仪表防冻及防热问题
(1)保温对象
对于地处北方的石化企业，冬季的防寒保温工作十分重要，它是确保仪表准、灵运行的可靠保证。人们往往形成了保温就是为了防冻的片面认识。其实根据被测介质物性参数的不同(即保温对象的不同)，分为下面两种形式。
①伴热保温(防冻)对象 当被测介质通过测量管线进入到变送器时，测量管线内的被测介质在周围环境可能遇到的最低温度时会发生冻结、凝固，析出结晶，或因温度过低而影响测量的准确性。为此，必须对测量管线和仪表保温箱进行防冻处理。
需要伴热保温的对象有安装在保温箱内的变送器；外浮筒(球)式液位变送器或其他形式的露天安装的液位变送单元；压力、压差、流量等仪表的检测管线；蒸汽流量测量时平衡容器至变送器间的仪表管线；长度大于1m的就地检测压力仪表管线；以及粘度大、易结晶、易堵塞的仪表管线等。
②绝热保温(防热)对象 当被测介质通过测量管线进入到变送器时，测量管线内的被测介质在较高温度(如太阳光直射)下会发生汽化，这时就应采取防热或绝热保温。
需要绝热保温的对象有两种，一种是低沸点有机溶剂或液氨等低温介质，管线内介质会吸收环境热量而汽化；另一种是密闭受压蒸汽管网系统，如检测蒸汽及高温介质的流量时，由孔板至平衡容器之间的管线等。
(2)保温方式
按保温设计要求，仪表管线内介质的温度应在20~80℃，保温箱内的温度宜保持在15~20℃。为了补偿伴热仪表管线和容器、保温箱所散发损失的热量，大多采用传统的蒸汽或热水伴热，近年来随着电伴热技术的成熟并具有的独特优点，将成为取代蒸汽、热水伴热的新一代保温方法。
①蒸汽伴热 仪表管线的保温采用管道保温中最常用的绑扎法结构，如图1-2所示。蒸汽伴热管与仪表管线之间留有一定空隙，尤其是对易挥发液体，要注意热量过剩导致汽化。所以在保温作业中要针对不同的保温对象，合理地估算保温层厚度及保温用的蒸汽量。常用的保温材料有超细玻璃棉、石棉带、聚苯乙烯泡沫塑料等。
蒸汽保温系统由蒸汽伴热管线、保温箱(内装散热管)及冷凝回水管线三大部分构成，保温系统管路图，如图1-3所示。
蒸汽伴热管线按用途分为总管、支管、伴管三级，伴管及支管的根部应安装截止阀。由于不同管径的蒸汽管线所能携带的热量有一定限度，因此接在不同管径上的保温系统就不能超过一定的数量。
保温箱由箱体、内衬保温材料、变送器支架、U形蒸汽散热器组成。为便于日常维护，在箱体的门上设有观察窗，箱顶上可插入双金属测温元件。
冷凝回水管线按用途分为冷凝液管、回水支管及回水总管三级，在回水管线根部应装截止阀。在维护仪表保温系统时，应使各保温管线的冷凝量大致相等，各保温系统的压力损失尽可能小，各并联的保温系统之间的阻力大致相等。为节约热能，每个保温系统一般均单独设置疏水器。
②电伴热 电伴热是用电热的能址来补充被伴热体在仪表管线中所散失的热量。一般仪表管线的电伴热采用电热带。露天安装的仪表箱的电伴热采用电热管。电热管是以无缝钢管为外壳，内装电阻丝并充填氧化镁粉绝缘。电伴热具有热效率高、节约能源、设计简单、施工安装方便、无污染、使用寿命长、能实现遥控和自动控制等优点，是取代燕汽、热水伴热的技术发展方向，目前已在石油、化工、电力、医药、食品等行业广泛应用。
a.结构原理。电伴热带结构规格品种多样，按工作电压可分为单相带和三相带；按工作原理可分为并联式和串联式；按产品结构可分为普通型和加强型；按绝缘材料可分为F46氟塑料和F4氟塑料复合绝缘。下面简要介绍两种常用的并联式电热带。
(a)单相并联式电伴热带。该电伴热带结构原理如图1-4所示。图中电源母(芯)线为两根平行绝缘铜绞线，在内护套绝缘层上缠绕镍铬电热丝，并每隔一定相等距离(即“发热节长”)使电热丝依次与两母线错开相连，形成连续并联电阻。当母线通过220V电压后，各并联电阻同时发热，形成一条连续的单相供电伴热带。
单相并联式电伴热带在安装时按使用长度剪切。由于电伴热带尾端的工作电压随使用长度增加而降低。因此，安装时不宜超过最大使用长度。如果管线较长，可采用多点电源供电。
电伴热带的颇定功率(W/m)是一个重要技术参数，它制约着绝缘材料介质最高维持温度、单电源鼓大使用长度及发热节长，这一点在选用时应特别注意。
电伴热带具有柔软性，可方便地紧贴管道表面敷设；其外层的金属编织层是防止静电的安全接地线，不仅能提高电伴热带的整体强度，还起着传热和散热作用。
(b)三相并联式电伴热带。该电伴热带结构原理如图1-5所示。图中电源母(芯)线为三根平行绝缘铜绞线，在内护套绝缘层上缠绕镍铬电热丝，并每隔一定相等距离使电热丝依次分别与电源母线AB-BC-CA-AB----…反复循环连接，在每两相间形成连续并联电阻。当母线通380V电压后，各并联电阻同时发热，形成一条连续的三相供电伴热带。
三相并联式电伴热带除有单相并联式电热带的特点外，还有以下特点：由于三相带有三根母线，其外形更趋扁平，增大了散热面，因此同截面三相带的每米功率要比单相带大；另外，由于三相带工作电压比单相带高√3倍，所以每米功率相同的三相带最大使用长度是单相带的3倍；此外，使用三相带能均衡电网负载，因此三相带特别适用于较长距离的大口径管道伴热保温。
(c)典型电伴热系统。电伴热带与温控器配合使用，能较精确地维持管线或仪表壳体的温度。在爆炸性环境中，可选用防爆电器附件与防爆电伴热带配合使用，以保证在爆炸性危险场所正常使用。这些附件包括防退电源接线盒、防爆二通接线盒、防爆三通接线盒和防爆尾端接线盒。如要进一步提高控温精度，可选配防爆温度控制器。典型的电伴热系统示意图如图1-6所示。
b.安装与运行。电伴热管线能否合理、正常运行，不仅决定于正确合理的选型设计，而且与产品的正确安装也有着重要关系。
(a)安装方法。电伴热带在安装前应详细阅读产品说明书，了解和掌握电伴热产品的结构、性能和安装使用方法。一般应注意以下几方面问题。
·电伴热带的安装必须在该管路和周围邻近管路全部安装结束，并经水压试验(或气密试验)检查合格，管壁防锈漆干燥后开始。在安装时需蒸汽吹扫管线，一般应在扫线后再安装电伴热产品。
·电伴热带安装后，严禁电焊、气焊作业，以防止电焊熔渣溅落到电伴热带上。安装保温层、防水层必须在电伴热系统全部安装、调试合格、试送电正常后进行。
·敷设电伴热带的管道表面应裸露，无油污、杂物，并不得有锐利的棱边、锐角。
·电伴热带敷设一般采用螺旋缠绕方法(见图1-7)。施放电伴热带应将线盘放在放线架上，手提电伴热带行走。放线时严禁打折或在地上拖拉。电伴热带安装敷设时的最小弯曲半径应不小于电伴热带厚度的6倍。
·电伴热带一般安装在管道下方，用铝胶带粘贴安装。施工时边敷设电伴热带边覆盖铝胶带，并用力压平，使电伴热带紧贴在管道上。在粘贴铝胶带后，再每隔0.6m用耐热胶带将电伴热带沿径向固定4/3圈，见图1-8，使电伴热带与被热管道贴紧，以提高伴热效率。
·安装电伴热带要充分考虑管道附件拆卸的可能性。图1-9、图1-10所示为压力表和液位计的电伴热带缠绕方法。
·法兰处易产生泄漏，缠绕电伴热带时，应避开其正下方。图1-11所示为法兰式节流孔板电伴热带的缠绕方法。
·由于并联式电伴热带由一段段发热节组合而成，其首尾两端各有几十厘米的不发热部分(冷端)，安装电器附件时，应确认冷端的起始点(移去编织层，在外护套上有凹坑的，即为发热节点)，将开始发热部分控制在需要伴热的部位，冷端长度一般为0.2~0.3m。
·并联式和串联式恒功率电伴热带安装时严禁交叉与叠绕。若螺旋缠绕时，至少应有10mm以上的间隙，以避免交叉叠绕处过热，影响电伴热带正常使用寿命。
·控温器感温包只能水平安装和垂直向下安装，否则会出现温度不稳定现象。控温器附件安装时，必须胶圈、垫圈、紧固件等齐全、紧固，符合防爆规范要求。
·电伴热系统除介质管路系统装有可靠的接地保护外，同时还应将电伴热带的编织层全部连接在一起，并装设可靠的接地保护(接地电阻不大于4Ω)。
(b)调试运行
·电伴热系统安装完毕后，必须逐个回路进行电气测试：先用500V或1000V的兆欧表检查系统的绝缘电阻，电伴热带芯线与地线或与不带电的中性线之间应不小于2MΩ；正常后，再检查系统的直流电阻是否正常，其阻值大小是否与所测系统的总功率相对应，若为三相带，还需测量三相电阻阻值是否平衡；所有这些全部正常后方可进行试送电(在配电箱侧检查测试时，应注意温控器的触点必须处于“闭合”状态)。
·试送电时，先将温控器调整在介质维持的平均温度上，然后通以额定电压，逐段检查发热情况和各电气参数是否正常。试送电时间一般为2h。
·如试送电正常，应在停电后进行保温层和防水层施工。保温材料必须干燥，且保证材料的质量和厚度。若保温层受湿，应干燥后再包缠防水层。
·保温层施工结束后，重新测试、送电，并带负载连续运行监视8h。一切正常后，应在管道防水层外粘贴“电伴热示警”标记，以提醒注意。
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