水箱管道伴热方案

1.采用标准

    电伴热管道防冻技术是一种国外应用多年，在我国逐渐普及的成熟的水管道及罐体保温防冻施工工艺。其原理是将自控温发热电缆贴附在管道及罐体外侧通电发热，将热量传导给管道及罐体内液体，配合管道外保温层，补偿并保持管道罐体内液体温度到达设计温度水平。

由于自控温发热电缆的芯带原料是具有正温度系数效应的PTC高分子导电聚合物，其特性是能根据环境温度自我调节发热功率（即温度越高功率越低），能够主动适应伴热主体的温度变化，保持伴热主体稳定地维持在设计温度，并且不会发生过热、烧毁等安全事故。

2.项目简介

项目地点：

水箱数量：共套

水箱规格：水箱300立方需保温；

水箱壁厚：壁厚按照XXmm考虑，顶厚按照XXmm

水箱壁外铺设110mm厚岩棉及镀锌钢板；

水箱内存水，要求水温度不冻高于2℃以上，水箱外部极端低温按照零下20℃考虑；

水箱材质为不锈钢.

3.设计依据 

1、《工业设备及管道绝热工程设计规范》（GB502-97）

2、《工业设备及管道绝热工程施工及验收标准》（GBJ126）

3、《电气装置安装工程施工及验收规范》GB50254-96

4、《管道和设备保温、防结露及电伴热》03S401

5、《伴热设备安装》03D705-1

6、《建筑消防设施设计规范》

7、《安全防范工程规范》

8、《消防安全设计规范》

9、《GB-T 19518.2-2004 爆炸性气体环境用电气设备 电阻式伴热器 第2部分 设计、安装和维护指南》

4.设计选型：

  （1）设计标准及规范

 1.项目水平面及立面图

 2.设备保温防结露及电伴热设计图集03S401（91-122页）

   3.建筑设计防火规范GB 50016-2006

   4.GB-T 19518.2-2004 爆炸性气体环境用电气设备 电阻式伴热器 第2部分 设计、 安装和维护指南。

（2）、发热电缆选型及技术参数

1、现场每根伴热带长度为在100米以内，发热电缆原设计使用长度（最大为120米），伴热系统电源电采用就近原则，提供一种发热电缆供参考

低温自控温发热电缆：DBR-P-J发热电缆采用国产PTC原料及外护套技术由河北山依电伴热有限公司生产,15w/米

2、发热电缆回路使用电压为220V±10%

3、发热电缆技术参数：

1：环境参数

工艺罐体管道设计维持温度：≥2℃ 按3℃计算

环境温度：当地冬季最低环境温度为：-20℃（取地方中最低温度）。

室内管道保温材料采用110mm岩棉板，导热系数0.044W/(m℃）（依据03S401）。

2：散热功率计算（罐体）： 

例如，此处计算选用DBR发热电缆，15w/米功率 。

3：计算依据：

依据GB-T 19518.2-2004提供的管道保温热损失计算公式如下：

理论热损失：Q=1.5*q*s

            Q:总的散热量

            q：为每平方米散热量（w/m2）

            S:为容器罐体的表面积（m2）

            1.5：为安全系数

注：水箱尺寸：300立方，高H=1.5米。在铺设110mm厚岩棉及镀锌钢板环境温度-20度，水箱需要维持2度，q=80.59w/m2（查表可得，依据03s401）所以总的散热量

水箱=1.5*{（长+宽）*2+ 长*宽}*q=1.5*(120+200）*80.59=38683（w）

         已知电伴热带米功率为15w/m

        所以；一台水箱电伴热用量为：38683/15=2500米，1台水箱的电伴热用量为2500米。

4、配电及铺设设计；

每台水箱维持2摄氏度需要电伴热热量2500米，设计一台27回路温控箱控制，负载40KW.电伴热100米使用S型缠绕在水箱外表面，缠绕上下间隔10 cm.

5、管道理论热损失：

q  ------ 每单位长度管道的热损失：（W/m）

k  ------ 岩棉保温导热系数 ：0.044W/m ºC（规范03S401内数据）

  ------ 散热综合保险系数： 1.2（规范GB-T 19518.2-2004内保险数据为1.1-1.25，此处选用1.2）

Tp  ------ 要求管道维持温度：≥5℃

Ta  ------ 最低使用环境温度：-20ºC（本地区冬季历史最低环境温度）

D1  ------ 保温层内径： （雨水管管道外径）

D2  ------ 保温层外径： 

带入上述公式计算：

5.1 发热材料

根据现场环境及罐体内介质温度要求，电伴热产品，根据不同的伴热温度，选用各种不同温度区间的伴热产品，为了使电伴热系统完全符合本项目使用，选用低温阻燃自控温伴热带结构如下：

电缆结构

1、铜芯导线:7×0.50

2、导电塑料层:高分子PTC材料

3、绝缘层:改良性聚烯烃

4、屏蔽层:金属编织，覆盖密度80%

5、护套层:阻燃聚烯烃

1) 环境温度：最高维持温度65℃（能够使被伴热体系维持到的最高温度）

         最高暴露温度85℃（电热带所能承受的最高温度，超过此温度工作性能将会下降或破坏）                             

         最高表面温度65℃/105℃（良好绝热条件下，额定电压下工作时伴热电缆表面能达到的最高温度）

2) 额定电压：AC220V

3) 施工环境温度：最低：-10℃ 

4) 额定功率：15W/m  

5) 泄露电流：<0.25mA

6) 热稳定性：由10℃至99℃间来回循环300次后， 电缆发热量维持在90％以上。

7) 弯曲半径：20℃室温时为25.4mm 

              -10℃低温时为35.0mm 

1） 绝缘电阻：电缆长度100m，环境温度75℃时，用2500VDC摇表摇试1分钟，绝缘电阻(导线与屏蔽间) 最小值为 120MΩ。

5.1 保温材料

保温材料用岩棉材料特性及对施工影响如下；

保温层用良好的岩棉板，A级不燃性防火保温材料，较 高的抗压和抗拉伸强度、较低的吸水和吸湿性、尺寸稳定性良好、不会产生热膨胀或收缩、耐老化等优点，需安装防护层使用。

5.3环境型温度控制器

1)环境型温度控制器的设置地点由工程主体设计单位确定，在设计无要求时，应设置在变电站室内昼夜环境温度变化最大的地点。(温度控制器由感温探头和温控器主体两部分组成，温控探头考虑搁置在罐体保温层与罐体之间，检测罐体实际温度

2)环境型温度控制器应能就地显示当前环境温度，同时能将采集的环境温度传至电源控制箱。

3)环境型温度控制器的探测灵敏度为0.1℃。

4)环境型温度控制器宜距地1.5m进行安装，其0.5m内应有固定标识

5.4安装与固定

1)发热材料的缠绕（包裹）应能满足在额定功率下，系统保护体内液体不会被冻结。

2)发热材料应每隔1m与被保护体进行固定。

3)固定材料为不可导电的难燃材料。

4)电加热电缆应紧贴管道表面，以利散热。

5)安装电加热电缆应采用铝箔胶带粘贴，一则增大散热面，有利于热传导；二则方便安装。每隔八十公分，用夹筋胶带将电加热电缆径向固定，然后将胶带用力抹压，使电加热电缆平整粘贴在管道表面。

6)电加热电缆配电系统应具有过载、短路、漏电保护功能。

7)该管线保温应用于变电站高压场所，需考虑其防爆安全性能指标，选用防爆型温控器、防爆电源接线盒与尾端附件。

6.保温层与保护

1)保温材料选为岩棉，厚度为110mm。

2)安装好伴热电缆后，检测电缆标称电阻及 对地绝缘，并进行通电测试。

3)保温层必须经过中间验收合格后方可安装。

4)保温层安装完成后应外包保护层，保护层不得采用易燃材料。

5)在保护层安装完成后，每隔10m标有“内有电伴热  请小心拆卸”字样。

图1. 水箱发热电缆缠绕示意图

7、安装工艺

7.1、安装要点

7.1.1发热电缆的安装必须符合当地有关的电气安装规范。

7.1.2电气设备和控制设备均须进行外观检查，有变形、有裂纹，器件不全又无法修复的，不能使用。

7.1.3电伴热系统安装前，管道作业必须全部施工完毕，并经做渗水试验检查合格。

7.1.4发热电缆的弯曲半径必须不小于发热电缆自身直径的六倍。

7.1.5发热电缆承受的张力不能超过25kg。

7.1.6发热电缆绝不能放置在管道较锋利的边缘。严禁踩踏发热电缆，在任何时候都应小心保护发热电缆。

7.1.7安装发热电缆前，更重要的一项是检查管道是否损坏或滴漏。

7.1.8发热电缆在管道上的连接固定必须以不破坏发热电缆为前提。

7.1.9在安装现场环境温度低于-30℃时，发热电缆不宜安装。电伴热带安装完成后，必须核查发热电缆绝缘电阻，并接通临时电源确定发热电缆发热后才能交付验收。

7.2、安装程序

7.2.1安装前的准备工作

7.2.2技术准备

查看设计图纸，确认发热电缆及配件配备齐全，并与设计相一致。

7.2.3施工准备

7.2.4系统安装并验收完毕。

Ⅰ管道均已安装完毕，并且按相关安装规范渗水并验收完毕。

Ⅱ检查管道外表面确认无毛刺、锐角，以免在安装时对发热电缆造成损坏。

7.2.5与其它专业协调，确保安装过程中与其它专业无冲突。

7.3 发热电缆安装步骤

7.3.1由电源处开始安装，发热电缆端头应甩在电源盒处（先不接电）。

7.3.2沿管道铺设电伴热带，按以下方式铺设;缠绕敷设或直线铺设

7.3.3检查及调试

检查发热电缆外观是否完好无损；

测试绝缘电阻；

通电测试发热电缆是否可以正常工作；

记录测试结果；

注意避免损伤发热电缆。

施工完毕后立即对电伴热带进行绝缘测试。

7.3.4系统测试

检查所有发热电缆及所有相关配件都已正确安装。

将全部回路的空气保护开关断开。

用摇表检测每个回路并作好记录。

通过测试检查系统启动是否自如。

系统测试完毕后填写测试验收报告。

8、电伴热原理及产品阻燃性能

   利用发热电缆的发热原理，根据设计确定需要的安装热负荷，选择适当型号的发热电缆，将其按设计要求铺设在管道上，辅以带有高精度温度传感器的温度控制器来控制管道温度，将温度传感器的控制点放置在管道的最不利位置，当探测点的温度低于设定值时，发热电缆启动；当温度超过设定的限值时，温度控制器自动切断电源，系统停止工作。

   阻燃性方面，进国家电线电缆检测中心氧指数测试数据体现。氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧，一般认为氧指数＜22属于易燃材料，氧指数在22---27之间属可燃材料，氧指数＞27属难燃材料。 本产品氧指数测试结果为52，对应建筑材料燃烧性能的级别中B1级（难燃材料）应满足并高于该等级。

9、质量保证

我公司保证提供的自控温伴热带是全新优质产品，质量符合国家相关标准，完全满足管道电伴热的各项要求。

安装施工严格执行生产厂家的产品说明和要求，以及国家相关规范和北京市现行的技术验收规范，保证系统安全、可靠。

我公司对自控温伴热带提供2年质量保证期。

10、售后服务承诺

1．在质保期内，我公司免费提供维修服务（不包括人为原因导致的质量问题及不可抗力的因素造成损毁）；

2．质量保证期内人为原因导致的质量问题，我公司负责修复，（不包括不可抗力之因素造成损毁）仅收取成本费；

3．质量保证期后，我公司继续提供售后服务，双方可另行签订服务协议；

4．我公司实行产品售后回访制，在冬季前对产品进行使用回访，提供使用指导、咨询和维修服务。

5.在保修期内，如系统出现故障，我公司维修人员保证自接到电话起24小时内赶到现场进行维修，以保证客户的使用

6.此方案专为大有新能源设计安装使用。期待与您的合作！