Eine Prozessanlage in einem nördlichen Klima verliert um 4:30 Uhr morgens eine Kondensatrücklaufleitung. Die Temperatur sank auf -18 °C, die Linie fror ein und die Morgenschicht konnte nicht mit der Produktion beginnen. Dieses Szenario wiederholt sich jeden Winter in Anlagen, in denen die Kosten einer unbeheizten Leitung unterschätzt werden. Eine blockierte Leitung, einschließlich Produktionsausfall, Arbeitsaufwand und Reparaturen, kostet in der Regel weit mehr als eine komplette elektrische Begleitheizungsinstallation. Aus diesem Grund wird die Begleitheizung nicht als Komfortmerkmal, sondern als Schutzschicht für die Prozessverfügbarkeit spezifiziert.
Bei der elektrischen Begleitheizung handelt es sich um eine kontrollierte Methode der Wärmezufuhr zu Rohren, Tanks, Ventilen und Instrumenten von außen. Es hält die Flüssigkeitstemperatur aufrecht oder verhindert das Einfrieren, indem es den Wärmeverlust durch die Wärmedämmung ausgleicht. Der Rest dieses Artikels erklärt, wie es funktioniert, welche Kabeltypen verfügbar sind, wie man das richtige System auswählt und was die meisten Ausfälle im Feld verursacht.
Ein elektrisches Begleitheizungssystem besteht aus einem entlang der Rohroberfläche verlegten Heizkabel, einer über dem Kabel angebrachten Wärmedämmung und einem Steuersystem, das den Strom ein- und ausschaltet. Wenn Strom durch das Widerstandselement im Kabel fließt, erzeugt es Wärme. Diese Wärme wird durch die Rohrwand in die Flüssigkeit übertragen und gleicht den Wärmeverlust durch die Isolierung aus.
Die Begleitheizung unterscheidet sich von der Tauchheizung in einem wesentlichen Punkt: Das Heizelement berührt die Prozessflüssigkeit nicht. Dadurch eignet es sich für die Nachrüstung bestehender Leitungen, für lange Rohrstrecken und für Geräte, bei denen eine interne Heizung den Durchfluss stören oder einen Hotspot erzeugen würde. Die Verfolgung funktioniert auch bei Ventilen, Flanschen, Halterungen und Instrumenten, also Bereichen, in denen ein Tauchsieder nicht installiert werden kann.
Die Auswahl des richtigen Kabels ist die wichtigste Entscheidung bei jedem Begleitheizungsprojekt. Die drei vorherrschenden Technologien sind Selbstregulierung, Parallelschaltung mit konstanter Leistung und Reihenschaltung mit konstanter Leistung. Jedes weist ein eigenes Verhalten auf, und die Wahl wirkt sich auf die Länge des Stromkreises, die Steuerstrategie und die Installationspraxis aus.
Selbstregulierende Kabel verwenden einen leitfähigen Polymerkern zwischen zwei Busdrähten. Mit steigender Temperatur erhöht sich der Polymerwiderstand und die Wärmeleistung sinkt. Dieser Rückkopplungseffekt bedeutet, dass das Kabel seine eigene Temperatur auf natürliche Weise begrenzt. Es kann vor Ort auf Länge zugeschnitten und überlappt werden, ohne dass die Gefahr eines Durchbrennens besteht. Es ist die häufigste Wahl für den Frostschutz kleiner und mittlerer Rohre.
Bei Kabeln mit konstanter Leistung ist ein Heizdraht um die Busleitungen gewickelt und in Abständen verbunden. Die Leistung pro Meter bleibt unabhängig von der Rohrtemperatur konstant. Diese Kabel liefern eine höhere und gleichmäßigere Leistung als selbstregulierende Typen, dürfen sich jedoch nicht überlappen und erfordern einen Thermostat, um eine Überhitzung zu verhindern. Sie eignen sich zur Temperaturerhaltung, wenn eine konstante Leistung erforderlich ist.
Für Anwendungen, die eine stabile Leistung über mittlere Entfernungen erfordern, ist ein flexibles Heizkabel mit konstanter Leistung mit feldkonfektionierten Kaltleitern und standardisierten Anschlusssätzen erhältlich.
Flexibles Heizkabel mit konstanter Leistung für die Prozessbegleitheizung Dieses Kabel mit konstanter Wattleistung sorgt für eine gleichmäßige Wärmeabgabe pro Längeneinheit und kann vor Ort passend zugeschnitten werden, wodurch es für mittellange Rohrleitungen geeignet ist, die eine stabile Temperaturkontrolle erfordern. Produkt anzeigen → Serienkabel verwenden über die gesamte Länge einen einzigen Widerstandsleiter. Die Leistungsabgabe ist entlang der Strecke gleichmäßig und die Streckenlänge kann sich über mehrere Kilometer erstrecken. Dadurch sind sie ideal für lange Rohrleitungen, Verladeleitungen und Anwendungen, bei denen die Stromversorgungspunkte weit voneinander entfernt sind. Da sie jedoch auf eine bestimmte Länge ausgelegt und hergestellt werden müssen, ist die Planung wichtiger als bei parallelen Kabeln.
| Eigentum | Selbstregulierend | Konstante Wattleistung parallel | Serie Constant Power |
|---|---|---|---|
| Ausgabeverhalten | Nimmt mit steigender Temperatur ab | Feste Leistung pro Meter | Gleichmäßige Ausgabe entlang der Schaltung |
| Feldschneiden | Vor Ort auf Länge zuschneiden | An den vorgesehenen Stellen auf Länge zuschneiden | Werkseitig festgelegte Länge |
| Überlappung erlaubt | Ja | Nein | Nein |
| Typische Schaltungslänge | Bis zu 100 m | Bis zu 200 m | Kilometer möglich |
| Bestens geeignet für | Frostschutz für kleine Rohre | Temperaturerhaltung | Lange Rohrleitungen und hohe Leistung |
Beginnen Sie mit dem operativen Ziel. Verhindert das System das Einfrieren oder hält es die Prozesstemperatur aufrecht? Der Frostschutz ermöglicht ein breiteres Temperaturband und eine einfachere Steuerung. Die Aufrechterhaltung der Temperatur, insbesondere bei viskosen Flüssigkeiten oder exothermen Prozessen, erfordert eine präzise Steuerung und eine Kabelleistung, die dem Wärmeverlust bei der niedrigsten Umgebungstemperatur entspricht.
Für die Wärmeverlustberechnung sind vier Eingaben erforderlich, von denen Sie in der Praxis auf keine verzichten können:
Sobald der Wärmeverlust pro Meter bekannt ist, vergleicht man ihn mit der Kabelleistung. Eine übliche Sicherheitsmarge liegt bei 10 bis 20 Prozent, eine darüber hinausgehende Überdimensionierung verschwendet jedoch Energie und kann temperaturempfindliche Flüssigkeiten beschädigen. Auch die Art der Flüssigkeit spielt eine Rolle: Schweröl benötigt eine höhere Haltetemperatur als Wasser, und eine Flüssigkeit, die bei Umgebungsbedingungen erstarrt, benötigt eine höhere Begleitheizung, um sich nach einer Abschaltung zu erholen.
Die Einstufung von Gefahrenbereichen verändert alles. In explosionsgefährdeten Bereichen müssen Kabel, Anschlüsse und Schaltschrank über eine entsprechende Zertifizierung verfügen und entsprechend den Zonenanforderungen installiert werden. Ein Standardkabel in einem klassifizierten Bereich stellt einen direkten Sicherheitsverstoß dar.
Für Frostschutzaufgaben, bei denen die Umgebungstemperatur selten unter -20 °C fällt und das Medium Wasser oder eine leichte Prozessflüssigkeit ist, deckt eine Hochtemperatur-Begleitheizung mit feuchtigkeitsbeständiger Konstruktion die meisten Außeninstallationen ab.
Hochtemperatur-Begleitheizung zum Frostschutz Dieser Heizkörper mit konstanter Wattleistung wurde für den Frostschutz bei Außeninstallationen entwickelt und arbeitet zuverlässig bei hohen Temperaturen. Er eignet sich für Rohre, die Wasser oder leichte Prozessflüssigkeiten in gemäßigt kalten Klimazonen transportieren. Produkt anzeigen → In der Praxis sind die meisten Ausfälle von Begleitheizungen eher auf Installationsfehler als auf Kabeldefekte zurückzuführen. Das Kabel muss vollflächigen Kontakt mit der Rohroberfläche haben; Ein Luftspalt zwischen Kabel und Rohr fungiert als Isolationsschicht und erzeugt eine kalte Stelle. Das Befestigen des Kabels alle 300 bis 500 mm mit zugelassenen Bändern oder Bändern und nicht mit Kabelbindern, die die Ummantelung beschädigen können, ist gängige Praxis.
Scharfe Kanten an Rohrhalterungen und Flanschen können den Mantel während der Installation oder bei Wärmeausdehnung zerschneiden. Das Kabel sollte kantenfrei verlegt oder mit einem Metallschutz geschützt werden. Anschlüsse und Abschlüsse sind die anfälligsten Punkte. Jede Spleiß- und Endabdichtung muss mit dem vom Hersteller zugelassenen Kit hergestellt und gegen Feuchtigkeit abgedichtet werden. Ein einzelner schlecht abgedichteter Abschluss ist die häufigste Ursache für Erdschlussauslösungen.
Bevor Sie das Kabel mit einer Wärmedämmung abdecken, messen Sie den Isolationswiderstand jedes Stromkreises. Dieser Test erkennt Kabelschäden und eindringende Feuchtigkeit frühzeitig. Der weithin akzeptierte Mindestwert liegt bei 20 Megaohm, bei Neuinstallationen werden jedoch oft mehrere Hundert gemessen. Notieren Sie den Wert für jeden Stromkreis. Es wird zur Grundlage für zukünftige Wartungsarbeiten.
Die Bau- und Prüfnormen für elektrische Begleitheizungen decken diese Punkte ausführlich ab und es lohnt sich, sie vor Beginn der Arbeiten vor Ort zu prüfen.
Konstruktionstechniken und Prüfnormen für elektrische Begleitheizungen .
Ein Begleitheizungskabel ohne Regler ist ein Heizgerät, das unabhängig vom Bedarf mit voller Leistung läuft. Bei einer Frostschutzanwendung kann das bedeuten, dass monatelang Energie verschwendet wird. Ein an der Rohroberfläche angebrachter Leitungsthermostat unterbricht den Strom, wenn die Rohrtemperatur über dem Sollwert liegt, während ein umgebungsempfindlicher Regler auf die Außentemperatur reagiert. Zur Temperaturerhaltung sorgt ein Regler mit einem am Rohr oder direkt an der Flüssigkeit angebrachten Sensor für eine genauere Kontrolle.
Alle Begleitheizungskreise sollten über einen Erdschlussschutz verfügen. Der Leckstrom in einem gesunden Heizkabel ist gering, aber ein beschädigter Mantel kann einen Weg zur Erde schaffen, den herkömmliche Schutzschalter nicht erkennen. Ein 30-mA-Erdschlussschutzgerät schützt sowohl das Personal als auch die Anlage. In explosionsgefährdeten Bereichen muss der Schaltschrank für die Zone zugelassen und in die restliche Schutzphilosophie integriert sein.
Wenn die Verfolgung durch einen klassifizierten Bereich verläuft, gehören die Stromversorgungs- und Überwachungskomponenten in ein zertifiziertes Gehäuse, das für den Standort ausgelegt ist.
Schaltschrank für Begleitheizungen für explosionsgefährdete Bereiche Dieser zertifizierte Schaltschrank integriert Temperaturüberwachung und Energiemanagement für Begleitheizungskreise, sorgt für einen sicheren Betrieb in klassifizierten Umgebungen und unterstützt zuverlässige Wartungsprüfungen. Produkt anzeigen → Der Wartungsaufwand eines gut installierten Begleitheizungssystems ist gering, aber nicht Null. Eine jährliche Inspektion vor der kalten Jahreszeit sollte eine Sichtprüfung des Kabelmantels auf Schnitte, Abrieb oder chemische Angriffe umfassen; Überprüfung, ob die Isolierung intakt und wasserdicht ist; und eine Isolationswiderstandsprüfung im Vergleich zur Installationsbasislinie. Ein Messwert, der um mehr als 25 Prozent vom Ausgangswert abfällt, weist auf ein sich entwickelndes Problem hin.
Häufige Fehlerursachen sind Feuchtigkeit an den Enden, mechanische Schäden durch Wartungsarbeiten am Rohr und ausgefallene Thermostate. Wenn ein Stromkreis auslöst, überprüfen Sie zuerst den Controller, dann den Abschluss und dann das Kabel. Setzen Sie den Schutzschalter nicht einfach zurück und gehen Sie weg, denn ein nicht lokalisierter Erdschluss wird wieder auftreten.
Der Austausch eines beschädigten Abschnitts eines selbstregulierenden Kabels ist einfach, wenn das Spleißset des Herstellers verwendet wird. Bei Serien-Konstantstromkabeln sind die Reparaturmöglichkeiten eingeschränkter, da der gesamte Stromkreis in Mitleidenschaft gezogen werden kann.
Das Systemdesign sollte bereits die Wartbarkeit berücksichtigen. Zugängliche Anschlusskästen, beschriftete Stromkreise und eine Aufzeichnung der Auslegungsberechnungen machen jeden zukünftigen Eingriff schneller und sicherer. Ein gut dokumentiertes Begleitheizungssystem ist von Vorteil; Ein Undokumentierter ist eine Belastung, die auf eine kalte Nacht wartet.
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