一、矿物绝缘加热电缆的施工适宜领域
    1、化学工业:加热管道、容器、罐体等,要求产品在加工过程中保持需要的工艺温度场所。
    2、石油工业:内外原油管道、阀门、装置、油罐加热。
    3、发电站:  燃油电站的油管路、容器供油加热;水电站的管路防冻加热;核电站的水管、阀门及反应堆钠回路预热。
    4、天然气业:气罐水封加热、管道阀门及装置加热、催化反应器中的气体加热、天然气气体品管路加热等。
    5、建筑工业:水泥快速干燥加热、耐火砖的预干燥、住宅和建筑物内部取暖加热。
    6、造船工业:甲板和船舱间防冷凝加热。
    7、农畜产业:家禽家畜养殖暖房防冰、采暖、种植植物生长加热。
    8、城市建设:道路、斜坡、台阶、桥梁、隧道路面等防冰加热;体育运动场、广场、机场跑道等融雪除冰;屋顶、房檐、雨漏等防结冰等场所。
二、矿物绝缘加热电缆的工程设计及选用

 


    矿物绝缘加热电缆发热系统的设计理论主要是:根据被加热物体保持一定的工艺温度需要补偿的热量,配备在允许时间内可产生相同热量的矿物绝缘加热电缆,来保证被加热物体可以保持所需的工艺温度而能正常工作。
    1、设计使用矿物绝缘加热电缆需要提供的参数。
   (1)被加热物质的材质、在管道内的流动速度、起始温度、需保持的工作温度。
   (2)管道或容器的材质、厚度、直径、长度等几何尺寸和相应阀门、弯头、法兰等附件的大小和数量。
   (3)工作环境的最低温度。


   (4)保温材料的材质及厚度。
   (5)工作场所能够提供的电源容量。
    2、各种设施及场所需要的加热热量
   (1)管道类及容器类保温、加热所需量计算方法。
    ①管道保温需要热量计算公式:
    W = 2.72 K ( T - t ) / E log D/d
式中:W—— 管道所需热量  W/m
    K—— 保温层材料的热传导系数 W/m℃
    T—— 需保持的温度  ℃
    t—— 环境温度   ℃
    E—— 效率  一般取值为0.7
    D—— 保温层外径  mm
    D—— 管道外径    mm
    ②管道加热升温需要热量计算公式:
    W =( P * S * C * Q )* T / H * E * 3600
    式中:W—— 管道所需热量  W/m
    P—— 管道重量       kg/m
    S—— 管道比热       J/kg ℃
    C—— 内容物质重量   kg/m
    Q—— 内容物质比热   J/kg ℃
    T—— 需增加的温度   ℃
    H—— 允许升温时间   h
    E—— 效率   一般取值为0.7
    ③管道每个附件相当于管道长度 (米): 见表

  

序号

闸阀

球心阀

球阀

蝶阀

节能阀

法兰

弯头

托架

1

1.3

1.2

0.8

0.7

0.7

2D

1.5D

4D


    注:D为管道的直径
    ④容器保温需要热量计算公式:
    Q = λ(T-t )/δE
式中:Q——容器所需热量      W/m2
    λ——保温材料的导热系数 W/m℃
    T——容器需保持的温度  ℃
    t——工作环境最低温度  ℃
    δ——保温层厚度       mm
    E——效率(一般取0.7)
    ⑤容器加热升温需要热量计算公式:
    W = C * Q * T / 1000 * E * H * 3600
式中:W——容器所需热量      W/m2
    C——容器内容物质重量   kg
    Q——容器内容物质比热   J/kg ℃
    T——增加的温度         ℃
    E——效率 (一般取0.7)
    H——允许升温时间       h
    ⑥升温时的总负荷 = 加热升温需要热量 + 3 / 2 保温需要热量
    ⑦几种保温材料的导热系数和保温系数:

  

序号

保温材料

导热系数(w/m℃)10℃时

保温系数

1

玻璃纤维(管壳、棉毡)

0.036

1.0

2

岩棉(管壳、棉毡)

0.044

1.22

3

矿渣面

0.038

1.06

4

水泥蛭石管壳

0.128

3.6

5

珍珠岩管壳

0.047

1.31

6

硅酸钙

0.054

1.50

7

石棉松绳

0.084

2.33

8

泡沫石棉

0.04~ 0.048

1.11~ 1.33

9

聚氨酯泡沫塑料

0.024

0.67

10

发泡塑料

0.042

1.17


    ⑧设计负荷(W/m)= 升温时的总负荷* F * F K 见下表:
    保温材料的厚度及种类修正系数

  

保温材料的种类修正系数

保温材料的厚度修正系数

序号

保温材料

修正系数(Fk)

序号

保温材料厚度

修正系数(F)

1

软木—烘烤过的板

0.8

1

19

1.2

2

玻璃丝—硬材

0.72

2

25

1.0

3

氧化镁—85%

1.32

3

38

0.79

4

矿物棉—硬材

0.98

4

50

0.63

5

泡沫苯乙烯

0.72

5

75

0.4


   (2)其它场合加热所需的热量。
    ①道路、坡道及机场跑道:125 W/m2;另外在桥面和高架路面地段,考虑到底部损失一些热量,应在上面数字基础上增加25%~30%;一般电缆敷设间距为150 mm。
    ②足球、橄榄球比赛场: 110 W/m2;一般电缆敷设间距为150 mm。
    ③屋顶排水沟:   300 W/m2;一般电缆敷设间距为150 mm。
    ④房屋落水管:   110 W/m2;一般电缆敷设间距为150 mm。
    3、矿物绝缘加热电缆选用:
   (1)选用矿物绝缘加热电缆的总加热功应稍大于设计总负荷(W/m2),但最大不得大于设计总负荷的1.2倍,以免加热功率选取过大而造成温度控制系统的动作频繁,而缩短温度控制系统使用寿命。
   (2)选用矿物绝缘加热电缆时,一般要综合设计负荷、总负荷、电源总容量、被加热设施的几何尺寸、所选矿物绝缘电缆的长度、电缆安装运行,维护的经济性等方面,来确定所选用矿物绝缘加热电缆的连接方式(串联或并联)、供电方式(单相或三相)、电压方式(单相、星形接法220V或三角形接法380V)敷设方式(平行或螺旋缠绕)。
   (3)管道一般选用原则是:6英寸以下内孔的管道配单相 “U”型双回路,用单根加热电缆;6英寸以上内孔的管道配三相星形接法,用三根加热电缆。
   (4)确定矿物绝缘电缆总的供货长度时,一般为了方便安装现场的施工和各种附件处预留,要求订货长度要比计算长度增加5%~10%的余量。
三、矿物绝缘加热电缆的施工及安装
    1、工具准备
   (1)施工工具:电工工具、钢锯、橡胶锤、割管器、斜口钳、喷灯、组锉、卷尺、压线钳。
   (2)测试工具:500V兆欧表、万用表、核相器、测电笔。
   (3)辅助材料:密封胶、热熔胶、不锈钢绑带、干净抹布、铝塑胶带、镀锡铜编织接地线、铜卡子(可自制)及铜芯BV线等。
    2、材料准备
   (1)电缆应有出厂合格证、其规格型号及电压等级应符合设计要求。
   (2)电缆外观完好无损,(无压扁、破损、扭曲及锈蚀现象),有防腐护套的电缆,防腐护套无破损及折裂等损伤。
   (3)各种配套用附件齐全好用并应有明显的规格标记,不应有明显锈蚀,边缘处无毛刺。所有紧固件,均应采用铜制或不锈钢制。
    3、矿物绝缘加热电缆的敷设、安装
   (1)将要安装矿物绝缘加热电缆的设施安装工作结束并经验收合格。
   (2)矿物绝缘加热电缆的敷设、安装应由持有电缆工操作证,并进行过有针对性的培训及安全、技术交底的人员进行操作。
   (3)加热电缆敷设前用500V摇表,进行绝缘电阻摇测,阻值不应小于100MΩ。否则应清除电缆端头处密封胶,并在离电缆两端600mm处,用喷灯向端头处单向烘烤至电缆外表皮微微变色,然后用热熔胶重新密封,等电缆头冷却至室温后重新摇测合格后才能进行施工(或者直接剪去受潮的部分)。
   (4)加热电缆敷设时,应在放线架上放线并根据路径长短,组织人员沿电缆途径间隔准备好,每个转弯处需要有人看护防止电缆打折,严禁在地上及有尖锐突起的表面拖动电缆。电缆在沟内、竖井内其两端处、中间接头处、过管处或可能产生振动的联接用电设备处,均应留有适当的余量,通常要在允许的场合设置“S”形或“Ω”形膨胀弯,其曲率半径R不小于6倍的电缆外径,膨胀弯的做法如下图所示。

 


    要注意加热电缆的弯曲半径应符合产品规定或设计要求,产品无规定或设计未要求时,电缆允许最小弯曲半径见表6。
    如下图矿物绝缘加热电缆允许最小弯曲半径

 

电缆外径D

D<7

7≤D<12

12≤D<15

D≥15

电缆内侧最小弯曲半径

2D

3D

4D

6D


     (5)矿物绝缘加热电缆在管道上安装时:
 


    ①一般安装在管道的下方,用耐高温铝箔胶带粘贴在管道上,并且边敷设边粘贴,并用力压实使之与管道紧密接触,如果是直径较大管道每隔一定距离要用不锈钢卡子固定一次。
    ②采用螺旋缠绕法敷设,会使安装工作和检修变得麻烦,因此在管道上不提倡使用。
    ③对于管道的各种附件在安装电缆时,要充分考虑到日后的可能拆换工作,并要避开附件的正下方以防管内物质渗漏时损坏电缆。
   (6)矿物绝缘电缆在容器上安装时
    ①在容器表面选好合适的固定电缆的方式,有条件的可在表面焊接合适的固定电缆用元件。但无论采用哪种固定方式,都要求电缆必需和被加热表面接触严密。
    ②敷设方式主要推荐螺旋缠绕法敷设和竖立缠绕法两种。
    ③同样对于容器的附件要充分考虑到日后的可能拆换工作,并要避开附件的正下方以防容器内物质渗漏时损坏电缆。

 

 

   (7)矿物绝缘加热电缆在其他使用环境中的安装:
    ①一般采用先铺设金属网作骨架,然后再将电缆固定在金属网上的固定方式来固定电缆。
    ②电缆的敷设间距一般参照电缆的设计图纸规定。
    ③对于矿物绝缘加热电缆与被加热物质直接接触的加热方式,一定要充分考虑电缆的外护套耐腐蚀能力,在加热温度较低情况下可选用外加防腐性护套的电缆。
    4、矿物绝缘加热电缆一般不推荐加接中间接头,但在特殊情况下接头的做法可以参照终端接头的做法。
    5、矿物绝缘加热电缆的试运行
   (1)电缆所有接头已施工完毕;和开关及设备的所有连接已完毕;用摇表复测绝缘电阻不应小于10MΩ,送电后运行24小时无异常现象,可停电进行保温层和防水层施工,保温层和防水层要干燥且要保证其材质和厚度,安装时要注意防止损坏矿物绝缘加热电缆。
   (2)在做防水及保温层时所有的电缆接头都必需裸露在防水及保温层外面,以便于检修。
   (3)保温层和防水层施工完毕后,需挂标示牌并重新测试,测试合格后方可送电,运行24小时后,可以办理工程交接手续,工程宣告完毕。
    6、矿物绝缘加热电缆的安装使用注意事项
   (1)在安装施工时,要仔细小心不能损伤电缆的外护套。
   (2)安装和存放电缆时,要避免化学侵蚀和机械损伤,矿物绝缘加热电缆尽量不要承受过大的拉力,严禁冲击、捶打。
   (3)矿物绝缘加热电缆敷设时要求和被加热物体必需紧密接触并尽量加大接触面积,以接小热量损失并能延长电缆使用寿命。
   (4)矿物绝缘加热电缆敷设时,严禁交叉、重叠、打折以防过热,减少使用寿命。
   (5)敷设矿物绝缘加热电缆的表面要求无油污、杂物及锐利的棱边锐角,若有应打磨光滑,再粘上铝箔胶带以防污染、损坏电缆。
   (6)矿物绝缘加热电缆安装后,严禁电焊、气焊作业以防损坏电缆。

 

2017年04月11日

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来源:华阳技术部

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