Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электрлік жылу ізін салу, жылу лентасы немесе беттік қыздыру – жылу ізін салу кабельдерін пайдалана отырып, құбырлар мен ыдыстардың температурасын сақтау немесе көтеруге арналған жүйе. Іздік жылыту құбырдың бойымен тікелей жанасқан электрлік қыздыру элементі арқылы жүзеге асырылады. Құбырдан жылу шығынын азайту үшін әдетте жылу оқшаулағышпен жабылады. Элементпен тудырылған жылу құбырдың температурасын сақтайды. Іздік жылыту құбырларды мұздан қорғауға, ыстық су жүйелерінде тұрақты ағын температурасын ұстап тұруға немесе қоршаған орта температурасында қатып қалатын заттарды тасымалдауға арналған құбырлар үшін процестік температураны сақтауға қолданылуы мүмкін. Электрлік іздік жылыту кабельдері бумен жылыту жүйесіне балама болып табылады, егер бу қол жетімді болмаса немесе қажет болмаса.
Electric heat tracing, heat tape or surface heating, is a system used to maintain or raise the temperature of pipes and vessels using heat tracing cables. Trace heating takes the form of an electrical heating element run in physical contact along the length of a pipe. The pipe is usually covered with thermal insulation to retain heat losses from the pipe. Heat generated by the element then maintains the temperature of the pipe. Trace heating may be used to protect pipes from freezing, to maintain a constant flow temperature in hot water systems, or to maintain process temperatures for piping that must transport substances that solidify at ambient temperatures. Electric trace heating cables are an alternative to steam trace heating where steam is unavailable or unwanted.
Даму
Электрмен іздік жылыту 1930 жылдары басталды, бірақ бастапқыда арнайы жабдықтар болмады. Минералды оқшауланған кабельдер жоғары ток тығыздығында жұмыс істеп, жылу өндірді, ал басқару жабдықтары басқа салалардан бейімделді. 1950 жылдары минералды оқшауланған кедергілік жылыту кабелі енгізілді, содан кейін, далада қажетті ұзындыққа кесілетін параллель типті жылыту кабельдері қолжетімді болды. Өзін-өзі шектейтін термопластикалық кабельдер 1971 жылы сатуға шығарылды. Іздік жылыту жүйелерін басқару жүйелері 1970 жылдары капиллярмен толтырылған шамды термостаттар мен контакторлардан бастап, 1990 жылдары орталықтандырылған бақылау мен мониторинг қажет болатын ірі жүйелерде желілік компьютерлік басқаруға дейін дамыды. Электрмен іздік жылыту жүйелерін жобалау және орнату кезінде қолданылатын халықаралық стандарттарға IEEE 515 және 622 стандарттары, британдық BS 6351 стандарты және IEC 60208 стандарты кіреді.
Electric trace heating began in the 1930s but initially no dedicated equipment was available. Mineral insulated cables ran at high current densities to produce heat, and control equipment was adapted from other applications. Mineral insulated resistance heating cable was introduced in the 1950s, and parallel type heating cables that could be cut to length in the field became available. Self limiting thermoplastic cables were marketed in 1971. Control systems for trace heating systems developed from capillary filled bulb thermostats and contactors in the 1970s to networked computerized controls in the 1990s, in large systems that require centralized control and monitoring. International standards applied in the design and installation of electric trace heating systems include IEEE standards 515 and 622, British standard BS 6351, and IEC standard 60208.
Мұздатудан қорғау
Әрбір құбыр немесе ыдыс температурасы қоршаған орта температурасынан жоғары болғанда жылу жоғалтады. Жылу оқшаулауы жылу жоғалту жылдамдығын азайтады, бірақ оны толығымен жоймайды. Трассалық жылыту, жоғалған жылуды берілген жылумен теңестіре отырып, температураны қатып қалмайтын деңгейде ұстайды. Әдетте, термостат температура белгіленген мәннен (әдетте 3 °C мен 5 °C аралығында) төмен түскенде қосылады, бұл мән көбінесе "белгіленген нүкте" деп аталады. Термостат температура басқа белгіленген мәннен (әдетте, белгіленген нүктенің 2 °C жоғары) көтерілгенде трассалық жылытуды өшіреді.
Every pipe or vessel is subject to heat loss when its temperature is greater than ambient temperature. Thermal insulation reduces the rate of heat loss but does not eliminate it. Trace heating maintains the temperature above freezing by balancing heat lost with heat supplied. Normally, a thermostat is used to energise when it measures temperature falling below a set temperature value usually between 3 °C and 5 °C and often referred to as the 'setpoint'. The thermostat will de energise the trace heating when it measures temperature rising past another set temperature value usually 2 °C higher than the setpoint value.
Құбырлар мен төбелерді мұздан тазарту
Қыс айларында мұзды еріту үшін жылу сызықты кабельді шатырларға немесе су жинағыштарға орналастыру. Су жинағыштарда қолданғанда кабельдің мақсаты су жинағыштарды мұздан немесе қардан толық тазарту емес, тек шатырдан еріген судың төмен ағып, құбырлар арқылы түсуіне кедеріссіз жол жасау.
Placement of heat trace cable on roofs or in gutters to melt ice during winter months. When used in gutters the cable is not meant to keep the gutters free of ice or snow, but only to provide a free path for the melted water to get off the roof and down the downspout or drain piping.
Температураны сақтау
Ыстық сумен жабдықтау құбырларын да іздестіруге болады, сондықтан шүғылаларға ыстық су жеткізу үшін айналымдық жүйе қажет емес. Тізбекті қыздыру және жұмыс істейтін ортаның температурасына сәйкес дұрыс жылу оқшаулаудың үйлесімі жылу тепе-теңдігін қамтамасыз етеді, онда тізбекті қыздырудан шығатын жылу құбырдан шығатын жылу шығынына теңеседі. Өзін-өзі шектейтін немесе реттегіш қыздыру таспалары жасалған және бұл қолданыста өте тиімді. Осыған ұқсас принцип төмен температурада қатып қалуы мүмкін сұйықтықтарды тасымалдайтын құбырларға да қолданылады, мысалы, қара шайыр немесе балқыған күкірт. Қыздыру элементтерінің температурасын бақылау құбырлардың бітелуін болдырмауға көмектеседі. Тізбекті қыздырудың өнеркәсіптік қолданылу салалары – химия өнеркәсібі, мұнай өңдеу зауыттары, атом электр станциялары, азық-түлік фабрикалары. Мысалы, балауыз 70°C-тан төмен температурада қата бастайтын материал, бұл температура әдетте қоршаған ауа температурасынан әлдеқайда жоғары. Сондықтан құбырдың және оның ішіндегі материалдың суынуын болдырмау үшін құбыр сыртқы жылу көзімен жабдықталуы керек. Тізбекті қыздыруды бу арқылы да жасауға болады, бірақ бұл үшін бу көзі қажет, және орнату мен пайдалану қиын болуы мүмкін. Зертханаларда материалтану саласындағы зерттеушілер үлгіні изотропты түрде қыздыру үшін тізбекті қыздыруды қолданады. Олар жылу энергиясын басқару үшін вариакпен бірге тізбекті қыздыруды пайдалана алады. Бұл термодинамикалық қасиеттерді, мысалы, жылулық кеңеюді өлшеу үшін затты баяу қыздырудың тиімді тәсілі.
Hot water service piping can also be traced, so that a circulating system is not needed to provide hot water at outlets. The combination of trace heating and the correct thermal insulation for the operating ambient temperature maintains a thermal balance where the heat output from the trace heating matches the heat loss from the pipe. Self limiting or regulating heating tapes have been developed and are very successful in this application. A similar principle can be applied to process piping carrying fluids which may congeal at low temperatures, for example, tars or molten sulfur. Hit temperature trace heating elements can prevent blockage of pipes. Industrial applications for trace heating range from chemical industry, oil refineries, nuclear power plants, food factories. For example, wax is a material which starts to solidify below 70 °C which is usually far above the temperature of the surrounding air. Therefore, the pipeline must be provided with an external source of heat to prevent the pipe and the material inside it from cooling down. Trace heating can also be done with steam, but this requires a source of steam and may be inconvenient to install and operate. In laboratories, researchers working in the field of materials science use trace heating to heat a sample isotropically. They may use trace heating in conjunction with a variac, so as to control the heat energy delivered. This is an effective means of slowly heating an object to measure thermodynamic properties such as thermal expansion.
Кавитацияға қарсы мақсат
Қалың сұйықтықты қыздыру оның тұтқырлығын төмендеткендіктен, құбырлардағы шығындар азаяды. Осылайша, қолда бар таза оң сору басы (қысым айырмасы) артады, нәтижесінде сорғылағанда кавитация пайда болу қаупі төмендейді. Дегенмен, сұйықтықтың бу қысымын тым көтеруге болмайды, себебі бұл қолда бар басқа күшті кері әсер етеді, мүмкін болатын пайданы басып тастауы мүмкін.
As heating a thick fluid decreases its viscosity, it reduces losses occurring in a pipe. Therefore, the net positive suction head (pressure difference) available can be raised, decreasing the likelihood of cavitation when pumping. However, care must be taken not to increase the vapour pressure of the fluid too much, as this would have a strong side effect on the available head, possibly outweighing any benefit.
Тұрақты электр қуаты "сериясы"
Сериялы жылыту кабелі жоғары кедергілі сымнан жасалған, оқшауланған және көбінесе қорғаныш қаптамамен жабылған. Ол белгілі бір кернеумен қуаттандырылады және сымның кедергісінен пайда болатын жылу энергиясын бөліп шығарады. Мұндай жылытқыштардың кемшілігі – егер сым өзімен-өзі кесісіп кетсе, қызып, жануы мүмкін. Олар белгілі бір ұзындықта шығарылады және оларды орнату орнында қысқартуға болмайды. Сонымен қатар, кабельдің кез келген жеріндегі ақау бүкіл кабельдің жұмысын тоқтатуы мүмкін. Артықшылығы – олар көбінесе арзан (пластмассалық жылытқыштар болған жағдайда) немесе, минералды оқшауланған жылыту кабельдері сияқты, өте жоғары температураға төтеп бере алады. Минералды оқшауланған жылыту кабельдері процестік құбырларда жоғары температураны сақтауға немесе жоғары температуралы бу құбырлары сияқты қатты қызып кететін құбырларда төмен температураны ұстауға өте ыңғайлы. Әдетте, сериялы элементтер ұзын құбыр желілерін қыздыру үшін қолданылады, мысалы, ұзын мұнай құбырлары және мұнай өңдеу зауыттарындағы тиеу құбырларының портында.
A series heating cable is made of a run of high resistance wire, insulated and often enclosed in a protective jacket. It is powered at a specific voltage and the resistance heat of the wire creates heat. The downside of these types of heaters is that if they are crossed over themselves they can overheat and burn out, they are provided in specific lengths and cannot be shortened in the field, also, a break anywhere along the line will result in a failure of the entire cable. The upside is that they are typically inexpensive (if plastic style heaters) or, as is true with mineral insulated heating cables, they can be exposed to very high temperatures. Mineral insulated heating cables are good for maintaining high temperatures on process lines or maintaining lower temperatures on lines which can get extremely hot such as high temperature steam lines. Typically series elements are used on long pipe line process heating, for example long oil pipe lines and quay side of load pipes on oil refineries.
Тұрақты ваттты қуат
Тұрақты ваттты кабель бірнеше тұрақты электр қуаты аймақтарынан тұрады және екі оқшауланған параллель шиналық сымдардың айналасына жұқа жылыту элементін орау арқылы жасалады. Содан кейін өткізгіштердің кезектесіп жақтарында оқшаулауда ойық жасалады. Жылыту элементі әдетте ашық өткізгіш сымға дәнекерленеді, бұл кішкентай жылыту тізбегін жасайды; бұл кабельдің ұзындығы бойына қайталанады. Содан кейін шиналық сымдарды жерге қосудан ажырататын ішкі қаптама болады. Коммерциялық және өндірістік кабельдерде резеңкеден немесе тефлоннан жасалған қосымша сыртқы қаптама қолданылады. Бұл жүйенің сериялық элементтерге қарағанда артықшылығы – егер бір кішкентай элемент бұзылса, жүйенің қалған бөлігі жұмыс істей береді. Екінші жағынан, кабельдің зақымдалған бөліктері (әдетте 3 футке дейінгі аралық) суық болып қалуы мүмкін және осы бөлімде мұз қатуына әкелуі мүмкін. Сондай-ақ, бұл кабель параллель тізбегі болғандықтан, оны далада қажетті ұзындыққа дейін кесуге болады. Алайда, тізбек кабельдегі соңғы аймаққа ғана жететіндіктен, орнату кезінде құбыр желісінің соңынан сәл артық орнату қажет. Тұрақты ваттты немесе кез келген жылу қадағалау кабелін орнату кезінде кабельді өзіне-өзі жабуға немесе тигізуге болмайды, себебі ол қызып кетуіне және жануына әкелуі мүмкін. Тұрақты ваттты кабель әрқашан кабельдің қуаттылығын басқару үшін термостатпен орнатылады, бұл оны өте сенімді жылу көзіне айналдырады. Бұл кабельдің кемшілігі – көптеген тұрақты ваттты кабельдер шиналық сымдарға дәнекерленген қосылымдары жоқ, керісінше, қысыммен бекітілетін контактілерді пайдаланады, сондықтан кабельді өңдеу және орнату кезінде пайда болатын бос қосылымдар салдарынан суық тізбектерге бейім.
A constant wattage cable is composed of multiple constant electric power zones and is made by wrapping a fine heating element around two insulated parallel bus wires, then on alternating sides of the conductors a notch is made in the insulation. The heating element is then normally soldered to the exposed conductor wire which creates a small heating circuit; this is then repeated along the length of the cable. There is then an inner jacket which separates the bus wires from the grounding braid. In commercial and industrial cables, an additional outer jacket of rubber or Teflon is applied. The benefits of this system over series elements is that should one small element fail then the rest of the system will continue to operate, on the other hand damaged sections of cable (usually 3 ft span) will stay cold and possibly lead to freeze ups on said section. Also, this cable can be cut to length in field due to its parallel circuitry, however, due to the circuit only running to the last zone on the cable, when installing on site you normally have to install slightly beyond the end of the pipe work. When installing constant wattage, or any heat tracing cable, it is important to not overlap or touch the cable to itself as it will be subject to overheating and burnout. Constant wattage cable is always installed with a thermostat to control the power output of the cable, making it a very reliable heating source. The disadvantage of this cable is that most constant wattage cables do not have soldered connections to the bus wires but press on type contact and are therefore more prone to have cold circuits due to loose connections caused by cable manipulation and installation.
Өзін-өзі реттеу
Өзін-өзі реттейтін жылу ізін байлайтын таспалар – температураға қарай кедергісі өзгеретін кабельдер. Кабельдің белгіленген температурасынан төмен болғанда кедергісі төмен, ал белгіленген температурадан жоғары болғанда кедергісі жоғары болады. Кабель температурасы белгіленген мәнге жеткенде, кедергі максималды деңгейге жетеді, нәтижесінде жылу беру тоқтатылады. Бұл кабельдерде электр тогын өткізетін, бірақ көп жылу шығармайтын екі параллель жетек сым қолданылады. Олар жартылай өткізгіш полимерге ендірілген. Бұл полимер көміртегімен қанықтырылған; полимер элементі қызғанда, ток ағыны азаяды, сондықтан кабель энергияны үнемдейді және жүйеге қажет болған жерде және уақытта ғана жылу мен қуат жеткізеді. Кабельдер өндіріліп, содан кейін сәулелендіріледі, көміртегінің мөлшері мен дозасын өзгерту арқылы әртүрлі шығыс сипаттамаларына ие әртүрлі таспалар жасауға болады. Бұл кабельдің артықшылығы – оны қажетті ұзындықта кесу мүмкіндігі. Ол тұрақты қуатты кабельге қарағанда мықтырақ және сенімдірек, өзін-өзі қыздырып алмайды, сондықтан оны қиыстырып өткізуге болады, бірақ мұндай орнату дұрыс емес. Өзін-өзі реттейтін және тұрақты қуатты жылу кабельдерінің ең жоғары рұхсат етілген температурасы бар, яғни олар жоғары температураға ұшыраса, таспа зақымдануы мүмкін және оны жөндеуге болмайды. Сонымен қатар, өзін-өзі шектейтін таспалар суық стартта индукциялық моторларға ұқсас жоғары кіріс тогына ұшырайды, сондықтан жоғары қуатты контактор қажет.
Self regulating heat tracing tapes are cables whose resistance varies with temperature low resistance for temperatures below the cable set point and high resistance for temperatures above the cable set point. When the cable temperature reaches the set point, the resistance reaches a high point, resulting in no more heat being supplied. These cables use two parallel bus wires which carry electricity but do not create significant heat. They are encased in a semi conductive polymer. This polymer is loaded with carbon; as the polymer element heats, it allows less current to flow so the cable is inherently power saving and only delivering heat and power where and when required by the system. The cables are manufactured and then irradiated and by varying both the carbon content and the dosage then different tape with different output characteristics can be produced. The benefits of this cable are the ability to cut to length in the field. It is more rugged, and much more reliable than a constant wattage cable; it cannot over heat itself so it can be crossed over, but it is bad practice to install tape in this way. Self regulating and constant wattage heating cables have specific maximum exposure temperature, which means that if they are subject to high temperatures then the tape can be damaged beyond repair. Also self limiting tapes are subject to higher inrush currents on cold starting up similar to an induction motor, so a higher rated contactor is required.
Электрмен жабдықтау және басқару
Тез жылу кабельдері бір фазалы немесе (топтар бойынша) үш фазалы қуат көздеріне қосылуы мүмкін. Қуатты контактор немесе қатты күйді контроллер арқылы басқарылады. Өзін-өзі реттейтін кабель үшін, егер жүйе суық күйден іске қосылса, қуат көзі жоғары бастапқы жылыту тогын беруі тиіс. Контактор немесе контроллерге температураны дәл сақтау қажет болған жағдайда термостат қосылуы мүмкін, немесе жай ғана қолайлы ауа райында мұздан қорғау жүйесін тоқтатуы мүмкін. Электрлік жылу жүйелерінде адамдар мен жабдықты қорғау үшін жерге ағу (жерлік ақау немесе RCD) құрылғылары болуы қажет. Жүйе дизайны ағымның азаюын қамтамасыз етуі керек, бұл кез келген жеке жылыту тізбегінің ұзындығын шектеуі мүмкін.
Trace heat cables may be connected to single phase or (in groups) to three phase power supplies. Power is controlled either by a contactor or a solid state controller. For self regulating cable, the supply must furnish a large warm up current if the system is switched on from a cold starting condition. The contactor or controller may include a thermostat if accurate temperature maintenance is required, or may just shut off a freeze protection system in mild weather. Electrical heat tracing systems may be required to have earth leakage (ground fault or RCD) devices for personnel and equipment protection. The system design must minimize leakage current to prevent nuisance tripping; this may limit the length of any individual heating circuit.
Басқару жүйесі
Үш фазалы жүйелер желідегі бір жерде орналасқан термостатпен басқарылатын үш фазалы "тікелей қосылым" стартеріне ұқсас контакторлар арқылы қуаттандырылады. Бұл температураның тұрақты сақталуын және желінің артық қызуына немесе суынуына жол бермейді. Егер жылу өшірілгеннен кейін желі қатып қалса, оны еріту үшін жылыту элементтерін пайдаланып біраз уақыт қажет болуы мүмкін. Бұл үш фазалы жүйелерде "автотрансформатор" арқылы кернеу жоғарылатылып, нәтижесінде ток күші артығырақ беріледі, соның арқасында жылыту элементтері күштірек қыздырылады. Көтеру жүйесі әдетте таймерде жұмыс істейді және белгілі бір уақыт өткен соң "қалыпты" күйге қайта оралады.
The three phase systems are fed via contactors similar to a three phase motor 'direct on line' starter which is controlled by a thermostat somewhere in the line. This ensures that the temperature is kept constant and the line does not overheat or underheat. If a line becomes frozen because the heating was switched off then this may take some time to thaw out using trace heating. This thawing out is done on the three phase systems by using an 'auto transformer' to give a higher voltage, and consequently higher current, and make the trace heating elements a bit hotter. The boost system is usually on a timer and switches back to 'normal' after a period of time.