تتبع الحرارة الكهربائية: أنواع الكابلات ومعايير الاختيار ودليل التثبيت

يفقد مصنع معالجة في مناخ شمالي خط إرجاع المكثفات في الساعة 4:30 صباحًا. انخفضت درجة الحرارة إلى -18 درجة مئوية، وتجمد الخط، ولم يتمكن الوردية الصباحية من بدء الإنتاج. يتكرر هذا السيناريو كل شتاء في المنشآت التي تقلل من تكلفة الأنابيب غير المدفأة. عادة ما يكلف الخط المسدود، بما في ذلك الإنتاج المفقود والعمالة والإصلاحات، أكثر بكثير من مجرد تركيب كامل لتتبع الحرارة الكهربائية. ولهذا السبب لم يتم تحديد تتبع الحرارة كوسيلة راحة، ولكن كطبقة واقية لتوافر العملية.

يعد تتبع الحرارة الكهربائية طريقة يتم التحكم فيها لإضافة الحرارة إلى الأنابيب والخزانات والصمامات والأدوات من الخارج. يحافظ على درجة حرارة السوائل أو يمنع تجمدها عن طريق تعويض الحرارة المفقودة من خلال العزل الحراري. يشرح الجزء المتبقي من هذه المقالة كيفية عمله، وأنواع الكابلات المتوفرة، وكيفية اختيار النظام المناسب، وما الذي يسبب معظم حالات فشل الحقول.

ما يفعله تتبع الحرارة الكهربائية

يتكون نظام تتبع الحرارة الكهربائية من كابل تسخين يتم وضعه على طول سطح الأنبوب، وعزل حراري مثبت فوق الكابل، ونظام تحكم يقوم بتشغيل وإيقاف الطاقة. عندما يمر التيار عبر عنصر المقاومة داخل الكابل، فإنه يولد الحرارة. تنتقل هذه الحرارة عبر جدار الأنبوب إلى السائل، مما يوازن الحرارة المفقودة من خلال العزل.

يختلف تتبع الحرارة عن التسخين بالغمر بطريقة أساسية واحدة: ألا يلمس عنصر التسخين سائل العملية. وهذا يجعلها مناسبة لتعديل الخطوط الحالية، ولتشغيل الأنابيب الطويلة، وللمعدات التي قد يؤدي فيها السخان الداخلي إلى تعطيل التدفق أو إنشاء نقطة ساخنة. يعمل التتبع أيضًا على الصمامات والفلنجات والدعامات والأدوات، وهي المناطق التي لا يمكن تركيب سخان غاطس فيها.

الأنواع الثلاثة الرئيسية لكابلات تتبع الحرارة

يعد اختيار الكابل المناسب هو القرار الأكثر أهمية في أي مشروع لتتبع الحرارة. التقنيات الثلاث السائدة هي التنظيم الذاتي، والقوة الكهربائية المتوازية الثابتة، والطاقة الثابتة المتسلسلة. ولكل منها سلوك مميز، ويؤثر الاختيار على طول الدائرة، واستراتيجية التحكم، وممارسة التثبيت.

الكابلات ذاتية التنظيم

تستخدم الكابلات ذاتية التنظيم نواة بوليمر موصلة بين سلكين للحافلة. مع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد مقاومة البوليمر وينخفض ​​إنتاج الحرارة. ويعني تأثير ردود الفعل هذا أن الكابل يحد بشكل طبيعي من درجة حرارته. يمكن قصها بالطول في الحقل، ويمكن تراكبها دون التعرض لخطر الإرهاق. إنه الخيار الأكثر شيوعًا للحماية من التجميد للأنابيب الصغيرة والمتوسطة.

الكابلات المتوازية ذات القدرة الكهربائية الثابتة

تحتوي كابلات القوة الكهربائية الثابتة على سلك تسخين ملفوف حول أسلاك الناقل ومتصل على فترات. يبقى الناتج لكل متر ثابتًا بغض النظر عن درجة حرارة الأنبوب. توفر هذه الكابلات طاقة أعلى وأكثر اتساقًا من الأنواع ذاتية التنظيم، ولكن يجب ألا تكون متداخلة، كما أنها تتطلب منظم حرارة لمنع ارتفاع درجة الحرارة. إنها تناسب صيانة درجة الحرارة حيث تكون هناك حاجة إلى إنتاج ثابت.

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب خرجًا ثابتًا عبر مسافات متوسطة، يتوفر كابل تسخين مرن ذو طاقة ثابتة مع وصلات باردة منتهية ميدانيًا ومجموعات اتصال موحدة.

كابل تسخين ثابت ومرن لتتبع حرارة العملية يحافظ كابل القوة الكهربائية الثابت هذا على خرج حرارة موحد لكل وحدة طول ويمكن قصه ليناسب الموقع، مما يجعله مناسبًا لخطوط الأنابيب متوسطة الطول التي تتطلب تحكمًا ثابتًا في درجة الحرارة. عرض المنتج →

سلسلة كابلات الطاقة الثابتة

تستخدم كابلات السلسلة موصلًا مقاومًا واحدًا بطول كامل. يكون خرج الطاقة منتظمًا على طول الدائرة، ويمكن أن تمتد أطوال الدائرة لعدة كيلومترات. وهذا يجعلها مثالية لخطوط الأنابيب الطويلة وخطوط التحميل والتطبيقات التي تكون فيها نقاط الإمداد الكهربائي متباعدة. ومع ذلك، يجب تصميمها وتصنيعها بطول محدد، لذا فإن التخطيط أكثر أهمية من التخطيط للكابلات المتوازية.

معايير الاختيار التي تهم في الواقع

ابدأ بهدف التشغيل. هل يمنع النظام التجميد أو يحافظ على درجة حرارة العملية؟ تتيح الحماية من التجميد نطاقًا أوسع لدرجة الحرارة وتحكمًا أسهل. تتطلب صيانة درجة الحرارة، خاصة بالنسبة للسوائل اللزجة أو العمليات الطاردة للحرارة، تحكمًا دقيقًا وخرج طاقة كابل يطابق فقدان الحرارة عند أدنى درجة حرارة محيطة.

يحتاج حساب فقدان الحرارة إلى أربعة مدخلات، وعمليًا لا يمكنك تخطي أي منها:

• الحفاظ على درجة الحرارة وأدنى درجة حرارة محيطة متوقعة
• حجم الأنبوب وسمك الجدار والمواد
• نوع وسمك العزل الحراري
• التعرض المتوقع للرياح وبيئة التثبيت

بمجرد معرفة فقدان الحرارة لكل متر، يمكنك مقارنته بمخرج الكابل. يتراوح هامش الأمان الشائع بين 10 إلى 20 بالمائة، لكن زيادة الحجم عن ذلك يؤدي إلى إهدار الطاقة ويمكن أن يؤدي إلى إتلاف السوائل الحساسة لدرجة الحرارة. ونوع السائل مهم أيضًا: يحتاج الزيت الثقيل إلى درجة حرارة صيانة أعلى من الماء، ويتطلب السائل الذي يتصلب في الظروف المحيطة قوة تتبع أعلى للتعافي بعد إيقاف التشغيل.

تصنيف المناطق الخطرة يغير كل شيء. في الأجواء المتفجرة، يجب أن يحمل الكابل والتوصيلات وخزانة التحكم الشهادة المناسبة ويتم تركيبها وفقًا لمتطلبات المنطقة. يعد وجود كابل قياسي في منطقة سرية انتهاكًا مباشرًا للسلامة.

بالنسبة لمهمة الحماية من الصقيع حيث نادرًا ما تنخفض درجة الحرارة المحيطة إلى أقل من -20 درجة مئوية ويكون الوسط عبارة عن ماء أو سائل معالجة خفيف، فإن السخان التتبع ذو درجة الحرارة العالية مع بنية مقاومة للرطوبة يغطي معظم التركيبات الخارجية.

سخان ذو درجة حرارة عالية للحماية من التجميد مصمم للحماية من الصقيع في التركيبات الخارجية، يعمل هذا السخان ذو القوة الكهربائية الثابتة بشكل موثوق في درجات حرارة عالية ويناسب الأنابيب التي تحمل الماء أو سوائل العمليات الخفيفة في المناخات الباردة المعتدلة. عرض المنتج →

أخطاء التثبيت التي تسبب معظم حالات الفشل

في الميدان، تعود معظم حالات فشل تتبع الحرارة إلى أخطاء التثبيت بدلاً من عيوب الكابلات. يجب أن يكون الكابل على اتصال كامل مع سطح الأنبوب؛ تعمل فجوة الهواء بين الكابل والأنبوب كطبقة عازلة وتخلق نقطة باردة. يعد تثبيت الكابل كل 300 إلى 500 مم بشريط أو أشرطة معتمدة، وليس برباطات الكابلات التي يمكن أن تسحق السترة، ممارسة قياسية.

يمكن للحواف الحادة على دعامات الأنابيب والشفاه أن تقطع الغلاف أثناء التثبيت أو أثناء التمدد الحراري. يجب توجيه الكابل لتجنب الحواف، أو حمايته بواقي معدني. الاتصالات والإنهاءات هي النقاط الأكثر عرضة للخطر. يجب أن يتم تصنيع كل وصلة وختم نهائي باستخدام مجموعة أدوات معتمدة من الشركة المصنعة ومختومة ضد الرطوبة. يعد الإنهاء الفردي السيئ الغلق هو السبب الأكثر شيوعًا لرحلات الخطأ الأرضي.

قبل تغطية الكابل بالعزل الحراري، قم بقياس مقاومة العزل لكل دائرة. يكتشف هذا الاختبار تلف الكابل ودخول الرطوبة مبكرًا. الحد الأدنى للقراءة المقبول على نطاق واسع هو 20 ميغا أوم، على الرغم من أن التركيبات الجديدة غالبًا ما تقرأ عدة مئات. سجل القيمة لكل دائرة. يصبح خط الأساس للصيانة المستقبلية.

تغطي معايير البناء والفحص لتتبع الحرارة الكهربائية هذه النقاط بالتفصيل، وهي تستحق المراجعة قبل بدء العمل في الموقع.

تقنيات البناء ومعايير التفتيش لتتبع الحرارة الكهربائية .

أنظمة التحكم وكفاءة الطاقة

كابل تتبع الحرارة بدون وحدة تحكم هو سخان يعمل بكامل طاقته بغض النظر عن الحاجة. في تطبيق الحماية من التجميد، قد يعني ذلك إهدار الطاقة لعدة أشهر. يقوم منظم الحرارة المستشعر للخط الموجود على سطح الأنبوب بقطع الطاقة عندما تكون درجة حرارة الأنبوب أعلى من النقطة المحددة، بينما تستجيب وحدة التحكم المستشعرة للمحيط لدرجة الحرارة الخارجية. للحفاظ على درجة الحرارة، يتم وضع وحدة تحكم مزودة بجهاز استشعار على الأنبوب أو مباشرة على السائل مما يوفر تحكمًا أكثر إحكامًا.

يجب أن تشتمل جميع دوائر تتبع الحرارة على حماية من الأعطال الأرضية. إن تيار التسرب في كابل التدفئة الصحي صغير، لكن السترة التالفة يمكن أن تخلق مسارًا إلى الأرض لا تكتشفه قواطع الدائرة القياسية. يعمل جهاز الصدع الأرضي بقدرة 30 مللي أمبير على حماية الأفراد والنظام. في المناطق الخطرة، يجب اعتماد خزانة التحكم للمنطقة ودمجها مع بقية فلسفة الحماية.

عندما يمر التتبع عبر منطقة سرية، تنتمي مكونات الطاقة والمراقبة إلى حاوية معتمدة مصممة للموقع.

خزانة التحكم في أثر التدفئة للمواقع الخطرة تدمج خزانة التحكم المعتمدة هذه مراقبة درجة الحرارة وإدارة الطاقة لدوائر تتبع الحرارة، مما يوفر التشغيل الآمن في البيئات المصنفة ويدعم فحوصات الصيانة الموثوقة. عرض المنتج →

الصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

إن عبء الصيانة لنظام تتبع الحرارة المثبت جيدًا منخفض، لكنه ليس صفرًا. يجب أن يتضمن الفحص السنوي قبل موسم البرد فحصًا بصريًا لغطاء الكابل للتأكد من عدم وجود جروح أو تآكل أو هجوم كيميائي؛ التحقق من أن العزل سليم ومقاوم للماء؛ واختبار مقاومة العزل مقارنة بخط الأساس للتركيب. تشير القراءة التي تنخفض بأكثر من 25 بالمائة عن خط الأساس إلى وجود مشكلة ناشئة.

أوضاع الفشل الشائعة هي الرطوبة عند النهايات، والأضرار الميكانيكية الناجمة عن أعمال الصيانة على الأنابيب، وفشل منظمات الحرارة. عندما تتعطل الدائرة، تحقق من وحدة التحكم أولاً، ثم الطرف، ثم الكابل. لا تقم ببساطة بإعادة ضبط الكسارة والابتعاد، لأن العطل الأرضي الذي لم يتم تحديد موقعه سوف يعود.

يعد استبدال الجزء التالف من كابل التنظيم الذاتي أمرًا سهلاً عند استخدام مجموعة أدوات الربط الخاصة بالشركة المصنعة. بالنسبة لكابلات الطاقة الثابتة المتسلسلة، تكون خيارات الإصلاح محدودة للغاية، لأن الدائرة بأكملها قد تتأثر.

يجب أن يأخذ تصميم النظام بالفعل في الاعتبار قابلية الصيانة. إن صناديق الاتصال التي يمكن الوصول إليها والدوائر الموسومة وسجل حسابات التصميم تجعل كل تدخل مستقبلي أسرع وأكثر أمانًا. يعد نظام تتبع الحرارة الموثق جيدًا أحد الأصول؛ الشخص غير الموثق هو مسؤولية انتظار ليلة باردة.