¿Qué es un cable calefactor? Función y aplicación del cable calefactor.

Los cables calefactores (trazado de calor, Acompañando tropical) se han utilizado ampliamente como una solución anticongelante y de conservación de calor eficaz en tuberías (tanques). Su principio de funcionamiento es disipar una cierta cantidad de calor a través del medio de calentamiento y complementar la pérdida de la tubería calentada a través del intercambio de calor directo o indirecto, para cumplir con los requisitos de funcionamiento normales de calefacción, conservación del calor o anticongelante. En la década de 1970, la industria energética estadounidense propuso la idea de reemplazar el trazado de vapor con esquemas de calefacción por cable. A fines de la década de 1970 y principios de la de 1980, muchos sectores industriales, incluida la industria energética, promovieron ampliamente la tecnología de calentamiento por cable, reemplazando el calentamiento por vapor por el calentamiento por cable. El desarrollo de la tecnología de calefacción eléctrica ha evolucionado desde la calefacción tradicional de potencia constante hasta la calefacción eléctrica de temperatura autocontrolada con plástico conductor como núcleo.

Resumen de cables calefactores

El calentamiento por cable consiste en utilizar la energía del calentamiento eléctrico para complementar el calor perdido por el cuerpo calefactor en el proceso, a fin de mantener la temperatura de proceso más razonable del medio que fluye.Es un producto de alta tecnología. El trazado de calor eléctrico es la liberación uniforme de calor a lo largo de la tubería o sobre un área grande del volumen del tanque. Es diferente del trazado de vapor donde la carga de calor está altamente concentrada en un punto o un área pequeña; La calefacción eléctrica tiene un pequeño gradiente de temperatura y un largo tiempo de estabilidad térmica, lo que es adecuado para un uso prolongado. El calor requerido (energía eléctrica) es mucho menor que el de la calefacción eléctrica. La calefacción eléctrica tiene las ventajas de alta eficiencia térmica, ahorro de energía, diseño simple, construcción e instalación convenientes, sin contaminación, larga vida útil y puede realizar control remoto y control automático. Es una dirección de desarrollo tecnológico que reemplaza el trazado de vapor y agua caliente, y es un proyecto de ahorro de energía que se debe promover.

Ventajas del cable calefactor eléctrico

En comparación con el vapor (agua caliente), los cables calefactores eléctricos tienen las siguientes ventajas:
(1) El cable calefactor eléctrico es simple, calefacción uniforme, control de temperatura preciso, control remoto, control remoto y gestión automática.
(2) El cable calefactor eléctrico tiene un rendimiento a prueba de explosiones, para todo clima, alta confiabilidad y larga vida útil.
(3) No hay fugas del cable calefactor eléctrico, lo que favorece la protección del medio ambiente.
(4) Ahorro de acero: no requiere muchos tubos de trazado de calor necesarios para el trazado de vapor.
(5) Guarde los materiales aislantes.
(6) Ahorre recursos hídricos, a diferencia del vapor de la caldera que requiere mucha agua todos los días.
(7) Los cables calefactores eléctricos también pueden resolver los difíciles problemas del calentamiento con vapor y agua caliente.
(8) El trabajo de diseño del cable calefactor eléctrico es pequeño, la construcción es conveniente y simple y el trabajo de mantenimiento es pequeño.
(9) Alta eficiencia, que puede reducir en gran medida el consumo de energía.
Inversión única, costos operativos anuales, los cables calefactores eléctricos son menos costosos que los cables calefactores a vapor; En algunos proyectos, la inversión única del cable calefactor eléctrico puede ser ligeramente superior a la del calentamiento de agua caliente con vapor. Pero en términos de costos operativos anuales, generalmente el costo ahorrado en 1-2 años de operación de rastreo de calor eléctrico puede recuperar la inversión.

Análisis de beneficios del uso de cable calefactor

El trazado de calor del cable autocontrolado ajusta la salida de calor de acuerdo con la temperatura de la pared de la tubería sensible (media), que es una medida de ahorro de energía. El cable calefactor eléctrico de temperatura de autocontrol más utilizado consume 15 W de electricidad por metro. La longitud total de la tubería es de 1000 my el consumo de electricidad por hora es de 1000 × 15/1000 = 15KW / h. Cuando la temperatura de la tubería alcanza el límite superior de la temperatura de mantenimiento, la generación de calor de la calefacción del cable disminuirá gradualmente y la potencia de salida también disminuirá, por lo que el consumo de energía de la calefacción eléctrica es generalmente el 60% de la potencia nominal. ; El precio de la electricidad se calcula a ￥ 0,60 / KW / h, y el día de funcionamiento es de 100 días (2400 horas), el coste de consumo eléctrico normal anual es: (15 × 2400) × ￥ 0,60 × 60% = ￥ 12960. Cuando la correa de calefacción eléctrica autocontrolada se usa junto con un termostato, no solo puede mantener con precisión la temperatura media de la tubería y el cuerpo de calefacción, sino que también reduce en gran medida el costo operativo.

El poder calorífico por unidad de longitud de la banda de calentamiento de potencia constante es constante. Cuanto más larga sea la banda de calentamiento, mayor será la potencia total de salida. El cable calefactor eléctrico de potencia constante más utilizado consume 20 W / M. La longitud total de la tubería es de 1000 my el consumo de electricidad por hora es de 1000 × 20/1000 = 20KW / h. Cuando la temperatura de la tubería alcanza el límite superior de la temperatura de mantenimiento, la potencia de salida se estabilizará, de modo que el consumo de energía de la calefacción eléctrica se mantendrá sin cambios; El precio de la electricidad se calcula a ￥ 0,60 / KW / h, y el día de funcionamiento es de 100 días (2400 horas), el coste de consumo eléctrico normal anual es: (20 × 2400) × ￥ 0,60 = ￥ 28800. Cuando la correa de calefacción eléctrica de potencia constante se usa junto con un termostato, también puede mantener con precisión la temperatura media de la tubería y el cuerpo de calefacción.

Vida útil del cable calefactor eléctrico

Con un mantenimiento adecuado, la vida útil del sistema de cable calefactor eléctrico es de 8 años o más.

Rango de aplicación de productos de cable calefactor eléctrico

Los productos de cables eléctricos de rastreo se pueden usar ampliamente para el rastreo de calor, anticongelante y anticondensación de tuberías, cuerpos de bombas, válvulas, tanques y volúmenes de tanques en las industrias del petróleo, química, energía eléctrica, medicina, maquinaria, alimentos, transporte marítimo y otras. Es el método más avanzado y eficaz para mantener la temperatura de la tubería de infusión y el tanque del medio de almacenamiento líquido. La calefacción eléctrica no solo es adecuada para varios lugares de calentamiento con vapor, sino que también puede resolver los difíciles problemas del calentamiento con vapor, tales como: Trazado de calor para tuberías de larga distancia, trazado de calor en espacios estrechos; Equipo de apariencia irregular (como bombas) trazado de calor; Sin vapor, fuente de calor o rastreo de calor para tuberías y equipos en áreas remotas; Trazado térmico de tuberías plásticas y no metálicas, etc.

Clasificación de cables calefactores eléctricos de uso común

Los cables calefactores eléctricos de uso común se pueden dividir en los siguientes tipos para diferentes tuberías (tanques):
1. Cable calefactor eléctrico de temperatura autolimitante (temperatura autocontrolable): Con el aumento de temperatura, la resistencia de esta cinta calefactora aumenta y la potencia se reduce. Debido a la gran corriente cuando comienza, la duración de uso generalmente no es más de 100 metros, y la cinta calefactora se puede cortar a voluntad. No importa qué tan larga sea la tira calefactora, puede generar calor cuando se conecta a la tensión nominal.

2. Cable calefactor eléctrico paralelo: Dos (o tres) alambres trenzados de cobre aislados en paralelo de esta banda calefactora se utilizan como barras de distribución de energía. El cable calefactor característico del PTC se enrolla en el esqueleto, y cada otra longitud de la sección calefactora se conecta alternativamente a la barra colectora para formar una resistencia paralela continua. La longitud de este cinturón calefactor es de unos 10-800 metros.

3. Cable calefactor eléctrico serie: Esta banda calefactora eléctrica utiliza tres cables trenzados de cobre aislados en paralelo con la misma área de sección transversal y una cierta longitud que la barra de distribución de energía y el cable del núcleo calefactor. Realice un cortocircuito confiable en un extremo y conecte el otro extremo a una fuente de alimentación de 380 V (o voltaje diseñado) para formar una carga en estrella. De acuerdo con la ley de Joule-Lenz: Q = 0.24IRT la energía eléctrica se transforma en energía térmica La carga en forma de estrella emite calor continuamente, formando un cable calefactor continuo y uniforme. Según las necesidades reales, el cable trifásico (monofásico) del cable calefactor eléctrico se puede separar (dividir) o integrar en uno. La longitud de esta cinta calefactora no debe ser demasiado corta, generalmente alrededor de 500-2500 metros.

4. Cable calefactor eléctrico de alta temperatura: Esta cinta calefactora está hecha de fibra de vidrio u otros materiales resistentes a altas temperaturas, y la resistencia a la temperatura está dentro de los 300 ℃. La longitud varía de 1 a 50 metros (debido a que no se puede cortar a voluntad, debe encontrar un fabricante profesional para diseñar).

6. Cable MI:
Esta cinta calefactora está compuesta por un núcleo metálico (elemento calefactor), una magnesia mineral (capa aislante) y un tubo metálico (generalmente cobre, acero o acero inoxidable, etc.) que se ha dibujado muchas veces alrededor del núcleo. La temperatura de trabajo continua puede alcanzar los 250-590 ℃, y la temperatura de trabajo a corto plazo puede alcanzar los 1083 ℃, lo que hace que la longitud sea de 18-680 metros (debido a que no se puede cortar a voluntad, debe ser diseñada por un fabricante profesional).

Selección de cable calefactor eléctrico

Cómo elegir cables calefactores eléctricos en proyectos reales requiere un análisis específico de condiciones específicas. No es adecuado dividir por zona de calefacción eléctrica. Ambos se seleccionan de cables calefactores eléctricos de potencia constante, o ambos se seleccionan de cables calefactores eléctricos de temperatura controlada. Para considerar de manera integral desde un punto de vista técnico y económico, se recomienda hacer referencia a los siguientes principios de selección.
(1) En la zona de separación de petróleo y gas compuesta por tanques de compensación de separación de gas y separadores de gas natural, los oleoductos de superficie, las tuberías de purga del tanque de compensación de separación de petróleo y gas, los separadores de gas natural y los medidores de nivel están relativamente concentrados. El control de temperatura también es estricto y se pueden utilizar cables calefactores eléctricos de potencia constante. Entre ellos, el indicador de nivel adopta un cable calefactor eléctrico de potencia constante monofásico. Otros utiliza cable calefactor eléctrico trifásico de potencia constante. De esta manera, se puede utilizar un conjunto de cajas de distribución y termostatos a prueba de explosiones para un control unificado, pero las cajas de distribución, cajas de conexiones y termostatos deben cumplir con los requisitos a prueba de explosiones.
(2) El tanque de suministro de agua y la tubería de suministro de agua generalmente están lejos del área a prueba de explosiones, el cuerpo calentado no está demasiado concentrado y los requisitos de control de temperatura no son altos. Siempre que la temperatura del agua se mantenga siempre dentro de un cierto rango, se pueden cumplir los requisitos de diseño. Por lo tanto, si se utiliza el cable calefactor eléctrico de temperatura de autocontrol, se pueden omitir los accesorios calefactores eléctricos como cajas de distribución y termostatos.
(3) En áreas con muchos codos de válvula, puede ocurrir una instalación de superposición cruzada, por lo que no es adecuado instalar cables calefactores eléctricos de potencia constante (con una capa de alambre calefactor eléctrico separada). Cable calefactor eléctrico de temperatura de autocontrol opcional.
(4) Desde la perspectiva del diseño y la instalación, los cables calefactores eléctricos de potencia constante están generalmente limitados por la longitud de los nodos. Si no se puede encontrar el nodo de longitud exacta durante el corte, esta parte de la cinta calefactora no funcionará. Esto no solo afecta el efecto de trazado de calor de la tubería, sino que también genera desperdicio; El cable calefactor eléctrico de temperatura de autocontrol se puede cortar a voluntad para garantizar el calentamiento eléctrico completo.

Método de prueba simple para cable calefactor de control de temperatura

De acuerdo con la norma IEC1423, se recomiendan los siguientes métodos de prueba simples a la mayoría de los usuarios:
1. Corriente de arranque (is)
Equipo: multímetro, fuente de alimentación, enchufe (preferiblemente con interruptor), probador de temperatura
Pasos de prueba:
(1) Tome un cable trazador de calor de 1 metro de largo (tome 3-4 cm como extremo del cable), cubra un extremo del cable con cinta aislante, pele el cable en un extremo e insértelo en el enchufe.
(2) Conecte un multímetro en serie en la línea y ajústelo a (A-) 10A.
(3) Encienda la alimentación y lea el valor actual máximo instantáneo, es decir, el cable está en el aire bajo el entorno de temperatura actual.

2. Potencia nominal:
Equipo: multímetro, fuente de alimentación, enchufe (preferiblemente con interruptor), probador de temperatura, taza de agua de acero inoxidable, material aislante
(1) Tome un cable de 1 metro de largo (tome 3-4 cm como extremo de la rosca) y el método de conexión es el mismo que el anterior.
(2) Llene la taza de agua con agua, enrolle el cable alrededor de la taza de agua y manténgala caliente, de modo que la temperatura del sistema permanezca sin cambios durante 5 minutos después de que se energice el cable.
(3) Encienda la fuente de alimentación, lea el valor actual de estado estable (es decir, el valor actual permanece sin cambios), registre la temperatura y mida el voltaje de la fuente de alimentación.
(4) Potencia calculada: P = UI (unidad W / M)
El método anterior es simple y fácil de hacer, pero no es exacto y es solo para referencia. Sin embargo, bajo la misma temperatura y condiciones ambientales, se pueden comparar diferentes fabricantes, las mismas especificaciones y las mismas correas calefactoras.

3. Resistencia de aislamiento
Tome un cable de 3 metros de largo y mida con un megóhmetro de CC de 2,5 KV. Los cables sin trenzado metálico deben sumergirse en agua durante la prueba. Se debe aplicar voltaje entre los dos conductores y el megaohmímetro debe agitarse uniformemente durante 1 minuto antes de realizar la lectura. La resistencia de aislamiento no es inferior a 500 ΩM

Método de calentamiento del cable calefactor eléctrico

1. El material del núcleo del cable calefactor eléctrico autocontrolado es plástico semiconductor PTC. El valor de resistencia aumenta de manera correspondiente con el aumento de temperatura, pero cuando la temperatura aumenta a un cierto valor (el valor de temperatura se puede ajustar según las necesidades), la resistencia aumenta repentinamente, bloqueando así la corriente y deteniendo el calentamiento; Cuando la temperatura es más baja que la temperatura umbral, la resistencia del material PTC disminuirá automáticamente la corriente de conducción y continuará calentando. Para que el sistema se mantenga a un valor de temperatura estable. El cable calefactor eléctrico autorregulable básico (cable calefactor) está compuesto por una cinta de núcleo PTC y una capa aislante. El material PTC se extruye (o enrolla) uniforme y continuamente en el núcleo de metal paralelo (también conocido como barra colectora), y la correa plana hecha es la correa de núcleo PTC. Envuelva una capa de polímero de polietileno o una capa aislante de cloruro de polivinilo en su exterior. Y cuando el entorno requiera fortalecimiento o resistencia a la corrosión, se puede agregar una capa trenzada o una cubierta de fluoropolímero. Cuando las dos barras colectoras conductoras en un extremo de la correa central están conectadas a la fuente de alimentación, la corriente fluye lateralmente desde una barra colectora a través de la capa de material PTC paralela a la otra barra colectora, formando un bucle paralelo. Una cierta longitud de cinta de núcleo tiene una cierta resistencia a una determinada temperatura y tiene características de PTC. Cuando la corriente fluye a través de las capas de material PTC paralelas, se genera calor Joule, lo que hace que la banda central se caliente. Al mismo tiempo, el calor de la correa central se transfiere al cuerpo calentado a baja temperatura a través de la capa de aislamiento del cable para compensar la pérdida de calor del sistema al medio ambiente.

2. La salida de potencia del cable de rastreo eléctrico de potencia constante es siempre constante después del encendido y no cambiará con el entorno externo, el material de preservación del calor y los cambios del material de rastreo de calor. La salida o parada de su potencia generalmente se controla mediante un sensor de temperatura.
R: El cable de resistencia del cable de rastreo eléctrico de potencia constante en paralelo se conecta en paralelo, y la tubería se calienta mediante el calentamiento del cable de resistencia cuando funciona.
Principio: Dos alambres trenzados de níquel-cobre paralelos están envueltos en una capa de aislamiento de fluoruro. Como el bus de energía y la capa interior de aislamiento térmico se enrollan con alambres calefactores de aleación de níquel-cromo, los alambres calefactores se sueldan a intervalos regulares para formar una resistencia paralela continua. Cuando se energiza la barra colectora de cobre de la fuente de alimentación, las resistencias paralelas se calentarán, formando una correa eléctrica de calentamiento continuo, que se puede cortar arbitrariamente.
B: El cable de resistencia del cable de rastreo eléctrico de potencia constante en serie está conectado en serie, y el cable de resistencia calienta la tubería cuando está funcionando.

Principio: El cable calefactor eléctrico de la serie está hecho de alambre trenzado de cobre aislado como bus de potencia, que es el cable del núcleo calefactor. El alambre central con cierta resistencia interna generará calor Joule al pasar el alambre central actual (ley de Joule-Lenz Q = 0.24I \ S2 ^; Rt). Su tamaño es proporcional al cuadrado de la corriente, la resistencia del hilo central y el tiempo de paso. Por lo tanto, el cable calefactor eléctrico en serie emite calor continuamente con la continuación del tiempo de encendido, formando un cable calefactor eléctrico continuo y uniforme. La corriente y la resistencia del cable central del cable calefactor eléctrico en serie son las mismas, por lo que todo el cable calefactor eléctrico se calienta uniformemente de un extremo a otro, y su potencia de salida es constante independientemente de la temperatura ambiente y la temperatura de la tubería.

3. El cable calefactor con aislamiento mineral es un cable calefactor especial con metal como cubierta exterior, material calefactor eléctrico como elemento calefactor y polvo de óxido de magnesio como aislamiento. La generación de calor de los cables calefactores con aislamiento mineral está relacionada con la tensión de trabajo, la sección transversal del núcleo calefactor y la longitud del cable.