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电伴热可最大程度地减少管道温度变化

发布时间: 2021-08-03 14:43:33

  电伴热可最大程度地减少管道温度变化

  自1970年代初发明自调节(SR)并联电路伴热器以来,电伴热已成为许多应用的标准。SR加热器的最初应用是防冻,但是随着更高温度加热器的出现,保持过程温度成为了可行的选择。在1970年代初,伴热的其余部分是蒸汽或热流体,其中约2%是电伴热。在1990年,大约30%的人已转换为电力。这种迁移的原因有很多,包括能源成本,蒸汽和热流体的维护问题,流体和冷凝水的环境限制以及对精确和可重复的温度控制的需求。统计过程控制已越来越用于提高产品质量和产量。

  随着更多变量的监视,伴热已成为二阶变量,现在已将其作为过程控制变量进行监视。管道,控制,储罐和仪表系统是一组复杂的组件,这些组件具有不同的热容量,热损失和不同的用于维持过程温度的隔热系统。点温度控制在提供可靠性和精确度的图像的同时,仅保证一个点的温度。

  阀,支撑件和开口式通风口以及仪表管线在不同的温度下运行,因为热损失特性与点传感器所在的主管不同。储罐和仪表系统是一组复杂的组件,这些组件具有不同的热容,热损失和不同的用于维持过程温度的隔热系统。点温度控制在提供可靠性和精确度的图像的同时,仅保证一个点的温度。

  阀,支撑件和开口式通风口以及仪表管线在不同的温度下运行,因为热损失特性与点传感器所在的主管不同。储罐和仪表系统是一组复杂的组件,这些组件具有不同的热容,热损失和不同的用于维持过程温度的隔热系统。点温度控制在提供可靠性和精确度的图像的同时,仅保证一个点的温度。阀,支撑件和开口式通风口以及仪表管线在不同的温度下运行,因为热损失特性与点传感器所在的主管不同。

  增量T(系统环境温度和系统维持温度之间的温差)越大,系统将经历的变化越大。尽管这对于更换蒸汽跟踪系统通常不是问题,但如果温度可以保持在更狭窄的范围内,则更严格的统计过程控制参数可以预测更好的产量和产品质量。对控制温度的方法的探索使人们更加深入地了解了电伴热系统更严格的温度控制的可能性。

  先前的工作确定了各种阀类型的以下热损失因子。这些热损失因子已针对表1的最后一列中蝶形阀的热损失进行了归一化。

  这些因素已经使用了多年,并且已经足够用于防冻系统,但是用户报告在高温差下温度变化很大。用户还观察到大型和小型管道的温度变化增加。这可以通过以下事实来解释:管道的热损失随管道直径线性增加,而阀门的热损失随管道直径的平方增加。因此,在表1中的常数因子下,阀门的热损失不会随管道的热损失而“保持”。图2显示了蝶阀的有限元分析结果。

  仅在阀体上直至阀盖的法兰为止提供绝缘。管道温度保持在10摄氏度,环境温度为-20摄氏度。我们可以看到阀门的阀盖远低于冰点。这模拟了一个坏情况,即热量损失比人们希望的更多,但是该领域中的许多应用情况要差得多。阀门隔热的安装质量和k系数通常比管道隔热差。这导致阀门上的温度低于管道上的温度。大多数分析都是使用管道绝热的k系数完成的,但阀门绝热有时会有所不同,并且k系数可能更高,这意味着更多的热量损失。

  底线是阀门,支架和开放式通风口的热损失变化很大,实际安装将不是计算得出的结果。考虑到这些可变的热损失,关于管道系统中的温度分布可以说些什么,工程师如何设计将具有所需温度范围的系统?有很多答案。

  自调节加热器

  具有高自调节指数的自调节加热器可提供更多帮助。负载线分析显示了恒定功率加热器和自调节加热器之间的差异。图4显示了恒定功率和自调节加热器的负载线分析。所需的维持温度为50华氏度,并且在最低环境温度为-20华氏度下,两个系统均会维持该管道温度。

  与往常一样,当最小环境下的热损耗约为每英尺4瓦时,这两个系统都将使用每英尺5瓦的加热器进行功率过大。随着环境的增加,管道的稳定温度也会增加。对于自调节加热器,温度升高到110华氏度;对于恒定功率加热器,温度升高到190华氏度。自调节特性可“局部”控制温度。这种分析对于过程温度维护设计也很有用。

  比例环境感应控制

  比例环境传感控制(PASC)是可用控制方案的补充。该控件将测量环境,确定最小管道的加热和冷却速率,并根据这些变量对加热器电路供电。这将在加热系统上施加占空比,从而降低温度范围的可变性。可以将其视为具有自我调节加热器的局部超控功能的全局控制。

  在最低环境温度下,电源开启时间为100%。当环境温度接近维持温度时,占空比成比例降低。如果维持温度高于最高环境温度,则控制器将永远不会完全关闭,并且总会保持一定比例的占空比。


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