电伴热课件.doc.pdf

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1、电伴热运行可靠性性能分析及应用 电力工程部塔里木运行项目部桑南站 一、电伴热应用情况介绍： 电伴热作为给设备过冬提供保障的保温材料，已经在塔里木油田几个作业区得到了广泛应 用，个别作业区的冬防保温全部依赖电伴热带。2005 年投产的桑吉作业区桑南站使用了电 伴热作为冬防保温材料。桑南站的使用量为5 多千米。 到目前为止已经使用了五年有余，已 发现多处绝缘损坏现象，甚至发生短路烧毁电伴热的现象，根据此情况希望各站主管和桑吉 作业区领导将电伴热进行更换。 二、电伴热平稳运行的重要性： 随着电伴热带的大量使用，克拉、 桑吉和英买作业区冬防保温全部依赖电伴热带，所以电 伴热带的安全平稳运行是这几个作业

2、区冬季能否安全平稳运行的重要保障。最近桑南站电伴 热出现了一系列问题， ，给桑南站的冬季安全运行带来了极大的隐患。运行时间越长出现的 问题就越多， 一方面要保障桑南站、桑转、 解站和吉拉克站的冬季安全运行就必须保障电伴 热带的安全运行；另一方面电伴热带价格昂贵，这给作业区增加了昂贵的成本。如何确保电 伴热带的安全平稳运行，已成为迫不及待的问题。 三、电伴热带运行中出现的问题： 1、桑吉作业区使用的电伴热带均为10QTVR2-CT 220V 、VLQTVR2-CT 380V 的电伴热带， 产地为中国。 厂家承诺使用寿命五年。电伴热系统经过几年的运行后都出现下 列问题： 1） 、安装不规所造成的各

3、种问题: (1) 、安装的电伴热带没有紧贴保温设备管壁安装，以及没有按规定方法缠绕( 图 1, 图 2) ， 导致这些电伴热带没有起到伴热效果，无法达到需求的伴热效果。 图 1 图 2 （2） 、安装人员装保温层时, 在打孔时 , 将伴热带打穿( 图 3) ，导致开关跳闸。 图 3 （3） 、制做电伴热首头不合规范(图 4) ，导致开短路跳闸。 图 4 钻头打穿 不合 规范 （4） 、电伴热安装未考虑防水，尾端进水( 图 5)短路，导致开关跳闸。 图 5 （5） 、施工人员在安装电伴热接线盒时，没考虑接线盒进水的进水的可能，造成接线盒进水 结冰 ( 图 6)，最终造成端子排短路。 图 6 （6

4、） 、在包保温铁皮时，电伴热没有完全固定好，造成伴热带与保温铁皮相互磨损，最终 造成伴热带破损(图 7)短路。 尾端进水短 路 进水接冰短 路 破损 图 7 2） 、一些在2004 年、 2005 年安装使用的电伴热带出现了工作不正常，发热效果低，达 不到工艺的保温效果。 （该现象大面积出现） 3） 、同一根电伴热带出现一段热一段不热等现象。 4） 、弯曲的电伴热出现了不热的现象。 5） 、电伴热老化速度快。 2、 桑吉作业区电伴热带使用型号为：电伴热型号 : 10QTVR2-CT 220V 、 VLQTVR2-CT 380V 出现的问题为： 1） 、电伴热短路造成着火。 2） 、同一根电伴热

5、带出现一段热一段不热等现象。 3） 、使用时间长的电伴热带发热效果降低。 4） 、电伴热接线盒容易进水，造成伴热工作不正常。 5） 、安装时将绝缘层损坏。 四、问题分析 1、自限式电伴热带工作原理： 图 8 自限式电伴热带内部都是相当于无数个发热电阻的并联回路（图 8） 组成自调控发热内芯。 从下图中的“冷、暖、热”区域可以看出在低温时导通路径增多，从而允许更大的电流流经 母线，在高温时聚合物扩张，导通路径减少，从而减少了伴热线的功率输出（图9） 。 图 9 自限式电伴热带结构 2、对电伴热带取样（桑南站电伴热带） 取样原则： 将运行中的电伴热和新的电伴热中各抽取1 根进行比较测试。 测试工具

6、： 摇表； 测试环境：室内室温、防水、破坏下测试。 测试方法： 1）把电伴热带按新和运行中的分组测试。参与测试的电伴热带的初始长度均 为 3 米， 直接在伴热带的摇表测试，依次测试所截取电伴热带在不同长度(3 米 2 米 1 米) 情况的电阻。测试结果如下（一）表格： 2) 将电伴热带按新和运行中的分组测试。参与测试的电伴热带接通电源，将 其放入水中，运行两小时后，测试温度并摇其绝缘电阻。测试结果如下（二）表格： 一、电伴热带抽样测试数据( 绝缘 ) 序号运行新 型号60FSEW2-CT 10QTVR2-CT 220V 功率60W/m 60W/m 电阻 (3 米长、欧姆 ) 116.2 50

7、电阻 (2 米长、欧姆 ) 156.5 75 电阻 (1 米长、欧姆 ) 284 147 二、电伴热带抽样测试数据（防水、温控） 序号运行新 型号60FSEW2-CT 10QTVR2-CT 220V 功率60W/m 60W/m 温度22.1 38.5 电阻120.3 55 小结 :同一根 1米长的电伴热带截成2段的测试电阻值存在明显差异的数据为加粗字体。 电阻值较大的电伴热带其弯曲程度也很大（图12） 。进一步剖开电伴热带，从最内层的黑色 半导体材料看不出弯曲情况（图13） ，只能通过最外层的红色保护层看出该伴热带曾经弯曲 过。同时发现在测量过程中，绕曲伴热带会对测量值产生较大影响。反映出一条

8、伴热带的不 同段的电阻值相差非常大。 从最外面看，弯曲比较明显，影响比较大。 图 12 剖开表皮，最里面的半导体材料未见异常 图 13 3、经过以上数据分析和讨论得出以下结论： 1) 、使用时间对电伴热带伴热效果有影响 测试结果显示新的电伴热带与说明书比较相对正常。从测试数据可以看出，相同长度的 电伴热带，新的电阻值明显比旧的要低；而且使用时间越长，电阻值增加越大，伴热效果降 低。进一步分析得出原因是使用了大功率的FSE60电热带，如在零下30时，维持1 寸管 道至 40时，需要的功率是17.6w/m，而 60FSE电伴热带此时的功率输出为40w/m。在零上 25时，维持1 寸管道至40只需要

9、4.1w/m，因此管道温度会在多余功率的输出下不断增 长，这会使电伴热带的寿命在持续高温下很快减少。存在以下可能性：电伴热带使用后逐渐 老化，导致电阻逐年增大，伴热效果达不到工艺要求。 2) 、温度上限不同对伴热效果有影响 温度上限为80、 85、 100相同长度的电伴热带电阻值不同，即伴热效果也不相同。 由于是抽样调查，而且样本的使用情况不尽相同，现场没有新的80、 85的伴热带，无 法进行进一步对比。 3) 、电伴热带弯曲程度不同导致电阻值不同（电伴热带弯曲度过大，发热效果不好。） 将 2005 年电伴热带截成不同的2 段，其中弯曲程度较大，电阻值为 1520 欧姆。 基本没有 弯曲， 电

10、阻值为 680 欧姆。 测试结果显示弯曲程度大的相应的电阻值也比较大。在安装过程 中，由于伴热需要，部分电伴热发生弯曲，剧烈的弯曲电热带，会造成电热带内半导体材料 结构发生变化和损坏，从而改变了电阻，影响了电流输出，使发热量减少。电伴热带半导体 材料的内部结构可能发生畸变，致使电伴热带的电阻值增大，导致伴热效果显著下降。 4) 、电伴热不能用高温吹扫和不能给高温设备保温（电伴热带自身不能受高温） 经常使用高压蒸汽吹扫后的电伴热带不热。原因电伴热带悬空，没有紧贴罐壁， 固定电伴 热的耐高温纤维带有发黄的迹象，明显受过高温。 所以电伴热电阻值变得很大，造成发热功 率严重衰减。 针对桑南站的电伴热保

11、温介质有温度的伴热进行了现场检查，电伴热带表面没有特别变 化，但管线内介质温度很高，大概有60，根据测算，到4 月时，外界温度达到20以上 时，则电伴热带所承受的温度就会高于规定的温度，造成电伴热带损坏，也是造成电伴热带 着火的原因之一。 5) 、部分电伴热存在两端热，中间不热的现象的原因。 原因是电热带与管道一段接触一段不接触，不接触管道的一段电热带裹在保温层里要比接 触管道的一段电热带热很多。也有使用超负荷的电热带的原因造成电伴热两端热中间不热的 现象，如60FSE电伴热带在80时还有14W/M的输出，产生高温。为了电伴热与管道的良 好接触， 按规定最少每30MM 要用耐高温纤维带固定，使

12、伴热带温度有效向管道和罐体传导。 6) 、电伴热温度高时，绝缘皮发胀原因。 当电伴热带高温时内带的直径会收缩变小，所以外套会发生发胀现象。 7) 、电伴热短路和接线盒进水 施工接线不规范，造成电伴热接线盒进水造成短路，现场接线盒很多没有接屏蔽线是造成 电伴热短路着火的重要原因。 五、针对电伴热带运行中的问题项目部技术人员研究的改进措施 1、改变电伴热带首尾端的制作方式 2、改变电伴热带缠绕方法 3、对罐体电伴热带敷设方式进行改造 4、改变电伴热接线盒接线方法 5、更换部分电伴热 6、通过技术人员现场培训，加强对维护人员电伴热相关知识的培训。 7、制定电伴热带的验货、使用、测试、维护的制度。 六

13、、措施的实施 2010 年五月桑吉作业区检修时组织员工对全厂电伴热进行了检查和处理主要进行了如 下工作： 1、改变电伴热带缠绕方法 电伴热带敷设裸露在外部，导热面与管线接触面小，影响电伴热带的热传导性能，影响 保温效果。 电伴热带敷设时用铝包带固定，提高导热接触面积，提高电伴热带的发热效果和设备的 保温效果，减少电伴热的弯曲度。 2、对罐体电伴热带敷设方式进行改造 现在的敷设方式 电伴热带敷设裸露在外部，导热面与管线接触面小，影响电伴热带的热传导性能，影响 保温效果 改造后的敷设方式 电伴热带敷设时用铝包带固定，提高导热接触面积，提高电伴热带的发热效果和设备 的保温效果 3、改变电伴热接线盒接

14、线方法 改造前 屏蔽线缠绕不符合规范，接线盒密封不严密，容易渗入雨水导致短路故障 改造后（图26） ： 按规范长度将屏蔽线接好，接线盒加强密封，避免渗入雨水导致短路故障现象发生。 4、更换部分性能下降的60FSE2-CT 60w/m 电伴热带： 依据现场的测试的数据，将电伴热回路直流电阻在100 欧姆以上的电伴热带更换。由于 这些回路的伴热带使用年限长，性能下降，可能会出现温热或者热度达不到工艺要求的情况， 特别是电阻值在1K以上的伴热回路不太热的情况更多。 6、加强人员培训 1) 、验货工作： 电伴热到现场后水电队组织专人进行下列检查： （1） 、外观检查观察表面有无划伤。 （2） 、伴热带

15、应保持缠绕在卷盘上直到工作现场需要。 （3） 、电伴热堆叠不要超过3 层。 （4） 、 清除电伴热周围的尖锐物，远离焊接操作或其他可能造成伴热带外层机械损伤的活动。 （5） 、进行绝缘检查，最小电压为500vdc 的试验电压对电伴热到金属屏蔽网或护套进行绝 缘检测。受检验的绝缘阻抗不得小于20 兆欧。 2) 、电伴热带安装前的检测： 安装电伴热之前要进行下列检查并做好记录： （1） 、必须检验电伴热带无损坏，需进行连续性检验以及绝缘检验，用最小电压为500vdc 的试验电压对电伴热到金属屏蔽网或护套进行绝缘检测。受检验的绝缘阻抗不得小于20 兆 欧。 （2） 、 配套的电伴热电气控制柜必须有文

16、件证明所有配线、布局以及功能均正确并已通过测 试。 （3） 、安装之前需验证设计电伴热的数据，伴热带的类型和使用电压。 （4） 、施工人员首先测出被伴热的管线长度或检查罐子和容器的尺寸。 （5） 、 施工人员首先对伴热物体的表面进行清理，保证需加热设备表面的光滑，无尖锐边缘， 无焊接，无水泥结块和其他危害电伴热表面的东西。 （6） 、 施工人员根据施工现场的实际情况设计并标志全部回路供电点，特别注意系统中任何 超温设备的位置。 3） 、电伴热的安装： （1） 、保证电伴热带尽可能与被加热表面良好接触 （2） 、电伴热过度保温不太好，应尽量避免超过伴热带性能要求。（怎么评估） （3） 、 针对每

17、个回路应该有后备保险丝或微型回路断路器保护，容量要符合电伴热带的冷启 动电流。（电伴热控制柜的开关容量） （4） 、 连接完成后专业人员必须在进一步处理前测试所有电缆的连续性和绝缘阻抗，测试用 工具为最小电压为500vdc 的试验电压对电伴热到金属屏蔽网或护套进行绝缘检测。受检验 的绝缘阻抗不得小于20 兆欧。 （5） 、根据电伴热长度用万用表进行直流电阻测试，并估算是否在正常范围内。 （6） 、直管线安装的电伴热带 将直行伴热带敷设在管道的下半部（底部三分之一的区域），但需避免在法兰下面和可能 泄漏物料到伴热带上的连接处。尽可能保持伴热带不翻转并带轻微张力。每隔 300mm 缠一圈 半耐高温

18、纤维带将伴热带固定。单一的直线电伴热带通常安装在管道的下部，固定在距离中 心处 300mm 处，多组直线电伴热带应等距离地绕管道安装。电伴热带应有额外的长度以便在 设计上补偿管道装置、阀门等的额外的损耗热量。 （7） 、伴热带在法兰上安装方法 法兰连接处两侧应布置伴热带应尽量靠近法兰，以保证最大的表面接触。为了在将来的法 兰拆除检修过程钟避免机械损伤以及满足额外的热损失，要留的够松， 通常在法兰上流程一 个小环。为了避免泄漏带来的危害，不要把伴热带从法兰下部6 点钟的位置穿过。 （8） 、伴热带在阀门上安装方法 伴热带在缠绕时应该使用“反螺旋”法，即不能缠绕后无法拆除。这样方便阀门检修时拆 除

19、阀门时损坏伴热带。连接处两侧应布置线结并尽量挨近，以保证最大面积的接触。 （9）伴热带在弯管上安装方法 伴热带通常敷设在弯头的外侧部分（即最远侧位置）。 （10） 、电缆的终端处理和接地 电伴热带的终端处理和密封应严格按照产品的规格说明，不要将电伴热带并行的两根导线 连接在一起，这样会引起短路，如果电伴热带需暴漏，要避免全部电缆终端经受潮湿、危害 及其他干扰。电伴热带的金属屏蔽网或护套必须绑定接地系统以确保有效的接地回路。 4） 、电伴热的试运行 在安装完电伴热以及电路配电完成后按照下列步骤进行电伴热试运： （1） 、关闭所有分支电路，检验正常电流。 （2） 、填写每个电路的电伴热带试运行记录

20、，需清楚记录所有检测和试运行的数据。 （3） 、在每一项检测时记录下电绝缘阻抗值。 （4） 、供电 1 小时后记录下所有电压和电流 （5） 、制定电伴热试运行检查表见( 附件一 ) 。 5） 、电伴热的检查和维护 （1）伴热带的最重要的一个参数：绝缘阻抗测试 数值为用 500V直流电摇表， 在电缆导体及外金属护套之间测量，最小不得小于 200M 欧姆的 数值。（否则不可以通电）如数值小于200M欧姆，需要重新检查回路。 (2) 测试回路的直流电阻值 通常伴热带直流电阻数值均小于100欧姆 /10 米。如有发现回路直流电阻数值在1K或500欧 姆以上，说明伴热带有衰减的现象，输出功率即可能降低，伴热带表面温度可能会不太热。 （3） 、周期性的检查应至少每年开展一次。 （4） 、接线盒入口是否进水，接触是否良好。 （5） 、电源和控制电缆是否正确。 （6） 、所有的维护要有详细的记录。 （7） 、电伴热检查和维护 附件一 电伴热检修维护记录卡 安装位置电伴热型号 电伴热功率使用长度 绝缘电阻密封情况 接地情况缠绕方式 断路器仪表板号电伴热工作电压 电伴热导线是否变色控制开关容量 接线是否紧固 检查人：确认人：