[发明专利]仪表取样管路伴热电缆敷设长度计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及管路伴热和计算机技术领域，尤其涉及一种仪表取样管路伴热电缆敷设长度计算方法。

背景技术

在北方冬季火力发电厂运行过程中，可能会出现设备环境温度低于0℃的情况，如露天锅炉(或设备)，在锅炉停炉期间，锅炉房内靠近门、窗、过道的低温区域以及直接空冷系统区域等。而当环境温度低于0℃时，会出现如下情况：

(1)仪表测量取样管路内液态介质结冻，导致介质参数无法准确测量；

(2)气动执行机构压缩空气管路产生冷凝水，结冻后导致阀门无法正常操作；

(3)直接空冷系统的工艺阀门底部存在积水，结冻后导致阀门无法正常操作；

(4)直接空冷凝结水系统和抽真空系统温度过低或结冻，造成翅片管束内出现结冰现象。

在北方火力发电厂，仪表取样管路保温设计常采用伴热方式进行。伴热介质释放一定的热量，通过直接或间接能量交换来补充被伴热仪表管的热损失，以达到仪表管路内介质正常工作要求。电伴热、蒸汽伴热是绝大多数北方电厂采用的保温方式。蒸汽伴热的工作原理是通过蒸汽伴热管道释放的热量以弥补被保温管道的热量损失，由于蒸汽的散热量不易控制，整个管路伴热分布不均匀，局部可能造成被测介质的汽化，保温效率处于一个较低水平。电厂中汽、水系统热工测点布置分散，需要伴热的仪表取样管路布置复杂，这样就造成布置蒸汽伴热管道更加困难。另外，在冬季运行时，蒸汽伴热管道经常会出现“泡、冒、滴、漏”现象，造成一定的安全隐患。故火电厂热工仪表管路通常采用电伴热作为首选的保温方式。目前，大多数设计院设计电伴热电缆长度采用预估方式，预估结果不准确会造成现场施工时的变更较多。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种更精确的对于仪表取样管路伴热电缆敷设长度的计算方法。

为实现以上目的，本发明提出一种仪表取样管路伴热电缆敷设长度计算方法，该方法包括：步骤S1，确定仪表取样管路的保温层厚度；步骤S2，确定仪表取样管路内的介质温度；步骤S3，确定仪表取样管路内保温层的保温材料以及所述保温材料的保温系数；步骤S4，根据所述保温层厚度、介质温度、保温系数以及最低环境温度、仪表取样管路的外径确定仪表取样管路的散热量；步骤S5，根据所述仪表取样管路的散热量和伴热电缆单位长度的额定发热值确定仪表取样管路的伴热电缆的敷设方式，所述敷设方式为平行法敷设或缠绕法敷设；步骤S6，根据步骤S5确定的敷设方式确定伴热电缆的长度，如果采用平行法敷设，则热电缆的长度与仪表取样管路的长度相同；如果采用缠绕法敷设，则利用伴热电缆的缠绕螺距以及仪表取样管路的长度计算出伴热电缆的长度。

根据本发明的一个方面，在所述步骤S6中，利用伴热电缆的缠绕螺距以及仪表取样管路的长度计算出伴热电缆的长度具体包括：根据公式(2)计算出伴热电缆的缠绕螺距：S＝πd/(K²-1)^1/2公式(2)；其中S表示所述缠绕螺距，d表示仪表取样管路的外径；K表示伴热电缆的长度系数；其中K通过公式(3)确定：K＝Q/Q₁公式(3)；其中Q为仪表取样管路的散热量，Q₁为伴热电缆的米功率；根据缠绕螺距的大小利用公式(4)计算出伴热电缆的长度：L＝(L₁/S)×[S²+(πd)²]^1/2公式(4)；其中L为伴热电缆的长度，L₁为仪表取样管路的长度。

根据本发明的一个方面，所述步骤S4中，根据公式(1)确定仪表取样管路的散热量：

Q＝2πλ(t₁-t₂)÷ln[(d+2δ)÷d]公式(1)

其中Q为仪表取样管路的散热量，λ为仪表取样管路内保温层的保温材料的保温系数，t₁为仪表取样管路内的介质温度，t₂为最低环境温度，d为仪表取样管路的外径，δ为所述仪表取样管路的保温层厚度。

根据本发明的一个方面，所述步骤S2还包括：依据所述介质温度为伴热电缆选型，具体为：高温介质即温度>200℃的仪表取样管路采用具有恒定功率特点的伴热电缆；中温即温度介于65～200℃之间和低温即温度<65℃的仪表取样管路宜采用自控温伴热电缆。