В системах электрообогрева для различных объектов промышленных предприятий и гражданского сектора достаточно часто требуется решить задачу поддержания требуемой температуры с заданной точностью для того, чтобы обеспечить необходимые показатели технологического процесса. При этом в некоторых случаях качество поддержания температуры является определяющим фактором стабильности показателей производства, что в свою очередь определяет качество выпускаемой продукции на предприятии. Особенно данное требование актуально для предприятий нефтегазовой отрасли, химической и нефтехимической промышленности, а также предприятий пищевой промышленности.
Задачи по поддержанию температуры
Защита от замерзания продукта на объекте обогрева
В любом продукте в той или иной степени присутствует определенное количество воды, которая имеет свойство замерзать при отрицательных температурах, и таким образом, продукт, содержащий воду, при понижении температуры замерзнет. Требуемая температура для защиты от замерзания устанавливается в районе +3..+5 °С. Цель данного вида обогрева - не допустить кристаллизации продукта с последующим повреждением стенок (явление размораживания) емкости для его хранения или трубопровода для его перекачивания, а также сопутствующего технологического оборудования (насосы, фильтры, задвижки и так далее).
Защита от загустевания продукта на объекте
Требуемая температура при этом может варьироваться в широких пределах в зависимости от физических и химических свойств продукта (вязкости, кристаллизации, плавления, температуры перехода из одного состояния в другое и так далее). Например, для шоколада данный показатель температуры должен быть на уровне +40..+45 °С, а для мазута в среднем не ниже +70..+90 °С. Целью данного вида обогрева является обеспечение беспрепятственной транспортировки продукта из одной точки в другую, снижение нагрузки на насосное оборудование, поддержание транспортных магистралей в рабочем состоянии, а также уменьшение числа аварийных ситуаций.
Поддержание технологической температуры оборудования на объекте
Требуемая температура определяется параметрами технологического процесса. В данном случае к точности поддержания температуры предъявляются повышенные требования, поэтому целью данного вида обогрева является обеспечение ее точности на всех участках технологического процесса, чтобы выпускаемый продукт был стабильного заданного качества.
Безопасное хранение продукта
Требуемая температура здесь зависит от условий хранения продукта, отраженных в соответствующих документах, и его физических и химических свойств. Требуемая температура здесь также может варьироваться в широких пределах. Целью поддержания температуры является обеспечение сохранности продукта, его эксплуатационных свойств, продление срока его годности, его консервация в условиях длительного хранения.
Схемы электрического обогрева резервуаров.
Особенности поддержания температуры объекта
На первый взгляд может показаться, что задача поддержания температуры довольно простая, однако, и она имеет ряд особенностей:
На поддержание температуры тратится гораздо меньше энергии, чем при разогреве продукта
Задача поддержания температуры - обеспечить требуемую температуру стенки объекта, то есть компенсировать расходы тепла в окружающую среду из-за разницы температур объекта и окружающей среды. Система обогрева, рассчитанная на поддержание температуры выводит объект на заданную температуру, а затем обеспечивает ее поддержание, кратковременно включаясь при необходимости при понижении температуры объекта. Затраты на обогрев при этом существенно меньше, чем при разогреве продукта от одной температуры до другой, соответственно мощность электроустановки, питающей систему обогрева, рассчитанную на поддержание температуры будет меньше, чем при разогреве продукта.
Поддержание температуры - это длительный процесс
По сути поддержание температуры это разогрев продукта за достаточно длительное время, которое может занимать даже осенне-зимне-весенний период, когда температура окружающей среды ниже 0 °С. Поэтому оборудование, применяемое для поддержания температуры должно иметь большой срок службы.
Обогрев должен использоваться совместно с теплоизоляцией
Если поддерживать температуру объекта без теплоизоляции, то расходы на ее поддержание будут очень большими. Чем больше разность температур между требуемой и температурой окружающей среды, тем больше будут расходы, так как тепло, создаваемое нагревателем (например, греющим кабелем), будет уходить помимо самого объекта еще и в окружающую среду. В случае применения теплоизоляции поверх обогреваемого объекта большая часть тепла от нагревателя будет уходить на поддержание температуры объекта и лишь незначительная часть в окружающую среду. Расчеты показывают, что использование теплоизоляции позволят сократить тепловые потери в 10 и более раз по сравнению с потерями при ее отсутствии. При длительном процессе обогрева как в случае с поддержанием температуры затраты без использования теплоизоляции будут несоизмеримо больше, чем покупка самой теплоизоляции.
Примеры теплоизоляции резервуаров при монтаже электрообогерва.
Процесс поддержания температуры должен обеспечиваться автоматикой
Скорость нагрева объекта зависит от многих факторов, в числе которых физические свойства самого объекта (габаритные размеры, материал, вид продукта, его количество, инерционные свойства и так далее), температура окружающей среды, мощность нагревателя, теплоизоляция и так далее. Поэтому для точного поддержания температуры необходимо применение автоматики для управления этим параметром. Это могут быть терморегуляторы, специализированные контроллеры или операторская станция на безе персонального компьютера. Общее у них одно - такая автоматика считывает показания о температуре объекта с датчиков температуры, установленных в нужных контрольных точках, сравнивает эти показания с заданным значением и формирует управляющий сигнал, который включает или отключает обогрев. Без применения автоматики точность поддержания требуемой температуры будет очень низкой.
Шкафы управления обогревом.
Применение греющего кабеля для поддержания температуры
Саморегулирующийся и резистивный нагревательный кабель широко применяется для систем электрообогрева с поддержанием температуры. Ввиду того, что мощности системы обогрева на поддержание температуры небольшие, применение греющего кабеля имеет преимущества по сравнению с другими видами электрообогрева:
1. Греющий кабель является распределенным источником тепла с небольшой удельной мощностью Вт/м, что позволяет "закрывать" им достаточно большие площади обогрева по сравнению, например, с ТЭНами.
2. Греющий кабель располагается преимущественно на поверхности обогреваемого объекта (на стенке), что наиболее выгодно решает задачу компенсации разницы температур обогреваемого объекта и окружающей среды, то есть задачу поддержания требуемой температуры.
3. Для поддержания температуры трубопроводов применение греющего кабеля является единственно возможным решением. Никакой другой способ не может сравниться с данным решением по энергоэффективности и функциональности.
4. В случае применения для поддержания температуры саморегулирующегося греющего кабеля отсутствует необходимость в применении большого количества контрольных точек для измерения температуры, так как данный тип кабеля из-за своих физических свойств локально изменяет мощность тепловыделения в зависимости от температуры нагрева различных участков.
5. Применение саморегулирующего греющего кабеля уменьшает расходы на эксплуатацию и обслуживание, так как уменьшается вероятность перегрева объекта, а также уменьшается энергопотребление при увеличении температуры объекта.
В настоящее время, система электрообогрева на основе греющего кабеля является самой востребованной для решения задачи поддержания температуры на объекте как наиболее полно удовлетворяющая всем основным требованиям, которая предъявляет данная система.
Примеры использования греющего кабеля на поддержание температуры объекта
- Защита от замерзания емкости, резервуара, трубопровода с водой или водосодержащим продуктом. Температура поддержания +5 °С.
- Защита от загустевания шоколада при перекачивании по трубопроводу производственного цеха. Температура поддержания не ниже +45 °С.
- Поддержание технологической температуры трубопровода со смолой при производстве. Температура поддержания не ниже +55 °С.
- Хранение дизельного топлива в резервуаре. Температура поддержания не ниже -10 °С.
Полезные статьи
- Рассчитаем требуемую мощность
- Подберем кабель и крепления, подходящий для Вашего объекта
- Порекомендуем удобную систему управления