Саморегулирующийся греющий кабель принцип работы и применение. Саморегулирующийся греющий кабель: принцип работы, виды и применение

alexxlabРазное
Как работает саморегулирующийся греющий кабель. Какие бывают виды саморегулирующихся кабелей. Где применяются саморегулирующиеся греющие кабели. Как правильно выбрать саморегулирующийся кабель для обогрева.

Содержание

Принцип работы саморегулирующегося греющего кабеля

Саморегулирующийся греющий кабель имеет уникальную конструкцию, позволяющую ему автоматически регулировать тепловыделение в зависимости от температуры окружающей среды. Как это работает?

Основой кабеля является полупроводящая матрица, расположенная между двумя токопроводящими жилами. При подаче напряжения через эту матрицу начинает протекать ток, вызывающий нагрев. По мере повышения температуры сопротивление матрицы увеличивается, что приводит к снижению тока и, соответственно, уменьшению тепловыделения.

Таким образом, кабель сам регулирует свою мощность — в холодных участках он выделяет больше тепла, а в теплых меньше. Это позволяет эффективно и безопасно обогревать различные объекты без риска перегрева.


Основные виды саморегулирующихся греющих кабелей

Существует несколько основных видов саморегулирующихся греющих кабелей, различающихся по конструкции и характеристикам:

  • Бытовые — для обогрева труб, водостоков, теплых полов в жилых помещениях. Имеют мощность 10-30 Вт/м.
  • Промышленные — для обогрева трубопроводов, резервуаров, технологического оборудования. Мощность 30-60 Вт/м.
  • Взрывозащищенные — для применения во взрывоопасных зонах. Имеют специальную конструкцию.
  • Высокотемпературные — способны работать при температурах до 200°C и выше.

Выбор конкретного вида кабеля зависит от условий применения и требуемой мощности обогрева.

Области применения саморегулирующихся греющих кабелей

Благодаря своим уникальным свойствам, саморегулирующиеся греющие кабели нашли широкое применение в различных отраслях:

  • Обогрев трубопроводов и емкостей для защиты от замерзания
  • Поддержание технологических температур в промышленности
  • Обогрев кровли и водостоков для защиты от наледи
  • Устройство теплых полов в жилых и коммерческих помещениях
  • Обогрев дорожек, пандусов, ступеней от обледенения
  • Защита от промерзания фундаментов и грунта

Такие кабели особенно эффективны там, где требуется надежная защита от замерзания при минимальных затратах электроэнергии.


Преимущества саморегулирующихся греющих кабелей

Саморегулирующиеся греющие кабели обладают рядом важных преимуществ по сравнению с другими системами электрообогрева:

  • Автоматическая регулировка мощности обогрева
  • Экономия электроэнергии за счет саморегуляции
  • Невозможность перегрева даже при пересечении нитей кабеля
  • Простой монтаж — кабель можно резать на отрезки нужной длины
  • Высокая надежность и длительный срок службы
  • Безопасность применения во влажных условиях

Эти преимущества делают саморегулирующиеся кабели оптимальным выбором для многих задач обогрева.

Конструкция саморегулирующегося греющего кабеля

Типичная конструкция саморегулирующегося греющего кабеля включает следующие основные элементы:

  1. Токопроводящие медные жилы
  2. Полупроводящая саморегулирующаяся матрица
  3. Первичная изоляция из полиолефина
  4. Оплетка из луженой меди (экран)
  5. Наружная оболочка из полиолефина или фторполимера

Такая конструкция обеспечивает надежную работу кабеля и его способность к саморегуляции. Конкретные материалы могут отличаться в зависимости от назначения кабеля.


Как выбрать саморегулирующийся греющий кабель

При выборе саморегулирующегося греющего кабеля следует учитывать несколько важных факторов:

  • Требуемая мощность обогрева (Вт/м)
  • Максимальная рабочая температура
  • Условия эксплуатации (влажность, агрессивные среды)
  • Необходимость взрывозащищенного исполнения
  • Длина обогреваемого участка
  • Напряжение питания

Правильный выбор кабеля позволит обеспечить эффективный и безопасный обогрев при оптимальных затратах.

Монтаж и эксплуатация саморегулирующихся греющих кабелей

При монтаже и эксплуатации саморегулирующихся греющих кабелей необходимо соблюдать ряд важных правил:

  • Тщательно очистить поверхность перед монтажом кабеля
  • Обеспечить плотный контакт кабеля с обогреваемой поверхностью
  • Не превышать максимально допустимую длину секции кабеля
  • Использовать соответствующую защитную автоматику
  • Обеспечить надежную герметизацию концевых и соединительных муфт
  • Не допускать механических повреждений кабеля при монтаже и эксплуатации

Соблюдение этих правил позволит обеспечить долгую и безопасную работу системы обогрева на основе саморегулирующихся кабелей.



Промышленный саморегулирующийся греющий кабель характеристики и особенности применения

Саморегулирующиеся греющие кабели в системах электрообогрева

ТЕХНИЧЕСКИЙ ОБЗОР: Основные проблемы и особенности применения и эксплуатации саморегулирующихся греющих кабелей в системах промышленного электрообогрева нефтегазовой отрасли.

Введение

В настоящее время для обогрева технологических объектов нефтегазовой отрасли широкое распространение получили системы промышленного электрообогрева. В реализации и последующей эксплуатации данных систем участвуют множество специалистов различных специальностей, но в технической литературе данный вопрос освещен, мягко сказать, недостаточно.

В данной статье мы не будем пытаться охватить все типы нагревательных элементов, применяемых для построения систем электрообогрева, а остановимся на особенностях применения саморегулирующихся греющих кабелей (лент), как наиболее быстроразвивающихся и популярных в настоящее время источников тепловой энергии. Вся имеющаяся в наличии информация о саморегулируемых греющих кабелях зачастую получается специалистами проектных и эксплуатирующих организаций только от производителей данного рода кабелей, которые в один голос говорят: «Наша продукция отличного качества и практически лишена недостатков, за исключением, возможно, немного высокой стоимости по отношению к другим типам нагревательных элементов!». Попытаемся разобраться, так ли это на самом деле, и какие недостатки присущи саморегулирующимся греющим кабелям.

Учитывая важность работы систем электрообогрева промышленных объектов в общей инфраструктуре предприятия, вопрос понимания основных технических особенностей применения и эксплуатации саморегулирующихся греющих кабелей позволит ответственным специалистам эксплуатации и проектных организаций:

  • Получить в результате проектирования и строительства технически обоснованную, безопасную и бесперебойно работающую систему электрообогрева.
  • Снизить затраты на покупку кабельной и вспомогательной продукции.
  • Снизить затраты на последующую эксплуатацию системы.
  • Снизить затраты на электроэнергию в рамках программы энергосбережения объекта.

Особенности конструкции и принцип действия саморегулирующихся греющих кабелей

Важнейшим шагом в развитии систем электрообогрева стало изобретение и начало производства нагревательных кабелей на основе эффекта саморегуляции. Это изобретение было сделано в ходе изучения свойств проводящих угленаполненных пластмасс. Выделяемые мощности таких кабелей существенно ниже, чем у резистивных лент, но благодаря появлению эффективных теплоизоляционных материалов, данной мощности достаточно для решения широкого спектра вопросов обогрева технологических объектов.

На данной диаграмме схематически показаны области применения различных типов кабелей в зависимости от температуры объекта нагрева и длины кабельной линии.

В связи с тем, что основные преимущества и недостатки саморегулируемых греющих кабелей вытекают из их конструктивных особенностей, рассмотрим данный вопрос более подробно.

По схеме тепловыделения данные кабели относятся к следующему типу – саморегулирующиеся кабели (ленты) с тепловыделением в проводящей полимерной матрице или проводящих пластмассовых элементах.

Саморегулирующиеся кабели имеют, как правило, овальную форму и следующую типовую конструкцию: две параллельные токопроводящие жилы, покрытые слоем полупроводящего, наполненного углеродом полимера, так называемой матрицей. Поверх матрицы укладываются слои электрической изоляции, экранирующая оплетка и защитная оболочка.

Полупроводящую матрицу можно условно представить в виде очень большого числа сопротивлений, подключенных параллельно токопроводящим жилам. При подаче напряжения на токопроводящие жилы в полупроводящей матрице возникает ток, вызывающий выделение тепла. За счет выделения тепла материал матрицы расширяется и контактные связи между отдельными частицами углерода нарушаются. Сопротивление матрицы растет, ток уменьшается. Через некоторое время ток и температура стабилизируются.

Сопротивление матрицы, приведенное к одному метру кабеля, обычно составляет несколько сот Ом.

Благодаря данным свойствам саморегулирующиеся нагревательные кабели обладают следующими уникальными свойствами:

  • Могут использоваться при подключении на полное напряжение любыми длинами от минимальных (десятки сантиметров), до предельно допустимых. Данное свойство особенно ценно, когда заранее не известна длина обогреваемого трубопровода.
  • Способны изменять свое тепловыделение локально. Если на обогреваемом объекте в какой-либо зоне температура повышается, то тепловыделение кабеля в этой зоне падает. Данное свойство значительно повышает безопасность системы обогрева и упрощает процесс монтажа, поскольку допускается сближение и пересечение кабелей друг с другом.

Данные положительные характеристики рекламируют практически все производители и поставщики. Попытаемся, однако, разобраться в определенных недостатках и особенностях данной продукции. Для этого рассмотрим основные технические характеристики саморегулирующихся лент, их связь между собой, влияние на надежность и на другие немаловажные характеристики проекта системы электрообогрева.

Характеристики саморегулирующегося нагревательного кабеля

Напряжение питания, Вольт

Некоторые производители просто указывают диапазон напряжения питания, к примеру: 220 – 275 Вольт, без дополнительных комментариев и таблицы коэффициентов перерасчета выделяемой мощности в зависимости от напряжения питания. Дело в том, что номинальная мощность, указанная в документации и рекламных проспектах производителей, нормируется при напряжении питания не 220, а 230 или 240 Вольт. Данное напряжение нужно уточнять у производителя. 

Момент первый. Отклонения питающего напряжения должны учитываться для оценки мощности, выделяемой саморегулирующимся кабелем. Производители предлагают специальные таблицы с коэффициентами для пересчета выделяемой мощности в зависимости от отклонения напряжения питания от величины 230/240 Вольт. К примеру, для некоторых моделей кабелей данный коэффициент равен 0,9. Соответственно, при напряжении питания 220 Вольт погонная мощность данного кабеля снизится на 10%. Этот факт нужно обязательно учитывать в момент проектирования.

Момент второй. Для каждой марки саморегулирующего кабеля установлены ограничения по величине питающего напряжения. К примеру, для кабелей, рассчитанных на напряжение 230 Вольт, недопустимо питающее напряжение, превышающее 275 Вольт. Повышение питающего напряжения (например из-за ошибок монтажа иногда на нагревательную секцию подается напряжение 380 Вольт) вызывает усиленное выделение тепла в матрице и ее скорую деградацию и полное прекращение нагрева, т. е. выход кабеля из строя.

Номинальная мощность погонного метра кабеля, Вт/м при указанной температуре в градусах Цельсия

В связи с тем, что это основная техническая характеристика данного изделия, остановимся на ней наиболее подробно.

Существенная зависимость мощности тепловыделения от температуры диктует определенные правила нормирования и измерения тепловой мощности. Мощность саморегулирующейся ленты нормируется при следующих стандартных условиях – отрезок измеряемого кабеля устанавливается на металлической трубе диаметром не менее 50 мм. так, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт. По трубе прокачивается охлаждающая жидкость с температурой 10 ± 0,5 °С. (в отдельных случаях измерения проводят при 5 °С). Труба с кабелем закрывается тепловой изоляцией толщиной не менее 20 мм. Номинальная мощность, указанная в каталогах производителей – это мощность, измеренная в стандартных условиях. Для снятия зависимости мощности от температуры необходимо задавать и поддерживать соответствующую температуру трубопровода.

Зависимость мощности от температуры снимается на подобной установке не менее, чем при трех значениях температуры трубопровода. Кривые зависимости мощности конкретных марок кабелей от температуры, приводимые в каталогах фирм-поставщиков, показывают зависимости мощности тепловыделения от температуры трубы, а не от температуры кабеля. Это весьма существенный момент, который следует учитывать при применении саморегулирующихся лент. На следующем рисунке показана подобная зависимость для кабеля марки BTV2-CT фирмы Tyco — Raychem.

При других условиях, например при плохом контакте с обогреваемым объектом, выделяемая саморегулирующимся кабелем мощность не будет соответствовать справочной кривой. Если саморегулирующийся кабель, свободно подвесить в воздухе, то за счет ухудшения условий теплоотдачи измеренная мощность будет примерно на 30% меньше нормируемой.

Вывод: Важно обеспечить должный контроль над проведением монтажных работ на объекте для обеспечения необходимого качества работ. В противном случае система электрообогрева на основе саморегулирующихся кабелях будет функционировать с падением мощности по отношению к проектной и данный факт приведет к существенному перерасходу электроэнергии.

Пусковой ток греющего кабеля, Ампер

Саморегулирующиеся кабели помимо номинальной мощности и зависимости мощности от температуры трубы характеризуются величиной удельного пускового тока в зависимости от температуры в момент включения. Это такое значение тока, приведенное к одному метру кабеля, которое имеет место в момент включения питания. Пусковой ток в основном спадает в течение первой минуты, но полная стабилизация занимает примерно 5 минут. Максимальная абсолютная величина пускового тока определяется длиной нагревательного кабеля, температурой объекта и конструкцией конкретного нагревательного кабеля.

Преимущественная область применения саморегулирующихся кабелей – обогрев трубопроводов и резервуаров, эксплуатируемых при отрицательных температурах окружающего воздуха. Как правило, запуск систем выполняется, когда и трубы и тепловая изоляция холодные. Для целей проектирования и расчета характеристик системы обогрева в момент пуска и эксплуатации требуется знать свойства саморегулируемых лент при низких температурах. Исходя из их конструкции, можно сделать вывод, что чем ниже температура, тем ниже сопротивление нагревательной матрицы кабеля и тем выше пусковой/стартовый ток.

В связи с тем, что технические характеристики автоматов защиты от короткого замыкания, перегрузок по току, защиты от утечек на землю, сечение питающих кабелей, а следовательно и их цена напрямую зависят от величины пускового тока, проектным организациям и конечным заказчикам следует обращать на данный момент пристальное внимание.

Ниже по тексту представлены результаты исследований трех марок кабелей в диапазоне от +10 до – 40 °С. Кабель 23ФСЛе2-СТ преимущественно устанавливается на трубопроводах диаметром до 100 мм. Кабель 31ФСР2-СТ находит применение при обогреве более крупных трубопроводов. Оба кабеля устойчиво работают под напряжением при температуре не более 65 °С. В отключенном состоянии способны выдерживать до 85°С. Среднетемпературный кабель 55ФСС2-СФ имеет теплостойкую матрицу, а изоляция и оболочка выполнены из фторполимеров.

Краткие характеристики исследованных кабелей приведена в следующей таблице.

Исследования зависимости характеристик от температуры были выполнены в климатической камере. При этом была обеспечена такая циркуляция воздуха в камере и остальные условия эксперимента, при которых значения мощности, измеренные в камере, были близки к результатам, полученным на стандартизованной установке. Измерения проводились при температурах: +10; +3; 0; -10; -20; -30; -40°С. Каждая марка кабеля была представлена тремя образцами. По достижении заданной температуры образец выдерживался в камере в течение 1 часа. Затем на образец подавалось номинальное напряжение. Фиксировался стартовый ток и его снижение по мере разогрева кабеля. Типовой вид таблицы измеренных значений показан ниже.

На следующем рисунке показаны графики снижения пускового тока кабеля 23ФСЛе2-СТ построенные по данным данной таблицы. С понижением температуры растет как пусковой, так и установившийся ток. Наблюдается также незначительный рост коэффициента пускового тока.

Помимо установившихся значений мощности для всех кабелей определены коэффициенты пусковых токов, знание которых поможет при проектировании систем обогрева, использующих саморегулирующиеся кабели. Средние значения пусковых и установившихся токов и значения Кпт (коэффициента пускового тока) приведены в следующей таблице.

Основные выводы по результатам данных исследований:

  • Чем ниже температура, тем выше пусковой ток.
  • Для некоторых типов кабеля пусковой ток может быть в шесть с лишним раз выше установившегося тока.
  • С понижением температуры растет значение установившегося тока.

Из прилагаемой таблицы можно сделать вывод, что пусковой ток при -20 ° Цельсия намного превосходит рабочий ток при поддерживаемой температуре. Дело в том, что саморегулирующиеся кабели характеризуются большими коэффициентами пусковых токов. Для нормальной работы подсистемы питания должны использоваться автоматы серии С, а длина секции не должна быть больше допустимой для заданной температуры холодного пуска. Соответствующие рекомендации приводятся в технических описаниях.

Для снижения значений пусковых токов и одновременного уменьшения номиналов автоматических выключателей и сечений питающих силовых кабелей рекомендуется использовать специализированные устройства управления системой электрообогрева.

Сечение токоведущей жилы, миллиметров квадратных

От величины сечения токоведущей жилы напрямую зависит длина нагревательной секции. Применение кабеля с большим сечением токоведущей жилы позволит увеличить длину нагревательной секции, сократить количество нагревательных секций для обогрева трубопроводов значительной длины и, соответственно, сократить количество вспомогательных электроустановочных изделий (соединительных коробок, питающих кабелей и. т.), т. о. сэкономить на материалах и монтажных работах.

Максимальная рабочая температура, градусов Цельсия

Не нужно путать данную температуру с температурой нагрева кабеля в процессе соморегуляции. Дело в том, что саморегулирующий кабель:

  • Во-первых, нагревается неравномерно по всей длине в зависимости от неравномерности передачи тепловой энергии обогреваемой поверхности;
  • Во-вторых, распределение температуры в самой полупроводящей матрице происходит весьма неравномерно. Диаграмма данного процесса представлена на следующем рисунке.

Соответственно, максимальная рабочая температура саморегулирующего кабеля – это максимально возможная температура именно технологического процесса, а иначе обогреваемой поверхности, превышение которой потребитель не должен допускать в процессе эксплуатации. Если, к примеру, максимальная рабочая температура кабеля составляет 200 °C, то конструкция подсистемы управления обогревом должна исключить превышение указанной температуры обогреваемой поверхности, когда кабель находится во включенном состоянии. В выключенном состоянии кабель может подвергаться кратковременному воздействию температуры 250 °C. Однако это воздействие в сумме не должно превышать 1 000 часов.

Превышение указанных значений приведет к быстрой деградации полупроводящей матрицы и частичному (иногда и полному) снижению тепловыделяющей способности кабеля, соответственно неэффективной работе всей системы электрообогрева и перерасходу электроэнергии.

Минимальная температура окружающей среды, градусов Цельсия

Минимальная температура окружающей среды – это минимальная температура, при которой еще допускается эксплуатация изделия. Рассматривая данную техническую характеристику саморегулирующего кабеля можно заметить весьма любопытный момент. В технической документации, а порою и в сертификатах соответствия, данная температура производителями не указывается. Либо указывается -40 °C, что для проектов, расположенных в Сибири и районах крайнего севера совершенно не достаточно. У небольшого числа производителей минимальная температура окружающей среды составляет требуемую -55/-60 °C, но таблицы расчета максимальной длины обогреваемого контура составлены на минимальную температуру -40 °C. На этот момент следует обратить особое внимание при выборе производителя, модели саморегулирующегося греющего кабеля и подсистемы управления.

Окно мощности – отклонение выделяемой мощности от номинального значения, выраженное в %

Саморегулирующиеся кабели производятся с некоторым отклонением по мощности от номинального значения. Данный разброс может составлять до +/-30% от номинального значения. По понятным причинам многие производители не указывают данную техническую характеристику в своей документации. Для потребителя применение кабеля с широким окном мощности будет означать либо перерасход греющего кабеля на стадии проектирования, либо перерасход электроэнергии на стадии эксплуатации системы электрообогрева.

Влияние условий эксплуатации на стабильность саморегулирующихся кабелей

Герметизация кабеля в процессе монтажа

Как показали испытания, саморегулирующая матрица чувствительна к наличию влаги и к циклам «нагрев-охлаждение». При этих испытаниях образец кабеля 23ФСЛе2-СТ длиной 3 метра с одним не заделанным концом погружался в воду, а затем замораживался в камере холода до температуры -5 °C. Потеря мощности после каждого цикла замораживания составила 10%. Данный эксперимент показал насколько важно обеспечить надежную герметизацию концов саморегулирующей секции.

Влияние теплопроводности обогреваемых объектов на срок эксплуатации

Результаты исследований показывают, что низкая теплопроводность пластикового трубопровода при обогреве саморегулирующимися кабелями весьма значительно влияет на тепловой режим нагревательного кабеля и самого трубопровода. При постоянной прокачке воды с температурой 8 °С, температура матрицы нагревательного кабеля, установленного на пластиковом трубопроводе, на 12,6 °С. превышает температуру матрицы такого же кабеля, обогревающего стальной трубопровод.

В случае остановки потока воды кабель, установленный на стальном трубопроводе, надежно обеспечивает поддержание требуемой температуры. Температура матрицы несколько повышается за счет ухудшившейся теплоотдачи, при этом наличие жидкости в трубопроводе или ее отсутствие практически не ощущается. Проведенные исследования показывают, что при построении систем обогрева пластиковых трубопроводов особое внимание следует уделить технологическому циклу функционирования трубопроводов. Если ожидаются длительные остановки прокачки жидкости, то необходимо провести расчет возможной потери мощности саморегулирующегося кабеля и принять меры, обеспечивающие улучшение теплопередачи от кабеля к трубе, например, за счет использования обмотки металлической фольгой и применения теплопроводящих паст, а возможно, предусмотреть установку более мощного кабеля. В период остановки прокачки жидкости по пластиковому трубопроводу должен быть усилен контроль за температурным режимом. Данные мероприятия следует проводить для снижения температуры рабочей матрицы кабеля и ее преждевременной деградации.

Что означает деградация греющей матрицы кабеля? Деградация означает снижение тепловыделяющей способности (падение мощности) греющего кабеля. Кабель с дефектами греющей матрицы может частично (или полностью) терять тепловыделяющие свойства на некоторых участках кабеля, т.е некоторые участки кабеля будут выделять тепло (нагреваться), а некоторые нет. В таком случае система обогрева будет работать с падением проектной мощности, что может привести, в худшем случае, либо к перемерзанию обогреваемого оборудования, либо к существенному перерасходу электроэнергии.

Надежность греющих кабелей

В основном, на вопрос о надежности продавцы и производители заявляют следующее:

  • Наша продукция производится на самом современном оборудовании, при строгом контроле качества.
  • Некоторые из наших кабелей эксплуатируются без замечаний десятки лет на тех-то и тех-то объектах.

Достаточно ли для потребителя данной информации?

Рассмотрим более подробно вопросы обеспечения надежности кабельных нагревательных элементов. Надежность кабелей определяется их способностью выполнять свои функции в заданных условиях в течение заданного времени. Основная задача конкретного кабельного изделия определяется его назначением и конструкцией. Нагревательные кабели предназначены для выделения теплового потока заданной удельной мощности. Потеря работоспособности у лент наступает при каких-либо отказах. Типичными видами отказов нагревательных кабелей являются: обрыв токопроводящих элементов, нарушение целостности изоляции и защитных покровов, возрастание сопротивления проводников выше предельно допустимых норм, деградация греющий полупроводящей матрицы и соответствующее снижение тепловыделяющей способности.

Принимая во внимание, что снижение тепловыделяющей способности — это основополагающий дефект нагревательного кабеля, влияющий на работу системы электрообогрева, рассмотрим следующий показатель надежности нагревательных лент — минимальная наработка.

Минимальная наработка

В приложении к кабелям это понятие подразумевает период времени, в течение которого в кабельном изделии не должно быть отказов. При этом вероятность случайных отказов крайне мала и они вызваны конструкторско-технологическими недоработками или нарушениями условий эксплуатации. Показатель минимальной наработки рекомендуется устанавливать в виде одного из значений стандартизованного ряда: минимально 500 часов и максимально более 150 000 часов. Допускается устанавливать наработку в виде числа циклов — например, циклов включения – выключения.

Для саморегулирующегося кабеля число циклов включения – выключения весьма важный фактор, определяющий старение полупроводящей греющий матрицы.

При разработке новых кабельных изделий для оценки их надежности принято проводить прямые испытания на надежность с целью подтверждения минимальной наработки длительностью 1000 часов. Отобранные для испытаний образцы подвергают воздействию повторяющихся испытательных циклов. Последовательность воздействий в каждом испытательном цикле и количество циклов должны быть определены в программе испытаний. Количество испытываемых образцов, необходимое для подтверждения вероятности безотказной работы изделия на уровне 0,9 при достоверности 0,9 составляет 22 образца. При такой постановке испытаний предполагаемое число отказов (так называемое приемочное число) должно быть равно нулю. При допущении одного отказа требуется выборку увеличить до 37 образцов. Испытания для получения большей вероятности безотказной работы требуют значительного увеличения числа образцов, а следовательно больших затрат. Подтверждение наработки большей, чем 1000 часов, существенно увеличивает трудоемкость испытаний.

Для подтверждения наработки 1000 часов рекомендуется запрашивать у производителя нагревательных кабелей результаты проведения испытаний для подтверждения указанного выше показателя надежности.

Обманчивая иллюзия абсолютной надежности кабельных изделий снижает внимание потребителей к таким вопросам как облегчение режимов работы и постоянный мониторинг основных параметров в процессе ведения технологического процесса. Основная доля отказов кабельных изделий возникает при эксплуатации изделий в недопустимых режимах, из-за недопустимых воздействий, имевших место при монтаже, либо при наличии производственных дефектов. Технологическая надежность, определяемая однородностью характеристик изделия и стабильностью технологических процессов, не учитывает динамики изменения характеристик нагревательных элементов и других составляющих систем обогрева с течением времени. При достаточно интенсивном нагреве лент и одновременном воздействии внешней среды (температура, влага, вибрации и удары и др.) происходит старение полимерных покрытий, окисляются проводники. Периодически следующие циклы нагрева и охлаждения в процессе эксплуатации могут вызывать нежелательные механические напряжения и деградацию нагревательной матрицы.

Системы управления греющим кабелем

Практически все системы электрообогрева, кроме самых примитивных, оснащаются набором датчиков температуры, тока, напряжения, управляющими приборами и системами сбора информации. Назначение подсистем управления (далее по тексту системы управления) – не только поддерживать заданный алгоритм работы системы, но и предоставлять обслуживающему персоналу информацию о ее функционировании.

Рассматривая имеющиеся в настоящее время системы управления электрообогревом, можно прийти к парадоксальному выводу: предприятия-заказчики используют в качестве систем управления технологическим процессом самые современные системы от ведущих производителей, а в качестве систем управления электрообогревом используются самые примитивные системы на основе простейших капиллярных термостатов. Однако, в случае взрывозащищенного исполнения, капиллярные термостаты предлагаются производителями за весьма существенные деньги.

Системы управления электрообогревом с применением капиллярных термостатов

Рассмотрим типичную схему управления цепью нагрева на основе саморегулирующегося греющего кабеля с применением капиллярного термостата.

Элементы структурной схемы:

  1. Линия электропитания.
  2. Автоматический выключатель (защита от перегрузок по току и тока короткого замыкания).
  3. Устройство защитного отключения/устройство дифференциального тока (УЗО).
  4. Термостат.
  5. Чувствительный элемент термостата/датчик температуры.
  6. Кабель питания нагревательной секции.
  7. Соединительная коробка.
  8. Нагревательный кабель.
  9. Обогреваемый трубопровод.

Недостатки системы управления с применением капиллярных термостатов:

  • Необходимость установки дополнительных дорогостоящих устройств УЗО.
  • Отсутствие мониторинга и выявления тенденций роста величины тока утечки на землю в процессе эксплуатации. Факт выхода из строя нагревательного кабеля в зимний период существенно усложнит проведение ремонтных работ и вызовет сбои в работе технологического оборудования.
  • Отсутствие контроля перегрева обогреваемой технологической поверхности в процессе ведения технологического процесса при котором температура может превысить максимальное значение для данного типа саморегулирующегося нагревательного кабеля, что приведет к преждевременному выходу кабеля из строя.
  • Отсутствие контроля недогрева обогреваемой поверхности в процессе ведения технологического процесса при котором температура может снизиться ниже допустимого значения для данного технологического процесса. Не нужно путать данную температуру с температурой включения нагревательного элемента.
  • Отсутствие контроля минимального значения тока потребления нагревательной секции.
  • Отсутствие контроля максимального значения тока потребления нагревательной секции.
  • Отсутствие функции ограничения пускового тока, т.е. ступенчатой подачи питающего напряжения на обогревательный кабель, находящийся при низкой температуре для ограничения величины пускового тока.
  • Отсутствие функции мониторинга основных параметров работы нагревательного кабеля в период летнего отключения системы электрообогрева.
  • Отсутствие функции мониторинга затрат электроэнергии на работу системы электрообогрева для определения эффективности ее работы в рамках программы энергосбережения предприятия.

Вывод:

Системы управления электрообогревом на основе саморегулирующегося греющего кабеля с применением капиллярных термостатов могут применяться на неответственных участках с небольшим количеством нагревательных секций и малопригодны для контроля и мониторинга электрообогрева основных технологических объектов нефтегазовой отрасли.

Учитывая вышеизложенную информацию об особенностях конструкции и эксплуатации саморегулируемых греющих кабелей, можно сделать ввод о необходимости применения в качестве систем управления электрообогревом специализированных систем. Поскольку затраты на устранение неполадок, ремонт и замену нагревательных секций, издержки от простоя увеличиваются с размером промышленного объекта, вышеуказанные системы могут быть рекомендованы к применению в процессе нового строительства или могут быть добавлены в течении последующей эксплуатации.

Системы управления электрообогревом с применением специализированных контроллеров

Элементы структурной схемы:

  1. Линия электропитания.
  2. Автоматический выключатель (защита от перегрузок по току и тока короткого замыкания).
  3. Контроллер, рассчитанный для управления 10-ю цепями нагрева.
  4. Датчики температуры.
  5. Кабель питания нагревательной секции.
  6. Соединительная коробка.
  7. Нагревательная лента.
  8. Обогреваемый трубопровод.
  9. Интерфейсный модуль.
  10. Распределенная система управления технологическим процессом (РСУ).
  11. Автоматизированное рабочее место (АРМ).

Читать продолжение статьи

Саморегулирующийся греющий кабель: что это такое и как выбрать

Содержание

  1. Что такое саморегулирующийся кабель: принцип действия
  2. Зачем нужен саморегулирующийся кабель
  3. Как выбрать саморегулирующийся греющий кабель
  4. Саморегулирующийся кабель для теплого пола

 

Саморегулирующийся греющий кабель характеризуется способностью локального саморегулирования выделения тепла. Таким образом он поддерживает постоянную температуру по всей длине, независимо от внешней среды.

Например, если часть кабеля будет на открытом воздухе, а часть теплоизолировать, то все равно его температура по всей длине будет одинаковой. При этом та часть, что на воздухе, будет выделять больше тепла, так как больше тепла отдается воздуху. В то же время та часть, что в теплоизоляции, будет выделять меньше тепла, так как теплоизоляция препятствует теплоотдаче.

Что такое саморегулирующийся кабель: принцип работы

В саморегулирующемся нагревательном кабеле применяется полимерная матрица с токопроводящими вкраплениями, которая является его сердцевиной. Внутри матрицы расположены 2 параллельные токоведущие жилы. При включении между жилами возникает электрический ток, проходящий через матрицу. При этом она нагревается, и по мере нагрева полимер начинает расширяться. 

В результате расширения уменьшается число связей между токопроводящими вкраплениями, и ток уменьшается, снижая выделение тепла. Там, где теплоотдача затруднена, матрица нагреется быстрее и выделение тепла снизится до уровня поддержания его на постоянном уровне.

На участках, где теплоотдача более интенсивная, матрица будет больше остывать и, соответственно, тепловыделение будет выше. Таким образом кабель выделяет столько тепла, сколько нужно для каждого участка, чтобы поддерживать его на одном температурном уровне.

Иногда в магазинах под названием «саморегулирующийся кабель» можно встретить вариант готовой кабельной секции с проводом питания, вилкой и термостатом на конце. На самом деле это не саморегулирующийся кабель, а готовая система для обогрева труб на основе резистивного греющего кабеля, подключенного через термостат.

Регулировка такого кабеля также осуществляется автоматически, но не локально, а в целом. К тому же это происходит совсем по другому принципу. Кабель нагревается до 15 °C и отключается, а когда остынет до 5 °C снова включается. При этом координация регулирования происходит по температуре того места, где расположен термостат, то есть конец кабеля. Для такого варианта важно обеспечить равномерность теплоотдачи – одинаковое расстояние между витками или нитками, одинаковую теплоизоляцию по всей длине обогреваемой трубы.


Зачем нужен саморегулирующийся кабель

За счет главной особенности – способности к локальной регулировке, саморегулирующийся нагревательный кабель можно применять для трубопроводов, проходящих в разных температурных зонах, для желобов и водостоков, где вероятно засорение листвой, что может вызвать местные затруднения теплоотдачи.

Кроме того, саморегулирующийся греющий кабель не требует равномерной укладки, то есть касания витков или перехлесты, которые могут возникнуть при заведении его в трубу или в резервуар, не приведут к перегреву.

В отличие от резистивного, саморегулирующийся кабель продается на отрез. К тому же его всегда можно укоротить и даже доточить. С одной стороны, это плюс, но с другой стороны при его монтаже необходимо присоединить к нему питающий провод, установить соединительную и концевую муфту.

Как выбрать саморегулирующийся греющий кабель

В первую очередь необходимо принимать во внимание для чего он будет использоваться. Для обогрева желобов, ендов и других кровельных конструкций, кабель будет интенсивно подвергаться воздействию солнечного света. Наружная оболочка такого кабеля должна быть устойчива к ультрафиолету как, например, у моделей Elrace. Если же он будет укладываться на трубопровод под теплоизоляцию или в другие места, где нет прямого попадания солнечных лучей, то вполне подойдет модель In—therm.

Теперь перейдем к техническим параметрам, где главным критерием выбора становится мощность. Чтобы не вводить в заблуждение, сразу стоит отметить, что для саморегулирующегося кабеля, мощность, указанная в характеристиках, является начальной.

По мере нагрева кабеля мощность будет падать, стремясь к минимуму. Когда кабель нагревается до своей максимальной температуры, мощность зависает на 5-10 % от начальной. Если мощности будет недостаточно, то кабель попросту не сможет вырабатывать столько тепла, сколько будет поглощаться трубой, и обогрев будет неэффективным.

Если же установить слишком мощный кабель, перегрева и перерасхода электроэнергии не будет, но экономически это невыгодно, так как чем мощнее модель, тем она дороже стоит. К тому же для обогрева пластиковых труб превышение мощности обогрева может привести к их деформации.

Выбор мощности зависит от диаметра трубы или желоба:

  • 10 Вт/м — Ø 15-25 мм;
  • 20 Вт/м — Ø 25-60 мм;
  • 30 Вт/м — Ø 60-80 мм;
  • 40 Вт/м — Ø 80-100 мм.

 

Саморегулирующийся кабель для теплого пола

Многим идея уложить саморегулирующийся греющий кабель в стяжку кажется привлекательной, ошибочно пологая, что можно сэкономить на покупке терморегулятора. На самом деле это не так.

Максимальная температура нагрева саморегулирующего кабеля 50-60 °C, поэтому пол нагреется слишком сильно. В результате ходить по горячему полу будет некомфортно, а в помещении будет слишком жарко. К тому же ни одно напольное покрытие, кроме плитки, не выдержит такую температуру и вздуется.

Подключать саморегулирующийся кабель для теплого пола все равно придется через терморегулятор. В этом случае получится стандартная конструкция теплого пола, только вместо резистивного кабеля в стяжке окажется более дорогой саморегулирующийся, где его главная особенность будет уже бесполезной.

К тому же у саморегулирующихся моделей срок службы и гарантия значительно меньше. Кроме того, у резистивного кабеля присоединение установочного провода выполняется в заводских условиях и испытывается высоким напряжением. В то время как у саморегулирующегося кабеля устройство контактов выполняется на месте монтажа, поэтому никакой гарантии от производителя не будет.

Если контактное устройство окислится, а для самодельного такая вероятности намного выше, чем для заводского, то отремонтировать его в слое стяжки будет весьма проблематично. Да и сам монтаж усложняется из-за необходимости установки муфт.

В некоторых случаях саморегулирующийся кабель становится незаменим, но если можно применит резистивный, то не стоит переплачивать за функцию, без которой можно обойтись.

Саморегулирующийся нагревательный кабель | Саморегулирующийся кабель обогрева Поставщик

Саморегулирующийся нагревательный кабель

Саморегулирующиеся нагревательные кабели, которые автоматически регулируют выходную мощность для компенсации изменений температуры. Саморегулирующиеся нагревательные кабели представляют собой передовую технологию электрических нагревательных кабелей. Они разработаны и изготовлены таким образом, чтобы регулировать свою производительность в зависимости от температуры процесса, т. е. по мере снижения температуры процесса производительность кабеля увеличивается; наоборот, с повышением температуры выход кабеля уменьшается. Саморегулирующийся нагревательный кабель содержит полимерный сердечник, напрессованный на две параллельные жилы. Сердечник состоит из полупроводящего материала с высоким содержанием углерода, обычно «графита», который позволяет электричеству течь от одного провода шины к другому и создавать бесконечно параллельные резисторы. Сопротивление жилы изменяется пропорционально изменениям температуры, а мощность меняется по длине кабеля в зависимости от температуры жилы нагревателя. Основополагающий принцип работы заключается в том, что «при повышении или понижении температуры сердечника происходит изменение химического состава, что приводит к увеличению сопротивления и большей или меньшей теплоотдаче». Эти саморегулирующиеся свойства позволяют кабелю регулировать выходную мощность в любой точке по всей длине цепи нагревателя, помогая устранять горячие или холодные участки.

Максимальное техническое обслуживание Температура под напряжением 250 °С
Максимальная температура воздействия в обесточенном состоянии 250°С
Максимальная длина цепи 154 М
Максимальная выходная мощность [email protected] град C 75 Вт/м
Т Класс Т3
Номинальное напряжение: 230 В перем. тока

Характеристики
  • Параллельный контур отопления ;
  • Эти кабели нарезаются по длине в соответствии со сложной конструкцией трубопровода на объекте.
  • Регулировка выходной мощности, т. е. увеличение мощности при понижении температуры и уменьшение при повышении температуры
  • Стандартный режим работы 220/240 В;
  • Максимальная длина цепи обычно составляет от 150 до 600 футов в зависимости от конструкции.
  • Доступен в широком диапазоне мощностей, как правило, в диапазоне от 10 Вт/метр до 90 Вт/метр;
  • Выдерживать до 250°С, выдерживать до 250°С.

Преимущества

  • Непостоянная мощность, меньше вероятность перегрева.
  • Поддерживает стабильный температурный профиль по всему трубопроводу, что приводит к большей экономии энергии. • Искробезопасен и может использоваться во взрывоопасных зонах.
  • Нарезка по длине в полевых условиях, простая установка;
  • Один раз установленный нагревательный кабель обычно не требует замены в течение всего срока службы установки. Гарантия на саморегулирующиеся трассеры обычно составляет более 10 лет;
  • Гибкий, можно накладывать внахлест без выгорания;

После своего появления в 1971 году саморегулирующиеся кабели обогрева стали основным направлением использования кабелей обогрева во всем мире. Наши специалисты в Pak Link Services выбрали для вас лучшие нагревательные кабели как с точки зрения функциональных возможностей, так и с точки зрения дизайна. Благодаря гибкости, которая легко растягивается до термостойкости в сложных зонах трубопроводов, у нас есть все!

Pak Link services — один из самых востребованных поставщиков саморегулирующихся кабелей для обогрева на Ближнем Востоке и в Центральной Африке. Нас считают одним из ведущих поставщиков технологий электрообогрева, которые превосходят другие продукты, доступные в настоящее время в этой области.

Эти кабели имеют множество применений. От обеспечения защиты от замерзания трубопроводов и емкостей до поддержания температуры технологического процесса — у них есть все! Кроме того, они также отлично подходят для обогрева дорог, пешеходных дорожек, пандусов и т. д. В то же время их способность обеспечивать обогрев крыш и водосточных желобов просто колоссальна.

Функциональные возможности

Саморегулирующиеся кабели от Pak Link Services имеют луженую медную оплетку в сочетании с внешней полиолефиновой оболочкой, обеспечивающей заземление (она не обеспечивает заземления) и дополнительную механическую защиту. У нас также есть фторполимерная оболочка, если вы хотите защитить окружающую среду в своем арсенале.

Кроме того, эти кабели обогрева состоят из нагревательной матрицы из проводящего полимера, расположенной между двумя параллельными медными шинными проводниками. Тепло передается в матрице, а проводники шины обеспечивают одинаковое напряжение на матрице по всей длине кабеля.

При повышении температуры электрические пути в нагревательной матрице становятся длиннее; следовательно, увеличивается сопротивление нагревательного элемента. При этом тепловая мощность снижается; таким образом, создавая эффект саморегуляции.

Кроме того, наши кабели для обогрева работают в соответствии с необходимым стандартом ISO для получения высококачественных результатов. Итак, если вам нужен надежный поставщик кабелей для обогрева, то услуги Pak Link для вас?

Простота конструкции

Наши специалисты в Pak Link Services работают не в соответствии с масштабами проекта. Все проекты для нас масштабны! Тем не менее, наши кабели для обогрева не только просты в проектировании, мы также предоставляем пошаговое руководство, которое поможет вам определить требования к обогреву.

Простая установка

Наши кабели электрообогрева устанавливаются непосредственно на металлические (или неметаллические) трубопроводы с использованием традиционной теплоизоляции. Мы предоставляем комплекты для подключения питания, оконечной заделки, а также для сращивания. Подводя итог для вас, простая установка с долгосрочными преимуществами.

Все, что вам нужно сделать, это просто вытянуть кабель из катушки подачи, установить его непосредственно на трубу и завершить установку схемы (изготовление). Вы можете дополнительно установить тройники, распределительные коробки в любом месте контура, чтобы соответствовать схеме трубопровода.

ХОТИТЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГРЕВА, ЧТОБЫ ПОКОНЧИТЬ ВСЕ ВАШИ ЗАБОТЫ? ТОГДА ПОДКЛЮЧИТЕСЬ К УСЛУГАМ PAK LINK!

Греющие кабели сопротивления серии

Греющие кабели постоянной мощности

Греющие кабели с минеральной изоляцией

Греющие кабели с эффектом кожи

Основы технологии электрообогрева

Перейти к содержимому

100% Принадлежит сотруднику, основана в 1954 г.

855.889.0092