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Was ist eine Begleitheizung? Funktionsprinzipien, Kabeltypen, Anwendungen und Auswahlhilfe

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Was ist eine Begleitheizung?

Eine Kondensatleitung in einer Chemieanlage kann über Nacht fest gefrieren, wenn die Umgebungstemperatur unter das Auslegungsminimum fällt. Bevor die Bediener es bemerken, stoppt die Verstopfung den Durchfluss, schaltet eine Pumpe aus und kostet Produktionsstunden. Um genau diese Art von Fehler zu verhindern, gibt es eine Begleitheizung. Einfach ausgedrückt handelt es sich bei einer Begleitheizung um ein elektrisches Heizsystem, das entlang von Rohren, Ventilen, Tanks und anderen Geräten installiert wird, um die Wärme zu ersetzen, die diese Oberflächen an die Umgebung verlieren. Es hält Flüssigkeiten über ihrem Gefrierpunkt oder auf einer erforderlichen Prozesstemperatur, unabhängig davon, ob in der Leitung Wasser, Heizöl, Chemikalien oder Dampfkondensat transportiert werden.

Die Begleitheizung beschränkt sich nicht nur auf den Frostschutz im Winter. In vielen Anlagen läuft es das ganze Jahr über, um viskose Flüssigkeiten pumpbar zu halten, Kondensation zu verhindern, Wärmeverluste in langen Transferleitungen auszugleichen und die Temperatur von Lagertanks und Instrumentenleitungen aufrechtzuerhalten. Da die Wärme lokal entlang des Rohrs erzeugt wird, fügt ein Begleitheizungssystem die Wärme genau dort hinzu, wo sie benötigt wird, und verbraucht dabei weitaus weniger Energie als die Beheizung eines ganzen Raums oder Gebäudes.

Wie funktioniert ein Begleitheizungssystem?

Das Herzstück eines jeden Begleitheizungssystems ist ein Heizkabel, auch Begleitheizungskabel oder Begleitheizungskabel genannt. Das Kabel enthält ein Widerstandselement, das Wärme erzeugt, wenn elektrischer Strom durch es fließt. Das Kabel wird an der Außenseite des Rohrs oder Behälters befestigt, normalerweise unter einer Wärmedämmung, sodass die von ihm erzeugte Wärme direkt an die Rohrwand und dann an die Flüssigkeit im Inneren übertragen wird. Zu einem Komplettsystem gehören außerdem ein Netzteil, ein Steuergerät wie ein Thermostat oder Regler sowie Zubehör wie Anschlusssätze, Enddichtungen und Befestigungsband.

Die entlang des Rohrs abgegebene Wärmemenge wird in ausgedrückt Watt pro Meter . Der erforderliche Wert hängt vom Wärmeverlust des Rohrs ab, der wiederum vom Rohrdurchmesser, der Isolationsdicke, der Flüssigkeitstemperatur, der minimalen Umgebungstemperatur und der Windeinwirkung abhängt. Der Zweck der Begleitheizung besteht darin, diesen Wärmeverlust auszugleichen und die Flüssigkeitstemperatur auf dem Sollwert zu halten.

Haupttypen von Begleitheizungskabeln

Drei Kabelfamilien dominieren industrielle Begleitheizungsanwendungen, und der Unterschied zwischen ihnen ist wichtiger, als die meisten Käufer erwarten. Die Wahl des falschen Typs kann zu Überhitzung, Energieverschwendung oder unzureichender Wärmeabgabe führen.

Selbstregulierende Kabel

Ein selbstregulierendes Kabel verwendet einen leitfähigen Polymerkern zwischen zwei Busdrähten. Mit steigender Temperatur steigt der Polymerwiderstand und die Heizleistung nimmt automatisch ab. Mit sinkender Temperatur steigt die Leistung. Dieses eingebaute Verhalten bedeutet, dass das Kabel vor Ort auf Länge zugeschnitten und überlappt werden kann, ohne dass es durchbrennt, was es zur nachsichtigsten Installationsoption macht. Eine praktische Anleitung finden Sie hier Installationsanleitung für selbstbegrenzende Begleitheizungskabel .

Kabel mit konstanter Wattzahl

Konstantwattkabel verwenden ein Heizelement mit festem Widerstand und liefern unabhängig von der Temperatur eine konstante Leistungsabgabe. Da sie sich nicht selbst regulieren, müssen sie auf passende Längen zugeschnitten und mit Thermostaten oder Reglern gesteuert werden, um eine Überhitzung zu vermeiden. Sie sind eine gute Wahl, wenn Sie eine vorhersehbare, gleichmäßige Leistung benötigen, beispielsweise bei langen Prozesslinien mit stabilen Betriebsbedingungen. Ein Produkt in dieser Kategorie ist das Dreiphasen-Begleitheizung mit konstanter Leistung , ausgelegt für einen höheren Leistungsbedarf bei Rohren mit großem Durchmesser und langen Strecken.

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Serienwiderstandskabel

Serienwiderstandskabel, manchmal auch Serienkabel mit konstanter Leistung genannt, verwenden einen durchgehenden Widerstandsdraht über die gesamte Länge. Sie sind weniger verbreitet, aber praktisch für sehr lange Rohrleitungen und Anwendungen, die eine präzise Ausgabe erfordern. Ihre Leistungsabgabe ist pro Meter konstant, daher muss der Schaltungsaufbau exakt sein.

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Unterschiede zusammen.

Typische Unterschiede zwischen den wichtigsten Begleitheizungskabeltypen
Kabeltyp Ausgabeverhalten Typische Anwendungen Hauptüberlegung bei der Auswahl
Selbstregulierend Mit steigender Temperatur nimmt die Leistung ab Frostschutz von Wasser- und Kondensatleitungen; Panzer; Instrumentenlinien Kann nicht oberhalb der maximalen Einsatztemperatur verwendet werden
Konstante Wattzahl Die Leistung bleibt unabhängig von der Temperatur konstant Aufrechterhaltung der Prozesstemperatur; lange Rohrstrecken; hoher Wärmebedarf Erfordert sorgfältige Längenanpassung und zuverlässige Temperaturkontrolle
Serienwiderstand Konstante Leistung pro Meter entlang eines durchgehenden Elements Sehr lange Rohrleitungen; spezielle Industrieschaltungen Erfordert eine genaue elektrische Auslegung für jeden Lauf

Wo wird die Begleitheizung angewendet?

Begleitheizungen werden bei einigen wiederkehrenden industriellen Problemen eingesetzt, und jede Anwendung verändert die Art und Weise, wie das System dimensioniert und gesteuert wird.

Frostschutz

Die häufigste Anwendung ist der Frostschutz von Wasserleitungen, Feuerlöschsystemen, Kondensatleitungen und Prozessleitungen, die durch Eisbildung beschädigt werden können. Das Kabel hält die Rohroberfläche über 0 °C, sodass das Wasser im Inneren nicht gefriert. Für den Einsatz im Freien und bei hohen Temperaturen, a Frostschutz-Hochtemperatur-Begleitheizung kann sowohl kalte Umgebungsbedingungen als auch höhere Rohroberflächentemperaturen bewältigen.

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Temperaturerhaltung

Viele Flüssigkeiten werden beim Abkühlen zu viskos zum Pumpen. Schweröl, Schmieröl, Harz und bestimmte Chemikalien müssen bei einer erhöhten Temperatur gehalten werden. Die Begleitheizung kompensiert den Wärmeverlust entlang der Leitung und hält die Flüssigkeit auf ihrer Verarbeitungstemperatur, wodurch Pumpenenergie und Verstopfungen reduziert werden.

Prozesstemperaturregelung

In einigen Anlagen besteht das Ziel nicht nur darin, ein Einfrieren zu verhindern oder die Viskosität aufrechtzuerhalten, sondern auch darin, eine genaue Temperatur für eine chemische Reaktion oder eine Qualitätsanforderung aufrechtzuerhalten. Dies erfordert ein höheres Maß an Kontrolle, einschließlich Sensoren, Steuerungen und manchmal auch Überwachungssystemen.

Andere Verwendungen

Begleitheizungen werden auch zur Enteisung von Dächern und Dachrinnen, zum Schutz vor Kavitation in bestimmten Hydrauliksystemen und zur Aufrechterhaltung der Temperatur von Lagertanks, Trichtern und Ventilen verwendet.

So wählen Sie das richtige Begleitheizungssystem aus

Die Auswahl beginnt beim Wärmeverlust, nicht beim Kabelkatalog. Der Wärmeverlust des Rohres bestimmt, wie viel Watt pro Meter die Begleitheizung liefern muss. Diese errechnet sich aus dem Rohrdurchmesser, der Art und Dicke der Isolierung, der Differenz zwischen der Wartungstemperatur und der minimalen Umgebungstemperatur sowie Expositionsfaktoren wie der Windgeschwindigkeit und ob sich das Rohr im Innen- oder Außenbereich befindet.

Sobald die erforderliche Wattzahl pro Meter bekannt ist, erfolgt im nächsten Schritt die Auswahl der Kabelfamilie. Selbstregulierende Kabel sind ideal für den allgemeinen Frostschutz und wechselnde Bedingungen. Kabel mit konstanter Wattleistung eignen sich gut für die Aufrechterhaltung der Prozesstemperatur, wenn die Last stabil und vorhersehbar ist. Der letzte Schritt ist die Auswahl des Steuerungssystems. Für viele Frostschutzaufgaben reicht ein einfacher Thermostat aus, Prozessanwendungen benötigen jedoch im Allgemeinen einen Temperaturregler mit Sensor und Alarmausgang. Bei Installationen in explosionsgefährdeten Bereichen müssen die Steuerungs- und Leistungsgeräte den Explosionsschutzanforderungen entsprechen und die Zertifizierung des gesamten Stromkreises wird Teil der Spezifikation.

Vergessen Sie nicht die mechanischen Details. Begleitheizungen haben einen minimalen Biegeradius, erfordern zugelassene Anschlusssätze und Enddichtungen und müssen so ausgelegt werden, dass sie Armaturen, Flansche und Ventilkörper abdecken, an denen der Wärmeverlust höher ist. Die Bautechniken und Prüfnormen für elektrische Begleitheizungen Es lohnt sich, vor Beginn der Installation eine Überprüfung durchzuführen, da schlechte Verarbeitung an Abschlüssen und Spleißen die häufigste Ursache für einen frühen Systemausfall ist.

Überlegungen zu Sicherheit, Kontrolle und Gefahrenbereichen

Begleitheizungen arbeiten in Kontakt mit Rohren, die brennbare Flüssigkeiten transportieren können, daher ist die elektrische Sicherheit nicht optional. Zu einer ordnungsgemäßen Installation gehört a Erdschlussschutzgerät , eine Überstromschutzvorrichtung und eine zuverlässige Temperaturkontrolle. In explosionsgefährdeten Bereichen müssen das Heizkabel und die elektrischen Anschlüsse für die Zone, in der sie installiert werden, zertifiziert sein und der Schaltschrank muss den erforderlichen Schutz bieten. Ein engagierter Begleitheizungsschaltschrank für explosionsgefährdete Bereiche vereinfacht diesen Teil der Arbeit, da das Gehäuse, die Schutzvorrichtungen und die Anschlussanordnungen für die gleiche Aufgabe ausgelegt sind.

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Hersteller mit anerkannten Zertifizierungen sorgen für zusätzliches Vertrauen. Überprüfen Sie bei der Bewertung von Lieferanten, über welche Zertifizierungen diese verfügen und ob die für Ihr Projekt vorgesehenen spezifischen Kabel- und Schrankmodelle über die erforderlichen Zulassungen verfügen. Die Qualifikationen der Lieferanten gehören zu den überprüften Details Seite zu Unternehmensehren und Zertifizierungen . Planen Sie über die Genehmigungen hinaus auch Inbetriebnahmeprüfungen ein: Isolationswiderstandsprüfungen, Durchgangsprüfungen und Überprüfung der Stromabgabe jedes Stromkreises, bevor die Isolierung geschlossen wird.

Letzte Gedanken

Bei der Begleitheizung handelt es sich nicht um ein einzelnes Produkt, sondern um eine vollständige Methode, um Rohre, Tanks und Prozessgeräte auf der richtigen Temperatur zu halten. Die Technologie funktioniert nur dann gut, wenn die Kabelfamilie zur Anwendung passt, die Wattzahl zum Wärmeverlust passt und die Steuerungs- und Schutzausrüstung zur Umgebung passt. Beginnen Sie mit der Physik des Rohrs, wählen Sie den Kabeltyp basierend auf Ausgangsverhalten und Temperaturgrenzen aus und schließen Sie mit zertifizierten Kontroll- und Installationspraktiken ab. Diese Reihenfolge ist der Unterschied zwischen einem Trace-System, das zwanzig Jahre lang läuft, und einem, das im ersten Winter ausfällt.