燃气调压装置内伴热系统的研究与改进

2016-09-27宋春福

中国新技术新产品 2016年15期

关键词：电伴调压大庆

宋春福

（大庆中石油昆仑燃气有限公司，黑龙江大庆 163453）

燃气调压装置内伴热系统的研究与改进

宋春福

（大庆中石油昆仑燃气有限公司，黑龙江大庆 163453）

燃气调压箱内伴热系统可以有效地避免冬季运行时设备发生冻堵，保证设备安全平稳运行，现有的内伴热系统存在能耗高、不阻燃等缺点。本文针对这些问题，对现有的燃气调压箱内伴热系统进行研究和改进，以实现低能耗、阻燃性好、伴热数据实时上传的功能。

电伴热；节能；调压

0.引言

在我国北方地区，冬季气温能够达到-40℃，燃气调压装置在冬季低温运行时，设备内通过气体中所含的水分极易聚集冻结，严重时，会导致调压设备损坏。因此，保证调压装置在低温时能够维持正常的工作温度是极其重要的环节。现有的电伴热系统能够部分解决冻堵现象的发生，但其本身还存在一些问题和隐患，系统还有着很大的改进空间，可以通过不断地研究和改进，最终达到燃气行业的实际生产需求。

1.伴热系统的现状

现阶段我国工艺管线和罐体容器的伴热大多采用传统的蒸气或热水伴热，而在大庆地区，通过多年的实践验证，燃气行业已实现在调压柜内安装电伴热系统的方式解决冬季低温问题。电伴热系统兴起并迅速发展于20世纪50年代。在建筑等其他领域，这一新型的保温方式已经得到推广和使用，与之相比，国外已有大量成熟技术应用于各系统之中。但在燃气行业的具体应用过程中，我们能够发现，现阶段使用的电伴热系统虽可解决部分低温问题，但其本身还存在的很多不足：

第一，部分系统存在绝缘不好，易导电等问题，存在一定的安全隐患；

第二，伴热带本身不阻燃，易着火；

第三，现阶段安装电伴热系统时，通常将整条伴热带直接缠绕到设备上，中间不能断开，这样一些原本没有必要加热的地方也会有伴热带通过，在气温低时热量损耗变大，且温度传感器位于系统尾部，裸露于空气之中，测温不精准，最终导致电量增大，不节能；

第四，安装人员在安装时往往根据自己主观判断进行安装，容易导致安装不规范，现场凌乱，且在安装保温部分时，容易造成保温层包裹不实，保温性能不好，浪费电能；

第五，现阶段伴热系统无任何显示部分，如有保温层的存在，工作人员无法掌握电伴热具体运行情况；温控器为手动机械按钮调节，如刻度存在误差，会使伴热系统过热或过冷。

2.新型伴热系统改进方案

为解决现有设备存在的诸多问题，大庆中石油昆仑燃气有限公司在原有伴热系统基础上，力求研制出一套新型智能伴热系统，使之能够有效地解决现有电伴热存在的问题。

2.1 新型伴热系统的改进目标

2.1.1 系统整体防爆、阻燃、防漏电

因天然气为易燃易爆高危气体，按照国家规定，应用于燃气调压柜的设备必须达到防爆要求；为了安全起见，新型伴热系统所用材料必须阻燃，以求解决现阶段伴热系统不阻燃这一问题。而且新系统要防漏电，保护操作人员人身安全。

2.1.2 大幅度降低能耗

因现有电伴热系统控温不精准，存在热能浪费情况，新型伴热系统必须能够大幅度降低能耗，达到节能目的。

2.1.3 系统实现模块化，可重复利用

现有电伴热系统在拆除后无法二次利用，造成浪费，且在安装过程中工作人员的安装手法很大程度上影响着伴热系统的保温程度和外观规整程度，为了解决上述问题，新型伴热系统必须达到模块化，安装拆卸方便，且可以调整加热部位。

表1　2013年11月～2014年3月耗电量明细表

2.1.4 智能化

新型伴热系统要具备较高的智能化，系统要具备液晶显示屏，可以就地显示测温点温度，可以调节设置温度。另一方面，新系统可以通过无线方式将温度数据进行远程传输，且可以通过远程操作调整，启闭电伴热，能够实现在线实时监测，特殊情况报警。

2.2 具体研究内容

为达到研究初期制定的改进目标，研究人员与电伴热厂家人员进行商讨，研究各种方案的可行性，最终确定将新型伴热系统分为2个部分进行研究，将现场加热部分作为首要研究对象，在现场加热部分符合要求后再将远程数控部分整合进去。

2.2.1 加热部分

加热部分具体设计如下：

（1）调节器和气体流量计采用直流电，24V以下电压，根据调压器及流量计大小不同，功率在30W～100W。

（2）加热保温系统采用特氟隆发热线加云母双重绝缘加热装置，安全可靠；采用硅酸铝棉保温材料，阻燃、保温效果好；采用铝镁合金外壳，不生锈，表面喷塑处理，不掉漆，根据不同调压器规格不同设计不同的外形结构。

（3）线路采用电子焊接方式，没有接点，防爆。

（4）测温传感器采用进口数字式，测温范围大，精度高，并采用一备一用方式，确保正常运行，测温传感器内置于加热模块之中，测量准确，精准控制伴热系统的启闭次数。

（5）温控器采用数显方式，在一用一备的调压器配置中可实现加热保温系统联动切换，并具有数据无线远程传输功能。

（6）电路配备漏电保护装置，更安全。

（7）加热保温系统采取模块化设计，直接安装于需要加热部位，安装方便简洁，采用不锈钢扎带快速固定与卡具、螺栓等多种方式快速固定。

2.2.2 数据远程控制传输部分

在完成加热部分后，研究人员便开始着手系统的数据远程控制传输部分，由于大庆中石油昆仑燃气有限公司已经有一套完整的、成熟的生产指挥系统（SCADA系统），所以在进入传输部分的研究阶段，我们便把SCADA系统作为研究方向，力求将系统采集的数据整合到SCADA系统之中。

远程控制传输部分具体设计如下：

（1）PT100温度传感器通过转化器转化成-50℃～50℃对应4mA～20mA直流电流信号传送给上位机，上位机通过系统设置，控制继电器开启关闭加热系统热体温度，达到保温节能目的，再通过原有SCADA系统的无线传输部分，实现伴热系统温度、运行状况数据的实时传输。

（2）将所有控制系统部件进行高度整合，设立专门的防爆外壳。

（3）在系统中加入报警功能，在断电和温度过低时系统自动报警。

（4）通过对原有程序的重新编写，加入远程控制功能，能够在远端SCADA系统中对伴热系统进行调温、启闭操作。

（5）智能控制系统部分采用350V～24V自适应电源，电源具有完整的过流，短路、过温保护电路。

（6）控制箱内设置实验按钮，作为调试实验用，还可作为本地强制加热使用。

2.2.3 新型伴热系统技术参数

（1）调节器和气体流量计采用直流电，24V以下电压。

（2）调节器和气体流量计功率在30W～100W。

（3）测温传感器采用进口数字式，测温范围在-40℃～125℃之间，精度±0.2℃。

（4）温控器采用数显方式，并能数据无线远程传输功能。

（5）特氟隆发热线，可耐温300℃。

（6）云母双重绝缘材料：可耐温800℃。

（7）硅酸铝棉保温材料：可耐温1200℃。

3.实际应用情况

在完成新型伴热系统的整体研究和厂内测试阶段，研究人员将样机安装于大庆市东城领秀B区大庆中石油昆仑燃气有限公司下属燃气调压柜内进行实地验证。

3.1 安装测试

在安装过程中，由研究人员指导辖区工作人员完成整个安装过程。全部安装耗时15分钟（不包括安装防爆箱体和智能控制模块所用时间），系统各部件尺寸完全符合实际调压设备安装要求，没有出现松动、贴合不严密等问题，整个安装过程未出现任何延误，操作简便，步骤明了，其便捷程度得到了辖区工作人员的认可。

3.2 远程控制及数据实时传输测试

完成新型智能伴热系统的安装后，研究人员首先对伴热系统的数据传输功能进行测试。研究人员在大庆中石油昆仑燃气有限公司的生产指挥调度中心内对数据上传情况进行验证。在系统完成初始化设置后，生产指挥中心的SCADA系统中便可看到新型智能伴热系统上传的实时数据，且通过SCADA系统内操作选项，可以调整系统内参数及启闭伴热系统，新型系统具备极强的实时远程监控和操控能力。

3.3 能耗测试

为验证新型伴热系统的节能性，研究人员选取了处于同一区域内的东城领秀A区、丽青公寓小区、华溪龙城一期3座调压柜，在预设温度相同的情况下（20℃），进行能耗对比，见表1。

通过5个月的用电量对比，可以看出，新型智能伴热系统在保证相同运行温度的情况下，能耗与其他测试调压箱比较最高降低了近80%，在节能降耗方面取得了良好的效果。