電熱帶在包鋼燃?xì)夤芫W(wǎng)排水器中的應(yīng)用

電熱帶在包鋼燃?xì)夤芫W(wǎng)排水器中的應(yīng)用

現(xiàn)在，包式鋼氣管網(wǎng)排水器基本實(shí)現(xiàn)了電源，為冬季管網(wǎng)的運(yùn)行和維護(hù)帶來了方便的直觀性。但是,由于日常使用及維護(hù)不當(dāng),也出現(xiàn)了一些問題:如電熱帶發(fā)生過著火、電熱帶局部不熱,以及電熱帶漏電而造成的排水器筒體帶電等等現(xiàn)象,這給電伴熱水槽的安全運(yùn)行及人員維護(hù)造成了一定的安全隱患。維護(hù)中只有正確判斷、理解及找到這些問題的根源及實(shí)質(zhì),才能更好地發(fā)揮電熱帶保溫的功效,維護(hù)好這些看似簡單的設(shè)備。1電熱帶的火分析1.1自限溫電帶的使用目前使用的電熱帶主要是恒功率電熱帶及自限溫電熱帶兩種。恒功率電熱帶其原理是:電源母線為2根平行絕緣銅線,在內(nèi)絕緣層上纏繞電熱絲,并將電熱絲每隔一定距離(即“發(fā)熱切長”)與母線連接,形成連續(xù)并聯(lián)電阻。母線通電后,各并聯(lián)電阻發(fā)熱,因而形成一條連續(xù)的加熱帶。恒功率電熱帶單位長度的發(fā)熱量恒定,使用的電熱帶越長,輸出的總功率越大。該電熱帶在現(xiàn)場能按實(shí)際需要長度任意剪切,具有柔軟性,機(jī)械強(qiáng)度高,但不能重疊安裝。自限溫電熱帶其原理是:自限溫電熱帶的電熱元件,是在兩根平行金屬母線之間均勻地?cái)D包一層PTC材料制成的芯帶。電纜一端的兩根母線與電源接通時(shí),電流從一根母線橫向流過PTC材料層到達(dá)另一根母線,PTC層就是連續(xù)并聯(lián)在母線之間的電阻發(fā)熱體,將電能轉(zhuǎn)化成熱能,對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行伴熱保溫。芯帶電阻隨溫度升高增大,到了高阻區(qū),電阻大到幾乎阻斷電流,芯帶溫度便達(dá)到高限不再升高卻自動(dòng)限溫。電纜的輸出功率主要受控于傳熱過程以被加熱體系的溫度。自限溫電熱帶具有溫度均勻,不會(huì)過熱,節(jié)約電能,升溫快速,在選用電熱帶的最長使用長度內(nèi)任意剪斷使用,重疊、交叉等使用。自限溫電熱帶經(jīng)過輻照可以增加使用壽命和發(fā)熱溫度的穩(wěn)定性,但此類產(chǎn)品在長期使用中有功率的衰減趨向。1.2筒體內(nèi)水溫變化情況從其性能特點(diǎn)上看,自限溫電熱帶不會(huì)自身發(fā)熱而燒毀,但在實(shí)際運(yùn)行中,的的確確出現(xiàn)了電熱帶著火而燒毀的事實(shí)。為此我們對(duì)電熱帶是否可燃燒進(jìn)行了試驗(yàn),圖1為電熱帶在火柴(或打火機(jī))加熱中燃燒。由圖1燃燒的電熱帶可見,電熱帶其電熱元件(PTC材料),并非不可燃。對(duì)于自限溫電熱帶,當(dāng)溫度升到一定時(shí),從原理上講,電熱帶不再發(fā)熱,溫度不會(huì)繼續(xù)上升,但對(duì)于恒功率電熱帶,由于其功率與環(huán)境溫度無關(guān),因此此情況下,有可能在電熱帶保溫環(huán)境中形成較高溫度,但這種情況下能升到多少,依照理論理想分析計(jì)算如下:恒功率電熱帶每米電功率為40W電熱帶纏繞長:L=12×3.14×2×0.35=26m電熱帶纏繞總電功率為26×40=1055W電熱帶熱功每小時(shí)為3828529J水的比熱容:4.2×103J/(kg·℃)水槽筒體滿水質(zhì)量:m=1000×3.14×0.35×0.35×1.2=462kg由電熱帶纏繞情況(見圖2),可得如下參數(shù):在理想狀態(tài)下,恒功率電熱帶纏繞總電功率可加熱筒體內(nèi)部的水溫在1小時(shí)內(nèi)升高19.2℃。也就是說,冬季管道內(nèi)部的水以0℃計(jì),每小時(shí)內(nèi)若筒體內(nèi)積水不更新,那么,其溫度升高可達(dá)19.2℃。但實(shí)際運(yùn)行的水槽,在考慮筒體內(nèi)積水不斷更新、外部保溫不良、及蒸發(fā)吸熱等因素,筒體內(nèi)水溫遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到計(jì)算溫升。因此,從加熱與散熱的平衡角度來說,恒功率電熱帶本身發(fā)熱也不會(huì)導(dǎo)致溫升過高而燒毀。1.3間接短路故障日常中,電熱帶有可能存在如下幾種運(yùn)行故障:直接短路故障;間接短路故障;發(fā)熱體電阻老化減小,造成的過電流;由于中介導(dǎo)電物質(zhì)的存在而造成發(fā)熱體電阻變小,進(jìn)而導(dǎo)致過電流或直接短路,拉鉚釘穿透電熱帶嵌入鐵釘情況(見圖3)。1.3.1導(dǎo)電體短路點(diǎn)造成直接短路的原因很多,日常維護(hù)中出現(xiàn)的直接短路往往是由于電熱帶終端口接線盒絕緣套老化或脫落進(jìn)而造成的兩平行導(dǎo)線同時(shí)接觸導(dǎo)電體,形成的短路。此種情況下,往往會(huì)在在短路點(diǎn)造成瞬間電熱帶“放炮”燒毀現(xiàn)象。此時(shí),若配送電器開關(guān)正常,開關(guān)將過流跳閘。若配送電器開關(guān)存在故障,發(fā)生開關(guān)接點(diǎn)粘連現(xiàn)象那么,短路電熱帶還會(huì)有再次發(fā)生瞬間短路的情況。檢查若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn),將影響整個(gè)電熱帶保溫過程的壽命并造成電熱帶最終將逐步完全燒毀。1.3.2虛接短路放電虛接短路故障,在日常運(yùn)行中,經(jīng)常出現(xiàn)由于電熱帶終端口受潮絕緣不好,極易發(fā)生類似情況的虛接短路放電現(xiàn)象(見圖4),此時(shí),電熱帶發(fā)熱體,溫度不高,而實(shí)際并列導(dǎo)體回路的電流很大,在虛接端口長時(shí)間高溫造成電熱帶虛接點(diǎn)處高溫著火,長時(shí)間燒毀電熱帶,并引起排水器法蘭等局部煤氣泄漏處著火。1.3.3外接線節(jié)流裝置由于中介物的參入而造成的發(fā)熱體電阻減小而過電流或直接短路。在水槽日常維護(hù)時(shí),時(shí)常會(huì)出現(xiàn)拉鉚釘穿透電熱帶的情況,這種情況下,拉鉚釘若直接將平行導(dǎo)線短接如圖2,送電后將發(fā)生瞬間短路“放炮”在此處燒斷電熱帶,而此時(shí)仍然不影響靠近電源側(cè)剩余部分電熱帶的功效,依然可正常合閘送電。由此誤導(dǎo)電熱帶運(yùn)行正常與否的判斷,為下次直接短路埋下隱患。另外,若在拉鉚釘嵌入后,雖然電熱帶沒有“放炮”,但是發(fā)熱材料已受破壞,局部電阻變小,電流加大,局部溫升高,常時(shí)間極易老化,最終導(dǎo)致直接短路。1.3.4發(fā)熱體修復(fù)發(fā)熱體電阻老化,發(fā)熱體電阻減小,直接造成并列電阻過電流,但發(fā)熱體溫升并不高,并列導(dǎo)線燒毀,引起直接短路。2短路電流的預(yù)防為防止電熱帶著火,在實(shí)踐維護(hù)中,著重從以下幾個(gè)方面來采取措施。(1)采用可靠配電開關(guān),過電流時(shí)能可靠切斷短路電流;(2)增設(shè)漏電保護(hù),一方面切斷短路電流,另一方面,防止人員發(fā)生中電事故。(3)增設(shè)溫控器,適當(dāng)調(diào)整溫度,延長電熱帶導(dǎo)電發(fā)熱體老化時(shí)間(4)定期測(cè)試電熱帶運(yùn)行負(fù)荷電流,及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中存在的直接或間接短路的隱患(環(huán)境溫度70℃時(shí),2500VDC絕緣電阻最小值100MΩ)。(5)每次開關(guān)跳閘后,要認(rèn)真檢查電熱帶的整體情況,確認(rèn)跳閘原因,避免電熱帶帶病運(yùn)行。(6)電熱帶在老化后應(yīng)及時(shí)更換并及時(shí)更換電熱帶終端口接線盒或絕緣套(7)型號(hào)不