ヒートトレースとは何ですか?動作原理、ケーブルの種類、用途、および選択ガイド

ヒートトレースとは何ですか?

化学プラントの凝縮水ラインは、周囲温度が設計最低温度を下回ると、一晩で凍結する可能性があります。オペレーターが気づく前に、詰まりによって流れが止まり、ポンプが作動し、生産時間にコストがかかります。ヒートトレースは、まさにこの種の故障を防ぐために存在します。簡単に言うと、ヒートトレースは、パイプ、バルブ、タンク、およびその他の機器に沿って設置され、それらの表面が環境に失われる熱を置き換える電気加熱システムです。パイプが水、燃料油、化学薬品、または蒸気凝縮水を運ぶかどうかに関係なく、流体を凝固点以上に保ち、必要なプロセス温度に保ちます。

ヒートトレースは冬の凍結防止に限定されません。多くのプラントでは、粘性流体のポンプ輸送の可能性を維持し、結露を防ぎ、長い移送ラインでの熱損失を補償し、貯蔵タンクと計器ラインの温度を維持するために、このシステムが年間を通じて稼働しています。熱はパイプに沿って局所的に発生するため、ヒートトレース システムは必要な場所に正確に熱を加え、部屋や建物全体を加熱するよりもはるかに少ないエネルギーで済みます。

ヒートトレースシステムはどのように機能しますか?

ヒート トレース システムの中核は加熱ケーブルであり、ヒート トレース ケーブルまたはトレース ケーブルとも呼ばれます。ケーブルには抵抗体が含まれており、電流が流れると発熱します。ケーブルはパイプまたは容器の外側に沿って、通常は断熱材の下に固定されているため、ケーブルが発生する熱はパイプの壁に直接伝わり、その後内部の流体に伝わります。完全なシステムには、電源、サーモスタットやコントローラーなどの制御装置、接続キット、エンドシール、固定テープなどの付属品も含まれます。

パイプに沿って伝達される熱量は次のように表されます。 ワット/メートル 。必要な値はパイプの熱損失によって異なり、パイプの直径、断熱材の厚さ、流体温度、最低周囲温度、風の影響にも依存します。トレース ヒーターの目的は、この熱損失のバランスをとり、流体温度を設定値に維持することです。

ヒートトレースケーブルの主な種類

3 つのケーブル ファミリが産業用ヒート トレース アプリケーションを支配しており、それらの違いはほとんどの購入者が予想するよりも重要です。間違ったタイプを選択すると、過熱、エネルギーの無駄、または熱出力不足が発生する可能性があります。

自己調整ケーブル

自己調整ケーブルは、2 本のバス ワイヤの間に導電性ポリマー コアを使用します。温度が上昇すると、ポリマーの抵抗が増加し、熱出力は自動的に減少します。温度が下がると出力が上がります。この組み込みの動作は、ケーブルを現場で適切な長さに切断し、焼き切れることなく重ね合わせられることを意味し、設置の際に最も寛容なオプションになります。実際のガイダンスについては、これを参照してください 自己制限ヒートトレースケーブル取り付けガイド .

定ワット数ケーブル

定ワット数ケーブルは固定抵抗の発熱体を使用し、温度に関係なく一貫した電力出力を提供します。自己調整機能がないため、過熱を避けるために、一致する長さに切断し、サーモスタットまたはコントローラーで制御する必要があります。これらは、安定した動作条件の長いプロセスラインなど、予測可能な均一な電力が必要な場合に強力な選択肢となります。このカテゴリーの製品は、 定ワット三相トレースヒーター 、大口径パイプや長時間の運転でのより高い電力需要向けに設計されています。

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直列抵抗ケーブル

直列抵抗ケーブルは定電力直列ケーブルとも呼ばれ、全長に沿って連続した抵抗線を使用します。あまり一般的ではありませんが、非常に長いパイプラインや正確な出力を必要とするアプリケーションには実用的です。電力出力はメートル当たり一定であるため、回路設計は正確でなければなりません。

以下の表は、主な違いをまとめたものです。

ヒートトレースはどこに適用されますか?

ヒート トレースは、繰り返し発生するいくつかの産業上の問題に適用され、アプリケーションごとにシステムのサイズ設定と制御の方法が変わります。

凍結防止

最も一般的な用途は、氷の形成によって損傷を受ける可能性のある給水ライン、消火システム、凝縮水ライン、およびプロセス配管の凍結防止です。ケーブルはパイプ内の水が凍結しないようにパイプ表面を 0 °C 以上に保ちます。屋外および高温での使用には、 凍結防止高温トレースヒーター 低温の周囲条件とより高いパイプ表面温度の両方に対応できます。

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温度の維持

多くの液体は、冷えると粘度が高くなりポンプで送れなくなります。重油、潤滑油、樹脂、および特定の化学物質は高温に保持する必要があります。ヒートトレースはラインに沿った熱損失を補償し、流体を取り扱い温度に保ち、ポンプのエネルギーと詰まりを軽減します。

プロセス温度制御

一部の設備では、単に凍結を防止したり粘度を維持したりすることが目的ではなく、化学反応や品質要件に合わせて正確な温度を維持することが目的です。これには、センサー、コントローラー、場合によっては監視システムを含む、より高いレベルの制御が必要になります。

その他の用途

ヒートトレースは、屋根や側溝の除氷、特定の油圧システムのキャビテーション防止、貯蔵タンク、ホッパー、バルブの温度維持にも使用されます。

適切なヒートトレースシステムを選択する方法

選択はケーブルのカタログではなく、熱損失から始まります。パイプの熱損失によって、トレース ヒーターが 1 メートルあたり何ワット供給する必要があるかが決まります。これは、パイプの直径、断熱材の種類と厚さ、メンテナンス温度と最低周囲温度の差、風速やパイプが屋内か屋外かなどの暴露要因から計算されます。

1 メートルあたりの必要なワット数がわかったら、次のステップはケーブル ファミリを選択することです。自己調整ケーブルは、一般的な凍結防止や変動する条件に最適です。定ワット数ケーブルは、負荷が安定していて予測可能なプロセス温度の維持に適しています。最後のステップは制御システムの選択です。多くの凍結防止作業には単純なサーモスタットで十分ですが、プロセス アプリケーションでは通常、センサーとアラーム出力を備えた温度コントローラーが必要です。危険区域に設置する場合、制御および電源装置は防爆要件を満たしている必要があり、回路全体の認証が仕様の一部となります。

機械的な詳細も忘れないでください。トレース ヒーターには最小曲げ半径があり、承認された接続キットとエンド シールが必要で、熱損失が高いフィッティング、フランジ、およびバルブ本体を覆うようにレイアウトする必要があります。の 電熱トレースの施工技術と検査基準 初期のシステム障害の最も一般的な原因は、終端や接続部分の仕上がりの悪さであるため、設置を開始する前に確認する価値があります。

安全性、管理、および危険区域に関する考慮事項

ヒートトレースは可燃性液体を運ぶ可能性のあるパイプと接触して動作するため、電気的安全性はオプションではありません。適切なインストールには次のものが含まれます。 地絡保護装置 、過電流保護装置、信頼性の高い温度制御。爆発の危険性がある地域では、加熱ケーブルと電気接続は、それらが設置されるゾーンに対して認定される必要があり、制御キャビネットは必要な保護を提供する必要があります。専用の 危険場所用ヒートトレース制御キャビネット エンクロージャ、保護装置、端子配置が同じ役割を果たすように設計されているため、この部分の作業が簡素化されます。

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認められた認証を保持しているメーカーは、さらなる信頼を提供します。サプライヤーを評価するときは、サプライヤーがどのような認証を取得しているか、プロジェクト向けの特定のケーブルおよびキャビネット モデルが必要な承認を得ているかどうかを確認してください。サプライヤーの資格は、 会社の名誉と認定ページ 。承認に加えて、絶縁抵抗テスト、導通テスト、絶縁が閉じる前のすべての回路の電流出力の検証などの試運転チェックも計画します。

最終的な考え

ヒートトレースは単一の製品ではなく、パイプ、タンク、プロセス機器を適切な温度に保つための完全な方法です。この技術は、ケーブル ファミリがアプリケーションに適合し、ワット数が熱損失に適合し、制御および保護装置が環境に適合した場合にのみ有効に機能します。パイプの物理学から始めて、出力の動作と温度制限に基づいてケーブルのタイプを選択し、認定された制御と設置方法で終了します。この順序が、20 年間稼働する追跡システムと最初の冬に故障する追跡システムの違いです。