.2.3条电热板适用于二区爆炸危险场所。
电热板的构造图见图2.2.1-1及图2.2.1-2。
图2.2.1-1电热板外形图
图2.2.1-2电热板结构示意图
第三章电伴热设计和选型
第一节电伴热的应用范围
第3.1.1条随着石油化学工业的不断发展，对化工物料伴热温度的严格控制，采用电伴热的方式日益为人们所重视。
以下几种情况可选用电伴热方式：
一、管道直径较小，且配管复杂；
二、物料的输送温度控制要求严格；
三、不能就近得到蒸汽；
四、非金属管道或防腐非金属衬里管道；
五、蒸汽伴热施工困难之处。
第3.1.2条电伴热带可使用在管道、贮槽、容器等各种表面上，且可适用于下述环境：
工区爆炸危险场所和非爆炸危险场所；
含有腐蚀性介质的环境；
在石油化学工业中，电伴热常用于下述几种范围：
一、燃料油、化学药品或热水等保温伴热；
二、一般管道防冻；
三、严格控制作业温度的液体管道伴热；
四、贮罐保温伴热；
五、塑料管伴热；
六、贮罐分水包防冻；
七、仪表管道伴热。
第二节电伴热的选用原则
第3.2.1条电热带一般用于管道伴热，也可以缠绕在小型容器上伴热。
电热板用于贮槽、容器的保温伴热。
第3.2.2条串联式电热带由于其设计功率必须在施工前与现场配管实际长度进行核实，常常引起设计修改，一般不宜选用。
第3.2.3条并联式电热带
并联式电热带有普通型和加强型。
加强型电热带是在普通型电热带外层再包复一层绝缘材料。
它的机械强度高、防腐力强。
但导热性能略低于普通型电热带。
它适合埋地或有腐蚀气体的场合。
产品特点：
a.单位长度功率相等，不能自行调节温度。
在使用时不能超过电热带产品最高的耐热温度，否则会引起电热带绝缘材料早期老化或损坏。
b.由于单位长度功率相等，因此，它能在现场任意切割，施工方便，但应避免电热带交叉。
c.为保证伴热效果，应尽可能与温控器配套使用。
供电箱内开关具有过载、短路、接地漏电保护。
当表面温度超过设定值时，温控器能发出讯号或跳开电源开关。
d.电热带的伴热长度可以按单点电源、单向输出设计，也可以按单点电源双向输出设计。
不同生产厂家、不同型号及规格的电热带其允许的最大伴热长度是不同的，应符合生产厂的产品说明。
第3.2.4条温度自控式电热带
产品特点：
a.温度自控式电热带相当于若干并联电阻，使用时可以任意长度切割。
b.虽然在同一条管道上，管径不同，保温材料厚度不同，液体流动条件不同，但可以在同一个回路中进行伴热。
c.管道有局部温度变化时，温度自控式电热带可以适应各种不同温度工作。
d.在阀门和管件联接处的外表面可以叠层缠绕，不会使物料过热，也不会引起电热带自身过热和烧毁。
e.可与温控器配套使用，这样更能进一步发挥温度自控式电热带的优越性。
同时当电热带因寿命失效而不能调节温度时，也能防止超过物料的安全输送温度。
f.便于设计选用，尤其是对热损失计算、施工较难的工程。
g.温度自控式电热带伴热的长度一般不超过80米。
这是因为伴热过长，起动电流过大（一般为正常工作电流的6～7倍），供电困难。
第3.2.5条挠性电热板：
产品特点：
a.安装方便。
对老设备改造，不必破坏容器原有的全部保温层，仅需在粘贴部位打开部份保温层。
b.适应性强，不管容器形状、规格如何，挠性电热板均能使用。
c.可与温控器配套使用。
注意：
如果罐体内为热敏感物料（即不能承受高温）或罐体为非金属材料（如玻璃纤维、聚乙烯等），勿随便使用电热板。
若要使用须与生产厂取得联系。
第三节热损失计算
第3.3.1条管道做热计算
伴热的意义是利用电热带产生的热量来补偿管道散失到环境的热量，以维持管道的温度。
为了计算管道散失到环境的热量，应确定以下几个参数：
TM——管道内流体必须维持的温度℃；
TＡ——当地最低的环境温度℃
（历年一月份平均最低温度平均值）；
管道尺寸；
保温层种类和厚度；
管道是在室内或室外，地上敷设或埋地敷设。
上述参数确定后，可按下述步骤计算管道散失到环境的热量QB：
第一步：
计算温差△T
△T=TM-TA
第二步：
从表3.3.1-1中查出管道单位时间的散热量QB（W／m）。
如果管道在室内，将QB乘上0.9。
如果被伴热管道是塑料管道，由于塑料的导热性远低于金属，应再乘0.6～0.7系数。
第三步：
散热量QB值是以玻璃纤维保温材料计算的，如果使用其它保温材料，应按表2.3.1-2提供的保温系数（f）进行修正。
即：
QT=QB×f
QT是管道真正的单位时间散热量以瓦特／米（W／m）表示，伴热的的就是补偿QT。
保温系数表3.3.1-2
导热系数
保温材料
保温系数（w/m℃）10℃时
玻璃纤维（GlassFibre）
1.00.036
矿渣棉（MineralorRoekWool）
1.060.038
矿渣毡（MineralFiberBlanket）
1.200.043
发泡塑料（FoamedElastomer）
1.220.044
聚氨酯（RigidCellularPolyurethane）
0.970.035
硅酸钙（CalciumSilicateBlock）
1.600.056
第3.3.2条设备散热计算
设备伴热宜选用电热板。
所需挠性电热板的块数与罐体的表面积及罐体安装使用场所、保温层材质、厚度等因素有关。
计算公式如下：
n=Ｑ·Ａ/N
式中：
n——所需挠性电热板的块数（取整数）；
Q——被加热罐体的热损耗率（w／m2）。
与罐体安装场所，保温层材质及厚度有关，查表3.3.2-1。
A——被加热罐体的表面积（m2），查表3.3.2-2。
N——所选用的挠性电热板的功率（w）。
注：
①表3.3.2-1的热损耗率Q是以玻璃纤维保温材料计算的，如果使用其它保温材料应按表3.3.1-2提供的保温系数（f）进行修正。
方法同第3.3.1条第三步。
②与表中参数不同时，可用插入法求得。
罐体的隔热层热损耗率Q计算表表3.3.2-1
维
护
温
度
（℃）
5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
120
38
50
75
100
125
150
35.91
28.07
19.27
14.64
11.86
9.92
40.15
31.39
21.54
16.43
13.26
11.09
48.79
38.14
26.18
19.97
16.12
13.53
57.77
45.08
30.95
23.60
19.05
15.99
66.89
52.20
35.90
27.33
22.06
18.52
76.39
59.62
40.9331.16
25.16
21.12
86.02
67.14
46.10
35.09
28.38
23.79
95.92
74.87
51.41
39.17
31.66
26.52
106.08
82.81
56.87
43.37
35.02
29.35
116.63
91.06
62.49
47.65
38.48
32.25
127.38
99.46
68.31
52.05
42.03
35.23
149.77
116.97
80.36
61.24
49.45
41.45
温度:
-40℃
风速:
15m/s
最
低
厚
度
38
50
75
100
125
150
12.13
9.53
6.58
5.06
4.07
3.40
16.42
12.79
8.83
6.79
5.46
4.57
25.16
19.61
13.53
10.32
8.37
7.00
34.00
26.61
18.29
13.95
11.31
9.46
43.25
33.72
23.26
17.68
14.34
11.99
52.61
41.18
28.31
21.60
17.45
14.65
62.24
48.72
33.49
25.56
20.61
17.34
72.27
56.47
38.83
29.63
23.03
20.10
82.47
64.45
44.31
33.82
27.32
22.94
92.95
72.65
50.05
38.12
30.80
25.86
103.72
81.15
55.86
42.56
34.38
28.87
126.31
98.85
68.00
51.81
41.89
35.15
温度:
-10℃
风速:
15m/s
环
境
温
︵
毫
米
︶
38
50
75
100
125
150
8.23
6.37
4.48
3.51
2.83
2.37
16.71
13.16
9.26
7.13
5.74
4.88
25.15
20.05
14.10
10.86
8.88
7.43
34.45
27.37
19.08
14.69
12.02
10.05
43.73
34.74
24.41
18.65
15.25
12.76
53.30
42.33
29.75
22.90
18.58
15.66
63.41
50.16
35.24
27.13
22.01
18.56
73.61
58.45
40.90
31.37
25.54
21.53
94.95
75.40
52.56
40.45
32.93
27.67
温度:
+20℃
无风速
度
罐体材料：
金属保温材料：
玻璃纤维
罐体面积（A）计算表，单位：
m2表3.3.2-2
A
罐
体
直
径
（m）
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
1.0
8
14
22
31
42
54
68
84
100
1.5
10
17
25
35
47
60
75
91
109
2.0
12
20
29
40
52
66
81
98
117
2.5
14
22
32
44
57
72
88
106
125
罐
3.0
16
25
36
48
62
78
95
114
134
3.5
18
28
40
53
68
84
102
121
142
体
4.0
20
31
43
57
73
90
109
129
151
4.5
22
34
47
62
78
96
115
136
159
高
5.0
24
36
50
66
83
102
122
144
167
5.5
26
39
54
70
88
108
129
151
176
度
6.0
28
42
58
75
94
114
136
159
184
6.5
30
45
61
79
99
120
142
167
192
︵
7.0
32
48
65
84
104
126
149
174
201
m
7.5
34
50
68
88
109
132
156
182
209
︶
8.0
35
53
72
92
114
138
163
189
217
8.5
37
56
76
97
120
144
170
197
226
9.0
39
59
79
101
125
150
176
204
234
9.5
41
61
83
106
130
156
183
212
242
10.0
43
64
86
110
135
162
190
220
251
注：
表中的表面积A已考虑补偿额外热损耗。
第四节电伴热产品选型及长度确定
第3.4.1条电伴热带的选型依据
不同的生产厂家，其电热带产品规格、型号、特性是不相同的。
应根据生产厂提供的产品说明书选型。
选择电热带的型号和长度应根据以下几项参数：
Tc——管道最高持续性的操作温度（℃），一般考虑为管道内流体需维持的温度TM（℃）。
Ti——管道偶然性的最高操作温度（℃），例如蒸汽、热水或热油扫线时的温度。
QT——管道在TM温度时每米的散热量（根据第三节计算）。
供电电压
一般区或危险区ü
ý电热带结构选型
化学环境þ
阀门、法兰和管架的数目与种类
需要伴热的管道的长度
第3.4.2条电伴热带功率的确定
在电热带产品样本申给出了电热带的功率，即安装在管道上时每米电热带放出的热量。
选择时要确认放热量应等于或大于管道散热量QT。
在选用温度自控式电热带时，由于该种电热带的放热曲线是一条向右下倾斜的曲线，如下图；
所以电热带的功率应为管道维持温度下的功率。
应注意，样本中给出的放热曲线都是在金属表面上，外面包覆了保温层时的放热曲线。
如果是在塑料管或其它材质管道上，应与生产厂联系取得放热曲线或按第3.3.1条进行估算。
如果发现每米管道的散热量大于所选用的电热带放热量时，可采用以下办法来解决。
一、加厚保温层；
二、采用导热系数较低的保温材料；
三、在管道上装两条或更多条电热带；
四、采用缠绕法。
第3.4.3条计算所需电伴热带总长度
一个电源所能联接的最大电热带长度定义如下：
L1＋L2＋L3≤最大电热带长度
电热带总长计算如下：
一、管道部分
在计算管道部分需要的电热带时，如果电热带每米放出的热量足够补偿管道单位散热量，电热带长度与管道长度相同，另外要预留一米长供接电源使用。
如果电热带的单位放热量少于管道单位散热量，就需要增加电热带数目或采用缠绕方式。
当采用缠绕方式时，每米管道电热带的长度等于每米管道散热量除以每米电热带的放热量之值。
电热带缠绕的间距L，按其管径查表3.4.3-1。
例如：
管道散热量为24w／m，电热带放热量（功率）为20w／m，则比值为1.2。
在DN50管道上电热带缠绕的间距为300mm。
电热带长度为1.2m/m·管道。
电热带间距
（L＝mm）表3.4.3-1
管径
每米管子所需电热带米数
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1″
250
170
140
110
100
11/4″
310
210
170
140
130
11/2″
350
240
190
160
140
2″
430
300
240
200
180
21/2″
520
360
290
240
210
3″
630
430
350
290
260
31/2″
720
490
390
330
290
4″
800
560
440
370
330
5″
990
680
550
460
400
6″
1180
810
650
550
480
8″
1520
1050
840
710
620
二、弯头部分
每个弯头需电热带长度等于管道公称直径（m）的两倍。
三、法兰部分
每个法兰需电热带长度等于管道公称直径（m）的三倍。
四、阀门部分
每个阀门需要的电热带长度按表3.4.3-2确定
单位（m）表3.4.3-2
连接型式
公称直径
15
20
25
40
50
65
80
100
150
200
250
300
螺纹
0.15
0.28
0.30
0.45
0.60
法兰
0.30
0.45
0.60
0.60
0.75
0.90
1.05
1.50
2.40
3.30
4.30
5.00
对夹
0.30
0.45
0.60
0.75
0.90
1.05
1.10
1.20
1.20
1.50
五、管架部分
每个管托处需要的电热带长度等于管托的宽度的2倍加500mm。
每个U型管卡处需要的电热带长度等于管子外径周长。
以上五部分之和即为计算所需的电热带总长度。
然后配上适当的配件（见产品说明），则电伴热带系统选型即告完成。
如果电热带的总长度超过产品规定的伴热长度，则应设两个或多个供电电源。
第3.4.4条挠性电热板选择（用于设备伴热）
首先根据产品样本中挠性电热板的规格确定型号，再按第3.3.2条的公式算出所需挠性电热板的块数。
第3.4.5条泵
泵需要的电热带长度按泵进口尺寸及连接型式也使用表3.4.3-2确定，其确定值乘以2即为泵需要的电热带长度。
第四章电伴热的安装
第一节电热带的安装
第4.1.1条电热带的伴热系统概貌
电热带伴热系统一般包括电源接线盒、温包及温度控制器、电热带、终端及其配套的紧固件。
电伴热系统概貌如图4.1.1所示。
图4.1.1电伴热系统概貌
终端处可以安装接线盒，盒内安装指示灯，以根据指示灯判断电热带的工作状况。
第4.1.2条电热带的安装示意图
1条电热带温包2条电热带
温包
3条电热带4条电热带
温包
温包
图4.1.2-1电热带平行敷设方式
如果采用缠绕方式，间距按表3.4.3-1或有关的产品说明。
温包可设于管道水平中心线上方45°角内的两圈电热带之间。
电热带电热带
电源接线
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