Принцип действия греющего кабеля: Саморегулирующийся кабель для обогрева, устройство, принцип работы, виды и классификации, как выбрать

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 ощ

Саморегулирующийся греющий кабель: Принцип работы

В зимнее время не редко случаются случаи, когда  деформируются водопровода,  кровли или другие производственные элементы.  Для устранения этой проблемы, были разработаны несколько разновидностей нагревательных проводников. Но, по отзывам потребителей самым эффективным в эксплуатации считается саморегулирующий кабель.

Принцип работы саморегулирующего кабеля

Саморегулирующий провод – это инновационное устройство, которое может самостоятельно изменять свою мощность в зависимости от окружающей среды. То есть, при низкой атмосферной температуре, он начинает сильнее нагревать объект, причем не по всей длине, а для необходимых участков. При снижении окружающей температуры происходит обратный эффект, и саморегулирующий кабель снижает нагрев. Но, несмотря на это он продолжает работать, с более низкой мощностью.

Чтобы рассмотреть более точный принцип работы саморегулирующего провода приведем пример. Допустим, устройство предназначено для защиты водопровода в зимний период, от промерзания. Для этого он должен поддерживать плюсовую температуру трубы в 6 градусов. Чтобы выполнить эти функции, провод не будет включаться, при понижении окружающего климата или отключаться при достижении необходимой температуры.  Он будет работать постоянно, только с разной мощностью. То есть при низкой температуре мощность кабеля повышается, при высокой — снижается.

Особенности конструкции саморегулирующего кабеля

Саморегулирующий кабель отличается от других нагревательных проводников, не только принципом работы, но и своей особенностью конструкции. Состоит он из определенных элементов, таких как:

1. Двух металлических жил. В их задачу входит обеспечить провод электроэнергией.
2. Саморегулирующей матрицы. В функции этого элемента входит выполнять регулировку и нагрев температуры. Располагается матрица параллельно между двумя проводниками, где подключившись к ним, она получает необходимую электроэнергию.
3. Изоляционного слоя. В его функции входит не допустить утечку тепла.
4. Экранирующей оплетки. Данный элемент выполнен из металла, который защищает устройство от электромагнитных воздействий
5. Внешней оболочке. Это покрытие предназначено для защиты всей конструкции кабеля от технических повреждений.

За счет такой конструкции саморегулирующий провод имеет хорошую устойчивость к разным повреждениям, что в свою очередь обеспечивает долгий эксплуатационный срок.

Но особенностью данной конструкции все — же является матрица. Это обусловлено тем, что каждый ее участок, может выполнять отдельные функции. То есть она прогревает провод не по всей длине, а только необходимых областях. Таким  образом, один участок провода может быть холоднее другого или наоборот горячее.

Также стоит отметить, что саморегулирующий провод может иметь произвольную длину. Поэтому при его покупке не нужно проводить предварительные расчеты. Если кабель окажется длиннее, его можно будет (без опаски за работоспособность) самостоятельно укоротить. Такая особенность заключается в том, что у кабеля каждый сантиметр задействован в работе, поэтому даже при его поломке он будет продолжать выполнять свои функции.

Технологические характеристики кабеля

Саморегулирующий провод, производится несколькими моделями, которые имеют свои особенности. Поэтому при выборе модели, нужно учитывать соответствуют ли ее технологические характеристики с областью применения.

Мощность кабеля

Мощность провода может быть разной. Это зависит от видов модели. В среднем минимальная мощность на 1 кв.м. составляет – 5 Вт. , максимальная – 150 Вт. Но, не стоит забывать, чем выше мощность, тем больше потребление электроэнергии. Поэтому при выборе кабеля стоит учитывать климат региона проживания. Для жителей северных областей рекомендуется использовать кабеля высокой мощности. Для южных регионов достаточно будет смонтировать кабель малой мощности, иначе теплоотдача будет та же, а затраты на потребление электроэнергии возрастут.

Температура кабеля

Еще одной исходной точкой при выборе кабеля является его рабочая температура. По уровню нагрева они делятся на три вида:

• низкотемпературные – 65 °С;
• среднетемпературные — 120 °С;
• высокотемпературные — 240 °С.

Для защиты водопровода достаточно будет выбрать саморегулирующий кабель с малой мощностью и температурой. Для других целей, мощностью не менее 25 Вт, и температурой от 120 °С.

Плюсы и минусы саморегулирующего провода

Как и любого оборудования, в эксплуатации, у саморегулирующего провода есть свои достоинства и недостатки. К плюсам устройства относят:

• равномерное, при необходимости частичное прогревание;
• устойчивость к перепадам температуры;
• экономия на электропореблении;
• безопасность в эксплуатации;
• без ограничений в длине.

Но, несмотря на приведенные достоинства, у устройства есть и свои минусы. К ним относят:

• высокая стоимость;
• выпускается без комплектующих деталей.

Более существенных недостатков в эксплуатации провода нет.

Область использования саморегулирующего провода

Изначально, нагревательные кабеля использовались в качестве защиты трубопроводов и канализаций, от промерзаний. Все дело в том, что при отсутствии возможности углубить или обеспечить трубы теплоизоляцией, в них под действием холода леденела вода, которая по физическим свойствам расширялась, тем самым нанося вред.

В настоящее же время саморегулирующие кабеля имеют обширную сферу применения. Условно их можно разделить на следующие области:

1. Промышленные цели. Здесь саморегулирующий провод защищает бытовые трубопроводы, вентили, счетчики воды и другие элементы, где присутствует вода. Для этого нагревательный кабель соединяют с питающим, у которого находится евро – вилка, за счет которой происходит подключение к электросети.
2. Защита кровли и водостоков. В этом случае для предотвращения наледи и сосулек, нагревающий кабель укладывается по краю всей площади крыши.
3. Обогрев дорожек и теплиц. Чтобы при заморозках на площадках возле дома не образовалось гололеда, а рассада не пострадала от холода, саморегулирующий кабель заливают в цемент или закапывают в грунт.
4. Не стандартное использование. Многие потребители используют саморегулирующий провод, как дополнительный источник тепла. Для этого его вплетают в мягкую мебель, коврики для ног или даже подушки.

Как видно данный провод можно использовать для разных целей, все зависит от смекалки потребителя.

Монтаж и подключение

Для того чтобы нагревающий провод во время своего эксплуатационного срока выполнял свои функции необходимо провести правильный монтаж. При определенном опыте, он не отнимет много времени и сил, но прежде чем к нему приступить необходимо, запастись следующими материалами и инструментами:

• кабелем необходимой длины;
• ножницами;
• сальником;
• тройником;
• феном;
• электропроводом.

Подготовив все необходимое оборудование можно приступить к монтажу. Выполняется он двумя способами: наружным и внутренним.

Для провидения первого способа укладки, понадобиться очистить используемую поверхность от грязи и пыли. Далее провод прокладывается вдоль всей необходимой площади. Затем с интервалом в 30 см, он на хомуты крепиться к поверхности, которую нужно защитить от деформации.

Второй способ чаще используется для защиты водопроводов и водостоков, от промерзания. Для этого в трубе встраивается тройник. Далее через верхнее отверстие вводится провод, а через боковой отвод соединяется водопровод с потребителем.

С более подробной информацией по укладке нагревательного элемента можно ознакомиться в прилагаемой инструкции.

В независимости от выбора монтажа, саморегулирующий провод подключается к электрическому питанию, при помощи обжимных муфт, благодаря которым соединение получается крепким и надежным.

Рассмотрев характеристики и принцип работы саморегулирующего греющего кабеля, можно убедиться в том, что это и в самом деле инновационная разработка, при использовании которой можно предотвратить много проблем в зимний период. При ее выборе важно лишь учесть совмещение мощности и температуры с обогревающим объектом.

АдминАвтор статьи Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:

Обогрев водопровода греющим кабелем

Современные системы водоснабжения частных домов не всегда организуются с учетом СНиПов. В некоторых случаях проложить трубопровод ниже глубины промерзания не представляется возможным из-за особенностей грунта, наличия естественных и искусственных препятствий и т. д. Неправильная прокладка трубопровода или несоблюдение защитных мер в таких случаях зачастую приводит к нарушению его работы, а в некоторых случаях к полному выходу из строя или отдельных участков бытового трубопровода. Для защиты от замерзания применяют утепление и обогрев водопровода электрическим греющим кабелем.

В каких случаях применяется обогрев водопровода?

Идеально спроектированная система водоснабжения, уложенная ниже глубины промерзания грунта и утепленная теплоизоляцией, не нуждается в обогреве. Согласно СНиП 2.04.02-84 трубопровод должен быть уложен ниже глубины промерзания на 0.5м.

При залегании трубопровода в грунте выше отметки 1,8-2,0 м для средней полосы России (для различных районов России глубина промерзания варьируется) водопровод нуждается в обогреве.

Даже в случае кратковременного промерзания грунта возможно образование ледяных пробок или сужения просвета трубы, что в дальнейшем может привести к разрушению трубопровода. Данная проблема особенно трудно устраняется, если замерзание произошло на участке подземного трубопровода — отсутствует возможность отогреть трубу обычными способами: при помощи горячей воды или строительного фена.

Участки водопровода, требующие обогрева

• Водопровод, проложенный выше глубины промерзания — в некоторых случаях укладка трубопровода ниже глубины промерзания невозможна из-за наличия подземных препятствий: каменистых участков под землей, особо прочного грунта либо наличием бетонных участков.
• Незащищенные участки водопровода в районе подвода к зданию, а также организованные на участке внешние точки: садовые колонки, внешние водопроводные краны и т.д.
• Участки водопровода, расположенные в технологических колодцах при отсутствии их должного утепления, например, с неутепленной крышкой и т.д.

Во всех этих случаях, если участок трубопровода находится выше уровня промерзания грунта, для его безопасной эксплуатации необходимо его утепление и обогрев греющим кабелем. При этом срок службы обогреваемого водопровода гораздо больше ввиду отсутствия влияния на него разрушительных факторов.

Саморегулирующийся греющий кабель для водопровода

Для обогрева бытового водопровода применяется чаще всего саморегулирующийся греющий кабель, укладываемый на трубу под теплоизоляцию. В отличии от резистивного кабеля (кабеля постоянной мощности), саморегулирующийся обогревающий кабель способен изменять свою мощность нагрева в зависимости от внешней температуры окружающей среды или температуры водопровода, таким образом обеспечивая безопасную эксплуатацию трубопровода на любом его участке, а также значительную экономию энергии.

Подробное устройство и принцип работы саморегулирующегося нагревательного кабеля мы приводим в отдельном разделе. Остановимся на основных преимуществах.

Преимущества саморегулирующегося кабеля

• Возможность разрезать кабель в любом месте, изготавливая секции нужной длины прямо на месте монтажа.
• Экономичность системы – способность локального изменения мощности тепловыделения на участке обогрева.
• Простота монтажа.
• Кабель не боится локального перегрева даже при монтаже внахлест.
• Не требует обязательного применения терморегуляторов и датчиков температуры в отличие от резистивного кабеля, хотя их использование с саморегулирующимся кабелем приводит к более экономичному использованию системы обогрева.

Саморегулирующийся обогревающий кабель может укладываться как на трубу (под теплоизоляцией), так и в самой трубе (применимо для труб небольшого диаметра до 40мм).

Доставляем кабель
в любую точку России!

Обогрев трубопровода снаружи

Обогрев трубопровода внутри

Саморегулирующийся кабель SAMREG 16-2

• Мощность: 16 Вт
• Назначение: трубопровод
• Экран: без экрана
• Тип: саморегулирующийся
• Вид: низкотемпературный
• Применение: без взрывозащиты

Цена производителя

Саморегулирующийся кабель SRL 16-2

• Мощность: 16 Вт
• Назначение: трубопровод
• Тип: саморегулирующийся
• Вид: низкотемпературный
• Применение: без взрывозащиты
• Maкс. температура (рабочая): 65 °C

Оптовый прайс

Саморегулирующийся кабель SAMREG 24-2

• Мощность: 24 Вт
• Назначение: трубопровод
• Экран: без экрана
• Тип: саморегулирующийся
• Вид: низкотемпературный
• Применение: без взрывозащиты

Цена производителя

Обычно под теплоизоляцией для трубопроводов небольшого диаметра используется кабель мощностью 16-30 Вт/м без защитного экрана (оплетки) для пластиковых трубопроводов и с защитным экраном для трубопроводов из металла. Мощность греющего кабеля зависит от диаметра трубопровода, минимальной температуры окружающей среды и толщины теплоизоляции. По этим данным выполняется теплотехнический расчет трубопровода.

Расчет мощности можно произвести по таблице, в которой указан диаметр трубопровода (мм), толщина теплоизоляции (мм) и ΔТ, °С — разница между требуемой температурой (для трубопровода это +5°С) и минимальной температурой окружающей среды.

Типовые расчеты теплопотерь с поверхности трубопровода

Рассчетные теплопотери, Qv, Вт/м (при коэффициенте теплопроводности теплоизоляции 0,05 Вт/м (м’ °С) – соответствует утеплителю типа минеральная вата.

Данная таблица применима как для обогрева снаружи, так и для обогрева внутри трубы.

Например: Трубопровод диаметром 159мм, утепленный теплоизоляцией толщиной 50мм, при минимальной температуре окружающей среды -25°С и необходимой температуре +5°С получаем разницу 30°С, по таблице данное значение мощности тепловых потерь составит 18,82 Вт/м. Мощность выбранного кабеля должна быть не меньше найденной мощности тепловых потерь.

Мощности кабеля традиционно нормируются 10/16/24/30/40 Вт/м. Таким образом, для обогрева данного в примере трубопровода подойдет кабель мощностью 24 Вт/м. Длина секции кабеля зависит от длины трубопровода и наличия дополнительных обогреваемых элементов (поворотов, тройников, запорной арматуры и т.д.).

Чаще всего бытовые трубопроводы обогреваются кабелем в одну нитку. В некоторых случаях применяется спиральная намотка кабеля на трубу либо обогрев в 2 и более ниток (характерно для трубопроводов большого диаметра).

Резистивный кабель для обогрева трубопровода

Кабель постоянной мощности (резистивный) имеет определенную мощность и не обладает способностью саморегуляции. Функцию терморегуляции выполняют датчик температуры, расположенный на поверхности трубопровода и терморегулятор, подключенный к системе обогрева. Чаще всего резистивный кабель применяется для промышленного обогрева.

Данный кабель продается только в готовых секциях определенной длины и изменять длину секции строго запрещено (кабель просто перестанет работать). Для бытового обогрева существуют также готовые секции, имеющие терморегулятор (биметаллический термостат), расположенный на конце кабельной секции. При температуре ниже +3°С он включает нагревательную секцию и выключает при достижении температуры +10°С.

Преимуществам резистивного кабеля

• Поддержание высоких температурных характеристик обогреваемых трубопроводов и объектов.
• Разогрев продуктов в трубопроводах и стартовый предпусковой разогрев.
• Высокое удельное тепловыделение.
• Постоянная мощность обогрева независимо от изменения температуры, что широко применяется для систем разогрева объектов.
• Стабильные характеристики на протяжении всего срока эксплуатации.
• Низкая цена.

Недостатки резистивного кабеля

• Кабель боится локального перегрева.
• Сложность управления системой.
• Фиксированная длина секции создает сложности при монтаже.

Доставляем кабель
в любую точку России!

Каким образом можно отогреть замерзшую трубу, расположенную под землей?

Бывают такие ситуации, когда от замерзания водопровод уберечь не удалось, например, при резком и длительном понижении температуры окружающей среды.

В этом случае необходимо в кратчайшие сроки отогреть замерзшую трубу.

1. При наличии греющего кабеля, установленного на трубопровод, но не включенного в сеть (например, забыли включить или неисправен терморегулятор) задача отогрева замерзшего трубопровода будет существенно облегчена.

   Для этого необходимо проверить все основные параметры и узлы системы обогрева:

   • Питание – проверить наличие напряжения питания в системе обогрева.
   • Нагревательный кабель – измерить сопротивление между нагревательными жилами в случае использования резистивного кабеля. Оно должно соответствовать паспортному значению на данную нагревательную секцию.
   • Терморегулятор (при наличии) – проверить его работоспособность.

   В случае использования саморегулирующегося кабеля рекомендуется также измерить сопротивление между токоведущими жилами. Хотя этот параметр не нормируется, но по результатам измерения можно качественно оценить работоспособность саморегулирующегося кабеля. Сопротивление между токоведущими жилами саморегулирующегося кабеля зависит от мощности кабеля, его длины и температуры поверхности кабеля. Чем больше мощность кабеля, его длина и меньше температура поверхности кабеля (например, кабель холодный), тем меньше его сопротивление. Для рабочего саморегулирующегося кабеля в холодном состоянии в зависимости от его длины и мощности сопротивление может варьироваться от 4 Ом до 1000 Ом. Если сопротивление кабеля показывает от 5-6кОм и более, то скорее всего такой кабель не рабочий и греть не будет.

   Если система обогрева успешно прошла проверку, то можно ее включить в работу. Рекомендуется также открыть кран, чтобы обеспечить движение воды во время разогрева трубопровода.

   Внимание! Процесс отогрева трубопровода в данном случае может занять некоторое время (от нескольких часов до нескольких суток в зависимости от степени замерзания трубопровода), т.к. мощность системы обогрева небольшая и предназначена лишь для защиты от замерзания.

2. При отсутствии греющего кабеля на трубопроводе задача усложняется, а в некоторых случаях не возможна.

   При наличии замерзшего участка между технологическими колодцами или между скважиной и вводом в дом можно попробовать отогреть трубу с помощью низковольтного мощного источника питания, например, с помощью сварочного аппарата. Данный метод применим только для металлических трубопроводов. Выход современных сварочных аппаратов имеет напряжение 60-80В, что можно считать условно безопасным для человека. Клеммы сварочного аппарата подключаются между предполагаемым участком замерзания трубопровода (например, один конец в доме, другой в – технологическом колодце), и на сварочный аппарат подается питание на 20-40сек. При этом ток будет протекать по трубе, нагревая ее. Водопроводный кран при этом должен быть открыт для движения воды. При работе со сварочным аппаратом необходимо соблюдать технику безопасности.

   Для пластиковых и полипропиленовых труб данный метод разогрева не подойдет.

Вам также помогут статьи

Подбор кабеля для системы обогрева водопровода

• Рассчитаем требуемую мощность
• Подберем кабель и крепления, подходящий для Вашего объекта
• Порекомендуем удобную систему управления

Спасибо, наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время

Заполните обязательные поля

Расчеты будут отправлены на Ваш e-mail, внимательно проверьте данные при отправке.

BSX ™ — Решения для технологического нагрева

• Решения

  Отрасли

  • Нефтяной газ
  • Химическая
  • Выработка энергии
  • Транспорт
  • Коммерческий

  Приложения

  • Технологический нагрев
  • Защита от замерзания
  • Пользовательские линии отбора проб CEMS и анализатора
  • Таяние снега и льда / Обогрев платформы

  Сервисы

  • Проектно-технические решения
  • Услуги по энергоаудиту
  • Глобальная техническая поддержка
• Продукты

  Электрическое отопление

  • Тепловой след
  • Погружные нагреватели
  • Технологические нагреватели
  • Окружающая среда — обогреватели воздуха и помещения
  • Связки трубок
  • Контроль и мониторинг
  • Системные аксессуары
  • Бак для отопления
  • Термостаты
  • Ленточные, полосовые и трубчатые нагреватели
  • Котлы и калориферы

  Паровое отопление

  • Steam Trace
  • Бак для отопления
  • Пакеты с подогревом паром
  • Подача и возврат пара
  • Компаунды теплопередачи

Учебное пособие 011.Принцип работы OTDR

Импульсные рефлектометры OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) работают по схожему принципу, который используется в рефлектометрах для тестирования электрических кабелей. Рефлектометр подает мощный световой импульс в оптическое волокно, а электрический рефлектометр передает мощный зондирующий импульс в электрический кабель. В то же время он измеряет мощность и время задержки импульса, которое возвращается обратно в рефлектометр. Отличие электрического OTDR заключается в том, что металлический проводник возвращает только импульсы, которые отражаются от сильных неоднородностей в кабеле, то есть от места деформации кабеля, в то время как отраженные импульсы оптического волокна являются не только местами больших неровностей, но и за счет рассеяния эффекта Рэлея.Рэлеевское рассеяние возникает из-за изменений показателя преломления оптического волокна при его растяжении во время производства. Такие неоднородности, возникающие при изготовлении оптического волокна, чрезвычайно малы, но имеют некоторое влияние на рассеяние светового луча, который рассеивается этими неоднородностями, во всех направлениях, в том числе обратно в OTDR.

Прохождение светового луча от оптического волокна OTDR

За счет эффекта рэлеевского рассеяния возможно определение информации о длине оптического кабеля, распределении неотражающих неоднородностей с среднем километрическом затухании по всей длине кабеля, а также при локальной сварке волоконно-оптического кабеля.

Коэффициент рэлеевского рассеяния — очень малая величина, поэтому в OTDR используются фотодетекторы с высокой чувствительностью до -70 дБ.

Конструкция OTDR

Конструкция OTDR

Современные OTDR часто имеют модульную конструкцию, поскольку для качественного измерения одномодового и многомодового волокна требуются соответствующие оптические излучатели. Обычно OTDR состоит из двух основных модулей:

• Базовый модуль — отвечает за измерения после обработки и отображение формы сигнала на экране осциллографа, а также за установку параметров измерения и т. Д.
• Сменный оптический модуль — отвечает за измерение и оцифровку первичной трассы.

В рефлектометре используются лазерные излучатели с высоким уровнем мощности до 1000 мВт. Лазерный передатчик посылает импульсы в оптическое волокно, которые отражаются обратно в съемный оптический модуль оптического разъема, к которому было подключено оптическое волокно. Внутри установлен модуль оптической связи, который действует как фильтр, чтобы обратное излучение не попадало на излучатель OTDR.После того, как модуль преобразует оптический сигнал в электрический и проведет первичную обработку, данные трассировки передаются в базовый блок, который производит окончательную обработку и отображение информации на экране OTDR.

Также, в зависимости от модели, рефлектометры могут иметь внутренние и внешние накопители для хранения рефлектометров, интерфейсы для подключения к ПК, дополнительное программное обеспечение и т. Д.

Основной принцип работы индуктивного датчика приближения

Вы когда-нибудь задумывались, как индуктивный датчик приближения может определять присутствие металлической цели? Хотя лежащая в основе электротехника сложна, основной принцип работы понять нетрудно.

В основе индуктивного датчика приближения («prox», «датчик» или «prox sensor» для краткости) лежит электронный генератор, состоящий из индукционной катушки, состоящей из множества витков очень тонкой медной проволоки, конденсатора для хранения электрического заряда, и источник энергии для электрического возбуждения. Размер индукционной катушки и конденсатора согласован для создания самоподдерживающихся синусоидальных колебаний с фиксированной частотой. Катушка и конденсатор действуют как две электрические пружины с грузом, подвешенным между ними, постоянно толкая электроны вперед и назад друг к другу.Электрическая энергия подается в цепь, чтобы инициировать и поддерживать колебания. Без поддержания энергии колебания исчезли бы из-за небольших потерь мощности из-за электрического сопротивления тонкой медной проволоки в катушке и других паразитных потерь.

Колебание создает электромагнитное поле перед датчиком, поскольку катушка расположена прямо за «лицевой стороной» датчика. Техническое название лицевой панели датчика — «активная поверхность».

Когда кусок проводящего металла входит в зону, определяемую границами электромагнитного поля, часть энергии колебаний передается металлу мишени. Эта переданная энергия проявляется в виде крошечных циркулирующих электрических токов, называемых вихревыми токами. Вот почему индуктивные датчики иногда называют вихретоковыми датчиками.

Протекающие вихревые токи сталкиваются с электрическим сопротивлением, пытаясь циркулировать. Это создает небольшую потерю мощности в виде тепла (как маленький электрический обогреватель).Потери мощности не полностью компенсируются внутренним источником энергии датчика, поэтому амплитуда (уровень или интенсивность) колебаний датчика уменьшается. В конце концов, колебания уменьшаются до такой степени, что другая внутренняя цепь, называемая триггером Шмитта, обнаруживает, что уровень упал ниже заранее определенного порога. Этот порог — это уровень, при котором присутствие металлической цели точно подтверждается. При обнаружении цели триггером Шмитта включается выход датчика.

На короткой анимации справа показано влияние металлической мишени на колеблющееся магнитное поле датчика. Когда вы видите, что кабель, выходящий из датчика, становится красным, это означает, что обнаружен металл и датчик был включен. Когда цель уходит, вы можете видеть, что колебания возвращаются к своему максимальному уровню, и выход датчика снова отключается.

Хотите узнать больше об основных принципах работы индуктивных датчиков приближения? Вот короткое видео на YouTube, посвященное основам:

Нравится:

Нравится Загрузка…

Генри Менке

У меня есть электротехническое образование, которое дает мне прочную техническую основу для моей нынешней должности директора по маркетингу продукции.