仪表伴热介绍及改造心得_仪表伴热_

仪表伴热介绍及改造心得

2016/11/29 14:35:54

前言

　　又是一年寒冬时，刺骨的北风让中华大地迅速进入寒冬季节，为了保暖人们纷纷穿起了厚厚的羽绒服等防寒衣物。那么工业生产现场的设备仪表是什么状况呢？只要熟知现场的北方仪表人员都不陌生，现场仪表虽然没有生命，但比人类还要怕冷怕冻，现场仪表一旦冻住，就要第一时间进行处理修复，人冻表不能冻，表好人才能离的要求不知坑哭多少仪表工。

为什么要伴热

　　为什么厚重的金属的仪表却害怕寒冷？原因不在仪表本身而在被测物质的特性。工业生产加工的物质多种多样，但大多数流体有一个共性含水，即使纯度很高的物质都或多或少的含有一些水分。水这个地球上最多的液体有一个特性，在常温零摄氏度下会凝固变成固体，而且变成固体的同时其体积会变大，在一个固定的容器或管线中水变成冰的膨胀过程会产生很大的压力，造引发与含水介质接触的设备管线仪表损坏甚至破裂。

现场冻坏破裂的压力表如图所示：

　　如果所加工的介质是粘稠的易凝固结晶的物质，为提高流体的流动性通常使用加热升温的方法来实现。冬季环境气温下降，设备管线外侧面的散热量加大，引起这一部分的流体的温度下降粘度增加，介质的流动性变差甚至在内表面内凝固结晶，引发设备管线阻塞，仪表测量失灵等故障。

伴热的目的是保证设备管线内的流体维持在零度以上或凝固点以上的温度，这样物质内所含有的水份不会凝固结冰，粘稠的物质不会附着凝固，从而保证生产的顺利进行。

怎样伴热

一、盖房装暖气

　　伴热就是保证温度，保证温度最好的方法就是盖个房子，里面装上暖气或空调，这样房子里的温度就保持在零度以上，不但设备仪表冻不着，操作维修人员也能够跟着享受一下。厂房里面的设备有暖气设施

是否给设备盖房子受设备大小和高度限制，特别是较大型的生产装置使用奢侈的房子是不现实的，那么这些露天的装置仪表就需要伴热措施。

二、使用工艺设备管线自身热量

　　露天设备仪表的伴热保温，首先使用的方法就是使用被测物质本身的热量进行的防冻措施，这种模式的防冻可以不用另外增加热源而实现，通过被测介质本身热量的传导和辐射而保持仪表及附属引压管阀门等设备温度高于零摄氏度，这样仪表及测压管内的介质就不会因温度下降而凝结结冰。

　　使用被测介质本身的热源防冻措施要对传统的仪表测量进行一定的改造，尽可能的缩短仪表与管线设备的距离，即减少引压管的长度。然后使用保温材料把仪表及测压管阀门等部件与工艺设备管线包裹在一起，这样的方式已有制造好的一体化结构成品，也有现场对原有仪表设备改造的方式来实现。

利用工艺设备管线自身伴热是一个不错的方法：

三、使用外加热源

使用热源的仪表伴热方式主要有三种模式：电伴热、热水伴热、蒸汽伴热

1、电伴热

电伴热是通过电能发热的方式来实现的，使用电伴热带缠绕需要保温的设备仪表，通入电源产生热量，通过温控器调节电流的大小以保证产生所需的温度以及防止过热产生危险。

厂里使用的电伴热：

电伴热是一种高效便捷的能源，实施简单操作方便，对于仪表伴热是一种很好的方式。但遗憾的是化工生产普遍是高危的易燃易爆场所，现场对于防爆要求非常严格，基于从源头上消除隐患的考虑，电伴热在危险化工中应用较少。

2、热水伴热

热水伴热是用八九十度的热水作为热源，通过伴热管对需要伴热的仪表设备进行加热升温，由于热水伴热的水温较低基本不能用于防凝析的伴热，只能用于防冻仪表系统的伴热中如同暖气的作用。热水伴热水温较低，因此对于整个仪表伴热系统要求严格，首先要确保整个系统的保温措施很好，杜绝有裸露在外的管线阀门。伴热管的铺设要规范严格，保温箱内的伴热管U型弯折度要足够多，以此来加大热量的传递作用。热水伴热需要加压泵加压，需要设立独立的热水伴热系统，工程量较大。虽然热水伴热的能耗较少但由于系统构建复杂，导致在中小型企业中应用较少，只有一些大型的国有企业现场有完善的热水伴热系统。

3、蒸汽伴热

蒸汽伴热是现有国内化工企业应用最为广泛的仪表伴热方式。蒸汽伴热施工简单，取源方便，直接从装置工艺蒸汽线上引取即可。由于使用高温蒸汽作为热源，蒸汽伴热的热量大，对于仪表伴热线的铺设要求不严格即可实现充足的热量传递，因此蒸汽伴热得到广泛使用。

蒸汽伴热管的铺设与装置建设同步进行

蒸汽伴热是一个系统工程，要与装置建设同步进行，仪表蒸汽伴热线通常使用DN15的无缝管进行铺设，采用迂回伴热管线的方式来提高热交换面积，伴热管铺设过程中不能紧靠仪表及取源管线，防止蒸汽过热对仪表测量产生扰动影响。伴热线铺设完整后要通入蒸汽进行测压试密，检查合格后在进行保温处理。危险防爆场所保温材料普遍使用带阻燃性质的岩棉材料，外面用铝皮固定和美观。

蒸汽伴热铺设方式

　　蒸汽伴热能量高的同时也加大了装置的能源消耗，为减少蒸汽伴热消耗的蒸汽量，蒸汽伴热衍生了多种伴热走向形式。

伴热冷凝水回收模式

现在普遍流行的是伴热废水回收的伴热方式，使用整体阀组的联排方式，通过管线把凝结水和废弃蒸汽进行回收处理作为锅炉用水的来源之一。这种伴热设计思路从节约能源的角度考虑，但实际伴热使用效果不好甚至无法使用，主要原因如下：

一、联排回收的方法造成回水管线压力失控，由于不同伴热铺设距离不同，消耗的能源不同，导致伴热线排水阀门前后压差不均匀，有的伴热能够良好运行，有的排水阀产生逆压差而无法排除废蒸汽和冷凝水。一旦伴热回路形成堵塞，伴热蒸汽无法流通伴热线内的冷凝水不断增多，热量无法传导最后导致伴热线冻结，造成仪表失灵。

二、蒸汽伴热回收系统由蒸汽取源阀门、伴热管、疏水阀、回水阀组成，设备较多构成复杂，使用中易出现损坏情况，特别是疏水阀如果回水阀前后出现逆压差，疏水阀则无法排除冷凝水最后被冻结冻裂，导致伴热系统无法使用。

三、蒸汽伴热回收模式，伴热出口蒸汽排量无法确认。导致回水阀开度无法准确控制，回水阀开度过大易造成回水管线压力升高，导致其它伴热回水排除不畅甚至产生逆压差而无法排除冷凝水而冻结。回水阀开启过小又无法保证冷凝水的全部排除而导致此伴热回路冻结。

　　综述三点造成基于节约能源目的蒸汽回收伴热系统效果不佳，在实际使用中问题多多，给仪表冬季伴热的平稳运行带来很大困难。

独立伴热单独排空模式

　　由于蒸汽伴热回收联排模式的种种弊端，现场使用中大多数对其改造为伴热出口直接排空模式，即把各个仪表伴热线的出口阀门后端直接排放到空气中，此种伴热方法显著提高了各个仪表伴热能源的可控度。由于伴热线出口直接排空，人工调节伴热阀门直观快速，且不会对其它的仪表伴热产生影响，现场普遍使用此种仪表伴热方式。现场使用最多的为独立排空伴热模式

蒸汽伴热改造

　　仪表伴热直接排空的伴热模式虽然能够提高仪表伴热运行效果，调节伴热排空阀直观易操作，但每个仪表伴热出口都直接排空，会产生较多的蒸汽浪费。基于节约能源的考虑，经过多年的改进改造，厂里逐渐摸索出一套有效的仪表伴热方式。

多仪表串联伴热直接排空

现场设备仪表众多，很多需要伴热保温的仪表相互间距离不远，甚至就在同一个设备容器上，此时每个仪表单独使用伴热排空，不但浪费蒸汽也增加投用调试时间。厂里把距离较近的仪表伴热串联起来，形成多仪表串联的伴热模式。伴热出口同样使用直接排空，这样就可减少很多伴热排空，节省了蒸汽能源消耗，也实现了仪表伴热目的，同时减少了伴热投用调试时间，只要控制一个排空阀就可实现多仪表伴热的调节。相邻仪表使用一个蒸汽伴热线如图所示：

仪表伴热出口排空管改造

　　蒸汽伴热直接对外排空，会产生比较明显的蒸汽浪费。这种浪费对于企业管理者来说非常反感，他们只注重能源的消耗不关心仪表伴热的效果，因此各个公司都会出台严格的仪表冬季伴热管理办法，要求仪表伴热排空阀出口蒸汽要非常小，甚至只能见水不能冒气，不然就要进行严格的考核。

　　如此严格的仪表伴热管理根本无法实现。由于气温变化的原因，白天中午的气温普遍比夜晚高，如果仪表伴热排空在白天做到只流水不冒气的程度，那么到了夜晚百分百的会被冻结，而保证了夜晚仪表伴热的正常运行，白天伴热排放口就会产生较多的蒸汽浪费。因此仪表人员要频繁的调整伴热排空阀的开度，且不说这种工作的繁琐，单是工作量就无法完成，一套生产设备仪表伴热线通常在几十个，每一个伴热一天调整两次根本无法做到。

仪表蒸汽伴热排空对比如图所示：

一、排空管插入有水地沟

　　为满足公司的仪表伴热管理要求，杜绝因为伴热造成工钱被扣，仪表人员想到了一个较好的办法，通过延长仪表伴热排空阀管线到一个有水的地沟里，把排空管线插入到水里，此时仪表排空就不在冒汽，即使蒸汽伴热排空阀开度较大，也不会产生明显的蒸汽排放现象，此种方法即满足了仪表伴热管理办法也保证了仪表伴热的运行需求，虽然浪费一些蒸汽，但也是一个变通办法。

伴热排空管改造效果如图所示：

二、排空管在改进

　　虽然仪表伴热排空管线直接通入有水的地沟中，蒸汽的排放量被掩盖起来，不会被管理者考核，但这种改造模式总得来说还是浪费了一些蒸汽能源。从节约能源角度考虑，对仪表伴热出口排空管在进行改造，使用细小的管线代替DN15的无缝钢管，通过缩径的方法来减少蒸汽排放量。通常使用8个或6个的紫铜管充当排空管然后在插入地沟的水槽中，此时即可以保证无蒸汽外排的考核要求，又能节约蒸汽的消耗，同时满足仪表伴热的需求，可谓一举多得。

排空管使用紫铜管后改造效果如图所示：

三、排空阀安装地点改进

　　蒸汽伴热取源阀通常安装在工艺蒸汽管线附近，这些阀门位置通常在距离地面很高的管廊上方操作不便，因此通常把取源阀门保持全开的状态，日常仪表伴热蒸汽量的调节只通过排空阀来实现。排空阀的安装位置要方便易于操作，因此普遍安装地面上距离地沟不远的地方，对于那些在高处的排空阀全部引到地面安全地带，大大的方便了仪表伴热的投用和调节。

取源阀与排空阀安装地点对比如图所示：