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測溫電纜在液化烴球罐上的安裝設計
  • 企業:控制網     領域:儀器儀表     行業:網絡通訊    
  • 點擊數:3707     發布時間:2005-10-11 12:17:01
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簡單介紹了液化烴球罐表面溫度的檢測方法,詳細闡述測溫電纜的工作原理,在球罐上的安裝設計的計算過程,從而正確指導施工,準確統計施工材料。



1  引言

    液化烴球罐在工業裝置中一般作為中間罐或成品罐,因其為承壓罐,危險性很大。在國內外曾出現過多起爆炸事故,造成生命和財產的重大損失。因此,球罐的消防設計要求很嚴格。

    球罐消防設計,要求球罐表面溫度與雨淋閥進行聯鎖。當達到設定溫度時,聯鎖打開雨淋閥進行消防噴淋。對于球罐表面溫度的檢測,在以往的設計中,經常采用閉式噴頭(又稱感溫玻璃泡)。感溫玻璃泡安裝在凈化風管線上,在球罐外構成多個環狀,在罐底凈化風總管上設壓力開關。當球罐外表面溫度超過68℃時,感溫玻璃泡破裂,壓力降低,壓力開關動作輸出信號,通過控制系統聯鎖開啟雨淋閥,實現消防噴淋。

    這種設計方案在我國沿續了很長時間,其特點是反應快、投資少,缺點是施工量大、容易誤動作。一旦因為外界原因使感溫玻璃泡的破裂,造成聯鎖動作,往往使操作人員虛驚一場,同時造成水資源浪費。

    采用線形定溫火災探測器,也只能對已發生的火災進行探測,而在火災發生之前,環境溫度為-40~68℃時,無法發出報警。

    如果能夠檢測出真實的罐外表面溫度,在事故或火災未發生時發出報警,在確定的條件下才進行聯鎖動作,就能解決誤動作的問題。同時,使操作人員具有充分時間采取相應
的措施,避免發生事故或引起火災?,F在,由美國研制開發的測溫電纜就能實現上述要求。它能夠連續產生與其長度所及范圍內的最高點溫度相對應的毫伏信號,可用來連續探測監控區域的最高溫度,對溫度的變化進行實時監控,不僅能測定溫度異變的幅度,而且能確定溫度異變的區域。

2  測溫電纜測量原理

    測溫電纜又稱“連續”熱電偶或“尋熱”熱電偶,它利用熱電效應原理,能夠連續產生與其長度所及范圍內的最高點溫度相對應的毫伏信號,它與普通熱電偶不同之處在于它的熱接點不固定,而是始終與線纜上的最高溫度點相對應。當線纜上任何一點T1的溫度高于其它部分的溫度時,該處的熱電偶導線之間的絕緣電阻R降低,導致出現“臨時”熱電偶接頭,其作用與常規單接點熱電偶接頭相同,當線纜上另外一點T2的溫度高于T1點時,該處的熱電偶導線之間的絕緣電阻會變的低于T1點的電阻,導致出現新的“臨時”熱電偶接頭。

常規單接點熱電偶原理如圖1所示。



圖1  常規單接點熱電偶原理



測溫電纜在某點受熱、兩點受熱時的情況如圖2所示。



圖2  某點受熱、兩點受熱時的情況




3  測溫電纜在球罐上的安裝設計

    由于測溫電纜獨特的功能,現已在各個領域廣泛應用,在石油化工領域應用如:電纜通道、氣化爐、反應罐、油罐等。其安裝設計已有成熟的經驗。但是,在液化烴球罐上的安裝設計還很少。

    藍星石化天津石化廠液化烴罐區原有4個400m3球罐,內徑為9 200mm,壁厚34mm。新建2個1 000m3球罐,內徑為12 300mm,壁厚40mm。設計中選用FTLD型測溫電纜。

安裝設計過程如下:

先計算400m3球罐:內徑9 200mm球罐,罐壁厚34mm。

(1)  確定在罐上敷設的環數

    根據樣本中介紹的測溫電纜布線距離要求:“測溫電纜布置位置離被保護處所不應超過2米”,這樣,兩環電纜之間最大間距應不超過4米。
用球罐半周長除以4米:

從而得到電纜在400m3球罐上布置大于3.6環,即至少4環。

(2)  確定電纜的安裝位置

確定角度:將球罐表面布置4環電纜,即將球心分成8個角,每個角設為α°
α°=360/8=45°
確定每兩環測溫電纜之間的間距:
根據計算公式:弧長=直徑×角度α°×π/360
或弧長=半徑×角度α°×π/180
弧長=半徑×角度α°×π/180=(4600+34) ×45×π/180≈3638mm
如圖3所示。



圖3  400m3球罐測溫電纜安裝位置




    現場施工時,由球罐最高點開始定位,每兩環之間的電纜間距約3 638mm。安裝方法為用帶凹槽的強磁鐵每隔0.5~1米固定一點。

(3)  確定電纜長度與磁鐵個數:

    由上面的弧長3 638mm,可以將電纜在球罐上的位置確定下來。下面,需將一個罐上所需的電纜總長度確定下來。只要知道每個電纜環的半徑,就能計算出每環電纜長度,將每環長度相加,即得出總長度。
如圖4所示。

    第一環電纜半徑BC=OC×sin(45°/2)=(半徑+壁厚)×sin22.5°≈1774mm
    第一環電纜長度=BC×2×π=1774×2×π≈11141mm≈11.5m



圖4  400m3球罐測溫電纜長度計算




    第二環電纜半徑ED=OE×sin(45°/2+45°)=(半徑 +壁厚)×sin67.5°≈4282mm
    第二環電纜長度=ED×2×π=4282×2×π≈26891mm≈27m
    第三環電纜長度=第二環電纜長度
    第四環電纜長度=第一環電纜長度

400m3球罐上的電纜總長=11.5×2+27×2+球罐半周長=77+15=92m

安裝所需磁鐵約180個。

參照以上計算步驟,可以計算出1 000m3球罐的測溫電纜安裝位置與長度:

(1)  確定在罐上敷設的環數
 
    用球罐半周長除以4米:

    電纜在1 000m3球罐上布置大于4.86環,即至少5環。

(2)  確定電纜的安裝位置

α°=360/10=36°
確定每兩環測溫電纜之間的間距:
弧長=半徑×角度α°×π/180=(6150+40) ×36×π/180≈3888mm
如圖5所示。



圖5  1000m3球罐測溫電纜安裝位置




現場施工時,由球罐最高點開始定位,每兩環之間的電纜間距約3 888mm。

(3)  確定電纜長度與磁鐵個數。

如圖6所示。



圖6  1000m3球罐測溫電纜長度計算




    第一環電纜半徑BC=OC×sin(36°/2)=(半徑+壁厚)×sin18°≈1913mm
    第一環電纜長度=BC×2×π=1913×2×π≈12014mm≈12.1m
    第二環電纜半徑ED=OE×sin(36°/2+36°)=(半徑+壁厚)×sin54°≈5008mm
    第二環電纜長度=ED×2×π=5008×2×π≈31451mm≈32m
    第三環電纜半徑FO=半徑+壁厚=6190mm
    第三環電纜長度=FO×2×π=6190×2×π≈38873.2mm≈39m
    第四環電纜長度=第二環電纜長度
    第五環電纜長度=第一環電纜長度

1 000m3球罐上的電纜總長=12.1×2 + 32×2 + 39 + 球罐半周長=129+19.5≈160m

    根據樣本中介紹的測溫電纜長度要求:“一般情況下,測溫電纜長度<150米。如長度>150米可分多個區域進行監測”,這樣,需將1 000m3球罐上的電纜分為兩根。一根敷設在第一環、第二環、第三環的一半,另一根敷設在第三環的另一半、第四環與第五環。其電纜長度分別為:

    第一根電纜長度=第一環+第二環+第三環/2+球罐半周長=12.1+32+39/2+19.5=84m
    第二根電纜長度=第三環/2+第四環+第五環+球罐半周長/2  =39/2+32+12.1+19.5/2=74m
    安裝所需磁鐵約320個。




圖7  測溫電纜在400m3球罐安裝位置



圖8  測溫電纜在1000m3球罐安裝位置

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