Industrivarme

Page 1

VärmeKabelTeknik

Industrivärme

från


Industrivärme 2 Dimensioneringsguide

VärmeKabelTeknik

Denna handbok innehåller all nödvändig information för att dimensionera uppvärmning, varmhållning och frostskydd av rör, tankar och cisterner. Du får hjälp med att välja kablar och tillbehör till din anläggning. En dimensioneringsguide för rörsystem finns också tillgänglig på 5 1/4" eller 3 1/2" diskett för PC (Programmet kräver endast 512 KB). Beräkningsprogrammet är anpassat för att man enkelt skall kunna mata in de värden som krävs för att projektera en värmekabelanläggning och du erhåller en komplett materiallista efter körning.

Introduktion För att på ett riktigt sätt kunna ta fram en lösning på en värmekabelanläggning är det viktigt att ha vissa grundkunskaper. Värmekabelns uppgift är att kompensera värmeförlusten från konstruktionsdelen genom den termiska isoleringen samt att i vissa fall höja temperaturen på det inneslutna mediet. Vi levererar även ett vidsträckt sortiment av värmeprodukter utöver värmekablar. Dessa finner du i vår katalog, är det något du saknar? Ring då till något av våra kontor och berätta om ditt behov så hjälper vi dig att på bästa möjliga sätt att ta fram en lösning.


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 3

Avsnitt 1

Produktöversikt Produkter för elektrisk värmetillförsel på rör och behållare samt övriga värmekrävande applikationer

VÄRMEKABELTEKNIK har ett heltäckande sortiment av värmekablar med anpassning för varierande ändamål från frostskydd till uppvärmning med ett kompletterande produktprogram med uppvärmningssystem för industrin.

Detta hjälper dig att få med all information då du vill ha hjälp av någon av Värmekabeltekniks tekniker eller då du vill förbereda dig för en egen beräkning.

Värmekabeltekniks support

• Du kan med trygghet lämna dina ritningar eller muntliga uppgifter på din anläggning till våra erfarna säljare för att få hjälp med beräkningar och projektering samt offert på ditt objekt.

Värmekabeltekniks program

• • • • • • • •

Parallellresistiv värmekabel med konstant uteffekt.

• Du får ett komplett förslag med material

Självbegränsande värmekabel

specifikation och pris på värmekälla monteringshjälpmedel samt reglering.

Serieresistiv värmekabel. PVC‐, Teflon och Mineralisolerade med eller utan återledare.

• Du får på begäran en montageanvisning speciellt

Värmepatroner

utformad för din anläggning och du kan alltid ringa oss om frågor uppstår under arbetets gång.

Värmefolier av polyester (80°C) Silikon (250°C) Ringelement

• Du kan även få hjälp med relationshandlingar på värmekabelanläggningen samt inritning av värmekabel på av er tillhandahållen ritning.

Keramiska infravärmare för kontaktfri uppvärmning Kringutrustningar, styrutrustning mm.

Vår specialitet

• Värmekabelteknik kan specialanpassa värme

Värmekabelteknik har genom sitt omfattande kunnande samt breda sortiment möjlighet att hjälpa till med att ta fram kompletta paketlösningar för specialapplikationer på produkter där värmetillförsel erfordras.

Serieresistiva värmekablar

Vi kan även i vissa fall bistå med montering av våra värmeprodukter på av kunden tillhandahållen maskindel, behållare, portabla rör, mm. Tag kontakt med oss med din förfrågan för ett lönsamt förslag.

Projekteringsguiden Med denna handbok vill vi ge dig information om våra produkters användningsområden. Handboken beskriver produkternas egenskaper samt ger dig insikt i beräkningar av energibehov för de vanligaste applikationerna. I följande avsnitt kan du även se hur en anläggning beräknas, dimensioneras och vilka uppgifter som erfordras för att utföra dessa beräkningar.

produkter till din applikation eller hjälpa dig med att applicera värme på dina portabla instrument/redskap.

Den första värmekabel som togs fram var av en serieresistiv typ. Idag finns det flera typer av serieresistiva värmekablar. Dessa tillverkas i kvaliteter från PVC till mineralisolerade högtemperaturkablar med rostfri mantel. Den största fördelen med dessa är möjligheten att få fram långa elementlängder, från en enda anslutningspunkt. I motsats till parallellresistiva och självbegränsande värmekablar vars max.längd begränsas av spänningsfallet i ledarna nyttjas detta som värmeavgivande del i en serieresistiv kabel. Värmetråden är tillverkad av en legering som ger en önskad resistans per meter. Genom att kombinera en önskad längd med de tillgängliga kabelresistanserna och matningsspänningarna kan fördelar erhållas som: slingor med varierande effekter erhållas med längder från ett par meter till längder på 800 ‐ 1000 m från en matningspunkt.


Industrivärme 4

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 1

Produktöversikt Produkter för elektrisk värmetillförsel på rör och behållare samt övriga värmekrävande applikationer

Som nackdel kan ses att kabeln vanligtvis måste färdigställas på fabrik vilket medför att man i förväg måste känna till rörlängder för att kunna förbeställa erfoderliga slingor. (Vid långa högtemperaturslingor dör värmetråden innehåller koppar (CC‐kablar) skall hänsyn tas till värmetrådens temperaturkoefficient som påverkar slingans effekt i negativt). För installationer inom Ex‐område krävs en rad kompletterande skyddsanordningar, samt dispens från berörda myndigheter.

Parallellresistiva kablar med konstant effekt Parallellresistiva kablar kan köpas på metervara för konfektionering på arbetsplatsen, detta medger en god flexibilitet både vid nyanläggning och reparations arbeten. Kabeln har en konstant effekt per meter oavsett längd och temperatur och kan kapas på jämna avstånd, oftast mellan 0,5 ‐ 1,2 meter beroende av modullängd från olika leverantörer. Värmelementet i en parallellresistiv kabel består av en motståndstråd som är lindad runt de isolerade framledarna, vid de så kallade kontaktpunkterna (dessa har märkts som midjor på kabelns utsida) har motståndstråden kontakt mot en av ledarna omväxlande för var kontaktpunkt.

Isolermaterialen och yttermanteln består vanligtvis av teflonmaterial. Det finns mer detaljerade uppgifter i kabeldatabladen. Värmekabeln är utförd med jordfläta som även fungerar som armering samt en korrosionsskyddande yttermantel av teflon där detta ej omöjliggörs av höga temperaturer. Parallellresistiva värmekablar ger en fast uteffekt per meter oberoende av omgivningstemperaturen. De har ingen startström och kan därför anslutas i relativt långa längder, (se datablad)

Självbegränsande värmekabel Självbegränsande kablar kan köpas på metervara för konfektionering på arbetsplatsen. Kabeln har en varierande effekt beroende av omgivningstemperatur vilket garderar mot överhettning även om kablarna korsas. Detta medger även förläggning i Ex‐områden (samtliga Värmekabeltekniks självbegränsande kabeltyper är Ex‐klassade). Självbegränsande värmekabel har en unik förmåga att i proportion till kabelns manteltemperatur minska den avgivna effekten. Dessa kablar omnämns ofta som SJÄLVREGLERANDE KABLAR men detta är en felaktig benämning då en önskad temperatur ej kan garanteras utan temperaturstyrning.

Värmekabel av serieresistiv mineralisolerd typ

Kablarna möjliggör däremot en jämn temperatur på ett rör även om omgivningstemperaturen varierar längs ett rörstråk.

Värmekabeltekniks självbegränsande värmekablar är godkända för användning inom Ex‐områden då kablarna har en fastställd T‐klass, d.v.s. en maximal temperatur som kabeln kan uppnå. T‐klasser varierar för olika effekter/m.


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 5

Avsnitt 2

Användningsområden för värmekabel/övrigt

Diagram belastning/temperatur serieresistiva kablar

VKT:s värmekabelprodukters egenskaper industrikabel Mineralisolerad värmekabel Egenskaper SRL SRM CWM Koppar Cu/Nickel Incoloy TCT TCTR Max. underhållstemperatur (°C) 85 150 120 200 300 450 160 160 Max. utsatta temperatur (°C) 130 180 200 250 350 600 200 200 Max. Watt/m 33 65 30 Beroende av process temp Beroende av temp Max Kretslängd Se datablad Se datablad Se datablad Beroende av matn. spänning Beroende av matn. (U) Spänning 120, 240 120, 240 240/440 1‐600V 1‐600V 1‐600V 1‐440V 1‐440V Ex.godkända Ja Ja Nej Nej* Nej* Nej* Nej Nej Användbar på plaströr Ja Nej Nej* Nej** Nej** Nej** Ber. av effekt Kan kapas på plats Ja Ja Ja Nej Nej Nej Nej Nej Kan överlappas Ja Ja Nej Nej Nej Nej Nej Nej Varierande effekt/temperatur Ja Ja Nej Nej Nej Nej Nej Nej Varierande effekt utmed Ja Ja Nej Nej Nej Nej Nej Nej kabelsträckan * Kabeln finns Ex‐godkänd i ett antal länder. Vid bruk inom ex område i Sverige skall dispens sökas. ** Lämplighet beror på belastning/meter


Industrivärme 6

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 2

Användningsområden för värmekabel/övrigt

Maximal kabeltemperatur

Värmekablar har en begränsad max. temperatur till följd av de material som används vid dess konstruktion. Om temperaturen överstiger rekommenderade värden, förkortas livslängden eller i värsta fall förstörs kabeln. * Tag därför reda på vilken den maximala temperatur som kan uppstå till följd av processen där värmekabelanläggningen ingår. * Tag även reda på om så kallad ångrensning förekommer då ånga kan ge temperaturer upp till ca. 200°C. Det finns två olika slags maximum: B) A. Max. temperatur när kabeln är påslagen

Denna angivelse av max temperatur indikerar den maximala temperatur som värmekabeln klarar att upprätthålla. (Hänsyn skall dock tagas till manteltemperaturberäkningen på föregående sida där den verkliga temperaturen relateras till kabeln avgivna effekt)

B. Max. temperatur när kabeln är frånslagen

Denna angivelse talar om vad kabeln klarar frånslagen vid frostskydd av t.ex. ångledning eller varmhållning av tjockoljeledning där driftstemperaturen ligger betydligt över den önskade varm‐hållningstemperaturen.

Här fungerar det så att man i rörets tilloppsände placerar termostaten/regulatorns temperaturgivare så att kabelns matningsspänning bryts när processen överskrider varmhållningstemperaturen.

Stapeldiagrammet visar en jämförelse av våra värmekabelprodukters maximala exponeringstemperaturer med värmekabeln frånslagen.


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 7

Avsnitt 2

Användningsområden för värmekabel/övrigt TCT – Serieresistiv enkelledare

Värmekabeln är med sina små dimensioner (3‐3,5 mm) och sin mjuka konstruktion användbar till de flesta applikationer.

VELOX TCT Serieresistiv enkelledare är uppbyggd med en värmetråd av högtemperaturtyp. Värmetråden har en isolering av Teflonmaterial. På denna ligger en jordskärm av förtent koppar som i sin tur är täckt av ett yttre skikt av Teflon. Värmekabeln kan utsättas för temperaturer upp mot 220°C och klarar varmhållning upp till ca.200°C beroende på belastning. (Se diagram på datablad)

TCT är serieresistiv vilket medger långa värmeslingor (ca.250m). Detta ger fördel vid långa rörledningar och minimerar antalet anslutningspunkter vid alla typer av förläggningar. Exempel på vanliga tillämpningar av TCT är asfaltsverk, oljerör utom Ex‐zon, massaindustrin, cisterner och filterfickor. Värmekabeln skall alltid anslutas via temperaturreglering.

Kabel klarar de flesta kemiska miljöer och lämpar sig väl till allt från frostskydd till uppvärmning av diverse objekt.

TCTR – Serieresistiv återledare

VELOX TCTR Serieresistiv värmekabel med återledare som bygger på en TCT, men med ytterligare en skärm och ett teflonskikt. I detta fall använder man den inre skärmen som återledare och den yttre som jordskärm.

Denna kabel är speciellt lämplig vid förläggning där långa längder krävs och/eller där det är svårt eller opraktiskt att återvända till utgångspunkten.

Exempel där TCTR ger extra kostnadseffektiv lösning är en lång rörsträcka där ett kabelslag räcker.

Max. omgivningstemperatur är ca 220°C. Max. driftstemperatur ca 190‐200°C.


Industrivärme 8

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 2

Användningsområden för värmekabel/övrigt LMI – Mineralisolerad kabel

Mineralisolerade kablar består av en ledare av koppar alternativt en legering. Ledarisoleringen består av hårt packad magnesiumoxid (MgO). Kabeln är försedd med en heldragen mantel av koppar, koppar/nickel eller rostfritt stål, vilken också tjänstgör som jordledare. Kabeln har en mindre diameter än andra kabeltyper och är dessutom lätt böjlig och kan förläggas utan svårigheter även i komplicerade kabeldragningar. Kablar avsedda för tillämpningar med driftstemperaturer upp till 200°C kan förses med korrosionsskyddande yttermantel.

Exempel på användningsområden

Kemiska industrier Uppvärmning av rör och lagertankar för att hålla produkter vid rätt temperatur under tillverkningsförloppet.

Kraftstationer Elektrisk uppvärmning av rör med eldningsolja och för att förhindra instrumenten från att frysa under vintern.

Fördelarna med mineralisolerade kablar är många, nedan ges några av dem:

Kärnkraftsindustrin

z Flambeständig Värmekabeltekniks MI‐kabel har en mantel av obrännbart material. Den ytterst kompakta isoleringen hindrar överföring av ångor, gaser och flammor mellan utrustningsdelar som är förbundna genom kabeln. Blank kabel avger inte rök eller giftig gas och sprider inte eld. Där korrosionsskydd fordras är volymen mycket liten vilket ger reducerat Halogenutsläpp.

Mineralisolerade värmekablar kan användas inom flera användningsområden inom kärnkraftsindustrin. De används för att värma rör, ventiler, cisterner och för att förvärma reaktorns natriumkretsar.

Skeppsvarv Frostskyddskablar; för att skydda instrument och rörbryggor från isbildning.

z Vattentät Värmekabeltekniks MI‐kabel har en sömlös metallmantel som ej släpper igenom vatten, olja eller gas. z Korrosionsbeständig Genom att Värmekabeltekniks MI‐kabel har metallmantel är den också mycket korrosionsbeständig och behöver inget extra skydd vid användning i normala omgivningar. Om kabeln är utsatt för besvärliga kemikalier kan den skyddas med en yttermantel. z Höga driftstemperaturer Värmekabeltekniks MI‐kablar klarar kontinuerliga driftstemperaturer upp till 600oC. Den maximala kontinuerliga driftstemperaturen hos den korrosionsskyddade kabeln är ca.200oC (HDP). Andra isolermaterial kan specialbeställas. Det vanligaste är dock att kabeln installeras utan yttre skyddsmantel.


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 9

Avsnitt 2

Användningsområden för värmekabel/övrigt RSL‐CR‐CT–Självbegränsande kabel

Användning

• Överträffar uppvärmning med ånga. Lägre installationskostnad än ånga. Lägre underhållskostnad och säkrare drift.

SRL självbegränsande värmekabel ger ett tillförlitlig frostskydd av rör, ventiler, cisterner och liknande applikationer, max. underhållstemperatur 65°C (Exponeringstemperatur frånslagen 85°C)

• Självbegränsande effekt omöjliggör övertemperatur. • VärmeKabelTeknik:s an‐/avslutningssatser och

Fördelar:

anslutningsmaterial med utförliga beskrivningar ger god hjälp vid installationen.

• Godkänd för förläggning i Ex‐områden (T5‐T6)

• Värmekabeln kan korsas vid förläggning (ex. vid ventiler) då kabeln minskar sin avgivna effekt vid stigande temperatur.

Kan klippas i önskad längd och färdigställas på fältet (tag hänsyn till maximala anslutningslängder angivna i datablad).)

RSM‐CR –Självbegränsande kabel

Användning

Fördelar:

• Tål ångrensning. (SRM tål 190°C ångrensning av rör

SRM självbegränsande värmekabel ger en tillförlitlig uppvärmning/varmhållning av rör, ventiler, cisterner och liknande applikationer. Max driftstemperatur 120°C (max. exponeringstemperatur frånslagen 190°C). SRM värmekablar kan användas i Ex‐klassat område såväl som i de flesta korrosiva miljöer.

med 170psi tryck) vid frånkopplad kabel.

• SRM kan kapas och färdigställas på plats. ( Tag hänsyn till den maximala kretslängden. se datablad)

• Kabeln kan korsas (ex. vid förläggning på ventiler) utan risk för överhettning.

• Överträffar uppvärmning med ånga. Lägre installations och underhållskostnad än ånga.

• Självbegränsande effekt omöjliggör överhettningar • Värmekabelteknik:s an‐ avslutningssatser, och inkopplingsmaterial med utförliga beskrivningar är en god hjälp vid installationsarbetet.


Industrivärme 10

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 2

Användningsområden för värmekabel/övrigt EST/CWM–Parallellresistiv kabel

Parallellresistiva värmekablar med konstant effekt/meter oavsett längd kan med fördel klippas och färdigställas ute på fältet. Parallellresistiva kablar introducerades i Sverige redan på 1970‐talet, men först under 1980‐talet kom kabeln i bruk i större omfattning. Kablar av parallellresistiv typ har två ledare som är separat isolerade. Runt dessa lindas sedan en NiCr‐tråd som ansluts med jämna avstånd till ledarna, omväxlande så att var zon blir ett fristående element. Den parallellresistiva kabelns strömledare är konstruerade av tvinnad förtent koppartråd. Ledararea från 1,5 mm² till 3,5 mm². Ledarisoleringen och armeringsbädden utförs i teflonmaterial. Kabeln är omspunnen av förtent koppartråd som armering/jordskärm samt en yttermantel av teflonmaterial.

Parallellresistiva värmekablar finns med ett antal olika löpmetereffekter. EST/CWM är avsedda för exponeringstemperaturer upp till 200°C (strömlöst) och kan klara av att upprätthålla rörtemperatur upp till ca 170°C (10W/m). Kabeln förläggs med t.ex. aluminiumtape och glasvävstape för fixering. För an‐ och avslutning användes montagesatser för kablar av parallellresistiv typ. För ytterligare fakta se datablad. Kablarna färdigställs enkelt genom att man steg för steg följer de instruktioner som finns i montageanvisningen. Hänsyn måste tas till de rekommenderade maximala anslutningslängderna som gäller för olika effekter på parallell‐kablar. Max längder med hänsyn tagna till spänningsfall i kablarnas strömledningar och andra tekniska data finns i datablad.


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 11

Avsnitt 2

Användningsområden för värmekabel/övrigt Övriga industrivärmeprodukter

Värmefolier av silikon

Värmefolier av silikon är avsedda för applikationer där höga yteffekter krävs. De lagerhålls i Sverige i ett antal olika mått med effekter på upp till 1.5 W/cm² med driftstemperatur på max 250°C. På begäran kan speciella former (element med hål, mönster inbyggda termostater etc) och effekter levereras. dock krävs ett beställningsantal vid specialfolier på min 25 st. Värmefolien tillverkas med en motståndstråd som vulkas in mellan två silikonplattor. Elementen monteras med speciallim, fjäder eller skruvförband och skall temperaturstyras av termostat eller regulator med givare monterad i direkt anslutning till elementet Värmefolien finns även i ett specialutförande som fatvärmare och levereras då med jordfelsbrytare monterad på gummisladd för anslutning.

• Enkel och snabb installation. • Resistent mot de flesta kemikalier. • Flexibel vid temperaturer ner till ‐28°C. Underlättar vid vinterinstallationer

• Finns i stort antal standardelement. • Driftstemperaturer upp till +250°C. • Konstruktionen är enkel att applicera i de flesta tillämpningar där objektet är konstruerat av ett värmeavledande material, detta medger dess utom en utmärkt värmetransport från element till objekt vilket medför lång livslängd och låg energiförbrukning. Ringelement för montering på runda objekt ex. rör där extremt höga effekter (4‐6W/cm²) erfordras finns i standardmått. Max kontinuerlig driftstemp.450°C. Värmepatroner för höga effekter (30‐40W/cm²). Arbetstemp max.1000°C Kontinuerligt


Industrivärme 12

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 3

Beräkningsunderlag Frostskydd, Varmhållning samt uppvärmning av rör

Formelsamling RÖRVÄRME 1.

2.

Frostskydd/varmhållning av rör: Rör beläggs med värmekabel för att kompensera energiförluster genom den termiska isoleringen och upprätthålla en temperatur över 0°C, upprätthålla en önskad temperatur.

Uppvärmning av rör (stillastående vätskor): Rör beläggs med värmekabel för att höja en ursprungs temperatur till en önskad temp. samt att kompensera värmeförluster genom den termiska isoleringen.

Formler Värmeförlustberäkning Q =

2 x Π x Δt x k x 1,16 x s ln (dy / di)

Q = Värmeförlusten (W) Δt = Temperaturdifferens mellan rör och omgivning(°C) K = Isoleringens K‐värde (Mineralull =0,045) dy = Isoleringens Ytterdiameter (mm) di = Isoleringens innerdiameter (mm) s = Säkerhetsfaktor (0=inomhus/1,5=kajplats)

Beräkning av energibehov vid uppvärmning av stillastående vätskor P = Q + ph Ph =

G x V x c x th h

P

= Totalt effektbehov för den önskade temperaturhöjningen(W) Q = Värmeförlust genom termisk isolering enl. ovan (W) Ph = Erfoderlig effekt för att höja temperaturen(W) G = Densitet(Kg/dm³) V = Volym dm³ (l) c = Värmekapacivitet (Wh/Kg °C) th = Önskad temperatur höjning (°C) h = Önskad uppvärmningstid 3.

Uppvärmning av genomströmmande vätskor: Rör beläggs med värmekabel för att höja temperaturen på en genomströmmande väska x‐antal grader medan den passerar den aktuella rörsträckan samtidigt måste värmeförlusten genom isoleringen kompenseras.

Beräkning av energibehov för uppvärmning genomströmmande vätskor

P = Q + Phs Phs= V x G x c x th

P = Totalt effektbehov (W) Phs= Effektbehov för önskad temp.höjning (W) Vh = Strömmande volym (Liter/timme) c = Värmekapacivitet (Wh/Kg°C) th = Önskad temperaturhöjning (°C)


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 13

Avsnitt 3

Beräkningsunderlag Frostskydd, Varmhållning samt uppvärmning av rör

Värmekompenseringsbehov

Ett rörsystem består inte bara av själva röret utan där ingår rörstöd, ventiler, flänsar, pumpar och instrument. Alla dessa komponenter bidrar till värmeförlust och ofta har de en större yta än t.ex. vad själva röret har. Värmeförlusten är därför större på dessa ställen än för röret generellt. För ventiler, rörstöd, pumpar kan nedanstående faktorer användas för att beräkna ökad effektförlust på dessa. En pump har ungefär dubbelt så stor värmeförlust som t.ex en ventil. Tilläggsfaktorer för ventiler och montagede‐taljer Kilslidsventil 1,3 x Q/m rör Vridspjällsventil 0,7 x Q/m rör Kulventil 0,8 x Q/m rör Kägelventil 1,2 x Q/m rör 4 x Dfläns ‐ Drör Fläns Rörstöd 2 x rörstödets bredd + 0.4m Värmeförluster på en pump kan även beräknas approximativt som en cylinder. Diametern av denna cylinder är lika som avståndet mellan utloppsfläns och bottenplattan. Längden är lika med avståndet mellan inloppsflänsen och pumpens motstående ände. Värmeförlusten från pumpstommen kan fastställas genom att använda denna formel Q pump =k π D (0,5 x D+L)x Δt (W) d Instrument som finns utefter röret beläggs vanligtvis genom att värmekabeln som löper på rörledningen läggs runt instrumentet. Man måste tänka speciellt på elektroniska utrustningar som används. De klarar vanligtvis inte temperaturer över 80 ‐ 100°C på grund av ingående elektroniska komponenter, lödningar etc.

Vilka uppgifter måste finnas som minimum för att kunna göra en projektering?

Varmhållning ‐ Typ av isolering och tjocklek ‐ Lägsta omgivningstemperatur ‐ Önskad temperatur ‐ Rördimension ‐ Typ av isolering och tjocklek (k‐värde) ‐ Maximal process temperatur UPPVÄRMNING ‐ Tillägg till varmhållning ‐ Rörmaterial och dess tjocklek ‐ Rörets innehåll: Densitet, värmekapacivitet ‐ Ingångstemperaturen på röret/dess innehåll ‐ Slutlig temperatur efter uppvärmning ‐ Önskad uppvärmningstid ‐ *Vid genomströmmning även vätskevolym I båda fallen är detta absoluta minimikrav som krävs för en projektering. För att göra en komplett projektering måste man dessutom ta hänsyn till ett flertal faktorer enligt nedan.

Ytterligare information ‐ Om anläggningen placeras inom Ex‐klassat område eller ej. ‐ Maximal arbetstemperatur ‐ Eventuell ångblåsning (kabelval) ‐ Tillgänglig matningsspänning ‐ Vilken flödesriktning (placering av givare)

Projektering av värmekabelanläggning

‐ Typ av styrutrustning (befintlig/önskad)

Projektering kan indelas i två inriktningar som var och en har sina egna krav:

‐ Om det finns behov av begränsningstemostat (temperaturkänsliga vätskor, ämnen)

a) Varmhållning ‐ värmeförlustkompensation/frostskydd b) Uppvärmning

‐ Ventiler, pumpar, instrument

‐ Krav på speciell kabeltyp ‐ Om anläggningen är inomhus eller utomhus ‐ Höga stigningar på rör (skorstenseffekt) ‐ Typ av isolering (k‐värde) ‐ Lämpligt material för att fixera värmekabel ‐ Omgivande miljö (syror etc)


Industrivärme 14

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 3

Beräkningsunderlag Frostskydd, Varmhållning samt uppvärmning av rör

Beräknings exempel

Exempel

Värmeförlustberäkning för rör

Driftstemperatur:

+40 °C

Värmeförlustkalkyl för rör: För att göra en beräkning av värmeförluster på ett isolerat rör behöver man känna till vissa data: Önskad driftstemperatur, omgivningstemperatur, rördimension, isoleringens tjocklek och konduktivitet, omgivningens beskaffenhet.

Omgivningstemp:

+10°C inomhus

Rördimension:

Ø 30 mm stål

Isolering:

Rörskål 30 mm glasull

Dt = Temperaturdifferens (skillnaden mellan driftstemperatur och lägsta omgivningstemperatur)

Isoleringens k‐värde:0,036 Säkerhetsfaktor:

k = Isoleringens värmekonduktivitet (W/moC) (Mineralull 0.04) dy = Isoleringens ytterdiameter ( mm ) di = Rörets ytterdiameter (mm) S = Säkerhetsfaktor 1,2 ‐1.5 (1,2 inomhus ‐ 1,5 utomhus) Q = 2 x π x Dt x k x 1,16 x S ln (dy / di) Q = Värmeförlust per meter rör (W/m) Effektbehovet (Q)kan även utläsas ur tabell xx. OBS! Om röret är av plast och effektbehovet (Q) överstiger 10 W/m kan värmekabel av parallell‐ resistiv eller serieresistiv typ endast användas vid frostskydd och om dubbelisolering sker d.v.s. man isolerar röret med en tunn isolering lägger sedan aluminiumfolie på vilken kabeln appliceras och täckes med ytterligare ett lager alu. folie vartefter det slutliga isoleringsskiktet läggs på.

Q = 2 x π x Dt x k 1,16 x s ln (dy / di)

Q = 2 x π x 0 x 0,036 1,16 x1,2 ln (90 / 30)

Q = 8,6 W / m

Kabelval se sid 21

1,2


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 15

Avsnitt 3

Beräkningsunderlag Frostskydd, Varmhållning samt uppvärmning av rör

Val av kabel

Nu när vi har räknat ut värmeförlusten från röret, behöver vi bestämma vilken kabel vi skall använda. För detta måste man känna till nedanstående uppgifter. Anläggningsdata: Max. driftstemperatur (ev. ångrensning) Tp = ° C Önskad undehållstemperatur

Tm = ° C

Kemisk miljö ‐ krav på manteltyp ____________________ T‐klass/Ex‐zon ___________________________________ Rörmaterial (Metall/Plast) __________________________ 1. Beaktande av temperaturer Bestäm vilka kabeltyper som passar för anläggningens driftstemperatur och underhållstemperaturer i designen med hjälp av våra datablad. Kontrollera att angivna värden för temperatur till och frånslagen ej överskrids. 2. Val av material i manteln För att bestämma yttermantel på kabeln får man ta hänsyn till den miljö som kabeln skall förläggas i. Processtemperatur, ångrensning, aggressiva vätskor, ex‐ områden, fukt, mm. se diagram sid. 11 3. Val av kabel Självbegränsande kabeltyp bestäms ur våra datablad, i diagrammet utläses den effekt som de olika kablarna avger vid er önskade driftstemperatur. Kabeln lämpar sig väl för spiralisering för att uppnå önskad effekt. Parallellresistiv kabel väljs så att effekten per meter motsvarar det framräknade effektbehovet (Q) eller högre, man kan även erhålla önskat effektbehov genom spiralisering (utan att korsa kabeln). Kontrollera i diagram på datablad för värmekabeln att manteltemperatur (Tm) ej överskrids. Serieresistiva kablar Mineralisolerade, Teflon och Pvc kablar väljs ur våra datablad. Beräkning av ohm‐talet för önskad kabellängd och effekt (se sid 23). För att bestämma kabeltyp relateras effektbelastning per meter med processtemperatur.(se sid. 31.)

Tabell 2.Val av kabeltyp Kabeltyp Självbegränsande SRL SRM Självbegränsande SRL Parallellresistiv CWM Serieresistiva Teflonisolerade TCT/TCTR

Tillslagen

Frånslagen

65°C 85°C 120°C 190°C 120°C 200°C Beroende av 200° belastning Mineralisolerade KOPPAR Beroende av 250°C belastning KOPPAR/NICKEL Beroende av 450°C belastning ROSTFRI* Beroende av 600°C belastning *I miljöer med saltmättad luft kan rostfri kabel korrodera med kortslutning som följd.

Exempel: Miljö = Utsatt för fukt Spänning = 230 V Rörmaterial = Metall Tp = 65oC, Tdrift = 40oC Effektbehov = 10W/m 1.Båda temperaturerna är under de maximala temperatur angivelserna för alla kabeltyper. (Samtliga kabeltyper kan användas) 2. SRL ‐5‐ Ger 10 W/m vid 40oC. 3.EST/CWM 12‐4 Ger 10 W/m kabel vid 230V 4. Serieresistiva kablar se sid 23. Om önskad löpmeter effekt ej kan uppnås Möjliga åtgärder: • Spiralisera eller lägg flera slag med kabel. • Öka isoleringens tjocklek eller välj isolering med bättre k‐värde. • Välj någon av våra övriga värmeprodukter (t.ex silikonelement eller ringelement).


Industrivärme 16

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 3

Beräkningsunderlag Frostskydd, Varmhållning samt uppvärmning av rör

Beräkning av kabelmängd

Kabellängd Rörlängd (Lrör)

Beräkna maximala kretslängder Avsäkring självbegänsande kabel

= ________________ m

Typ av ventil = __________________ Antal ventiler = _________________ st Flänsar = _________________ st Antal rörhängare = _________________ st Den totala kabellängden som behövs erhålls genom summera rörlängden och komponenterna. L

= LRör x spiralisering + LTillägg

Lr

= Rörlängden A är känd från ovan.

Räkna ut startströmmen med hjälp av formel nedan för att fastställa matningsledning och avsäkring.

Formel: I (A)

= L x Istart

L(m)

= Kabellängd

Istart(A)

= Startström/m se tabell nedan Tabell startströmmar Självbegräns.kabel

Startströmmar (A/m) ‐ Starttemperatur (°C)

Ltillägg= (Qrör x antal ventiler x faktor för typen / Qkabel)

Kabeltyp

+ (Antal rörstöd x 2 x rördiameter(m) + (Antal flänsar x 2 x rör diameter(m)

‐20°C

0°C

+10°C +20°C

Faktor för värmeförlust i ventiler se tabell sid.19.

SRL3 SRL5 SRL8 SRL10

0,162 0,333 0,526 0,625

0,137 0,25 0,4 0,54

0,125 0,206 0,323 0,488

0,112 0,162 0,27 0,465

SRM3 SRM5 SRM8 SRM10 SRM15 SRM20

0,161 0,25 0,339 0,37 0,41 0,5

0,137 0,217 0,297 0,345 0,382 0,457

0,125 0,206 0,287 0,333 0,369 0,432

0,112 0,192 0,272 0,313 0,355 0,41

Var säker att kabellängden inte överskrider den maximalt rekommenderade längden som visas i tabell 3 nedan.

Tabell 3. Max kopplingslängder Kabelbeteckning Självbegränsande SRL3 SRL5 SRL8 SRL10 SRM3 SRM5 SRM8 SRM10 SRM15 SRM20

Max. Kopplings‐ längd(m) vid 240V 211 166 127 109 237 228 185 149 128 106

Parallellresistiv CWM12‐4 (10/30 W/m) CWM8‐2 (24 W/m) CWM12‐2 (36 W/m)

300/180 160 120

Serieresistiva teflon‐ och mineralisolerade kablar, se datablad.

tillslagstemperatur

Exempel Längd A

= 100

Ventil typ

= 1 st klotventil

Flänsar

= 8

Rörhängare = 8 Vi beräknar den totala kabellängden LTot

= 100 +14 = 114 meter

LTillägg = (8,6 x 1,3/10) + (8 x 3 x 0,3) + (8x2x0,3) m= 13,11 m Vi får en totallängd av 114 meter av den valda kabeln SRL‐5 2CR.Kabeln termostat kopplar till strömmen vid +40°C Kabeln kan anslutas i en ände men kräver då en 25A trög säkring p.g.a kabeln startström (se tabellen ovan). Man kan istället dela kabeln i två lika delar och utföra anslutningen på mitten till 2 x 16A. Detta ger även en jämnare belastning av faserna.


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 17

Avsnitt 3

Beräkningsunderlag Frostskydd, Varmhållning samt uppvärmning av rör

Val av kabeltyp

Serieresistiva värmekablar är ett bra alternativ för längre rörsystem utom Ex‐klassade områden.

För dessa kablar anges ofta ett α‐värde som kan sättas in i nedanstående formel Räkna om kabelresistansen med hjälp av formeln vid den önskade underhållstemperaturen

För frostskydd kan t.e.x TCPR användas om miljön tillåter PVC‐mantel. För varmhållning upp mot 180°C används TCT/TCTR som är teflonmantlad och därför även utmärkt i de flesta aggressiva miljöer. Mineralisolerade värmekablar är ett bra alternativ för långa rörledningar eller då höga effekter eller temperaturer upp till 500°C skall bibehållas eller uppnås i ett rörsystem.

R/m = R20°C @ (1+(T‐20)) Beräkna den effekt som slingan får vid driftstemperatur och se om denna understiger ditt effektbehov. Om så är fallet välj närmast lägre resistans och kontrollberäkna denna.

Exempel: Q

= 8,60 W/m.

Tag fram värden enligt nedanstående punkter:

L

= 114m.

* Värmeförlust i Watt per meter, Q (W/m)

U

= 230 Volt.

Använd värden uträknade enligt formel på sidan 18

P/m = 8,6 W/m

* Kabellängd, L (m) Längden dubblas vid enkelledare.

Ptot = 114 x 8,6 = 980W

Använd längder uträknade enligt sidan 22.

Tmax = 500C

* Matningsspänning U

R/m = 2302 / 980 / 114 = 0,473W/m

Tag reda på vilka matningsspänningar som finns tillgängliga.

Kabelval:

* Välj rätt ohmtal

Med tanke på den låga effekten och den relativt låga driftstemperaturen kan alla typer av kablar användas tex. serieresistiva PVC och teflonkablar eller SRL självbegränsande.

Välj en kabel som har det beräknade ohm‐talet eller den som ligger närmast under det beräknade värdet från tabell för önskad kabeltyp.

Vi väljer TCTR 0,42 från datablad under röd flik på sidan HD:100

* Mantel temperatur

Kontrollberäkning:

Kontrollera alltid att din beräknade värmeslinga inte överstiger den för kabeltypen maximala manteltemperaturen, se diagram på datablad

P = 2302 / 114 / 0,42 = 1105W

* Räkna fram slingans strömförbrukning

Lämna så många upplysningar och så bra beskrivning av applikationen som möjligt vid beställning!

* Beräkna erforderlig kabelresistans per meter R/m

= U2 /(LxQ) / L

I (A) = Qtot / U (V)

* Välj kallkabelarea och längd.

Kallkabel väljs på samma sätt som installationskabel med hänsyn till avsäkring. *Avvikande resistans till följd av höga temperaturer I värmekablar med hög kopparhalt i värmetråden påverkas resistansen proportionellt till temperaturen.

P/m = 1105 / 114 = 9,7 W/m


Industrivärme 18

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 3

Beräkningsunderlag Frostskydd, Varmhållning samt uppvärmning av rör

Val av kabeltyp

Projektering med parallellresistiv värmekabel

Exempel: Q = 14 W/m. L = 114m. U = 230 Volt. P/m = 14 W/m Ptot = 114 x 14 = 1596W Tmax = 500C Miljö = Läckage av syra kan förekomma

För att kunna bestämma materialåtgång i en anläggning med parallellresistiv värmekabel bör du ta fram följande uppgifter: Antal meter rör Effektbehov för de olika rören (se sid.18)

Spiraliseringsgraden fastställes genom: S Q / P

S = Spiraliseringsfaktor Q = Rörets effektbehov P = (Kabelns effekt per meter)

Kabelval: Med tanke på den låga effekten och den relativt låga driftstemperaturen kan alla typer av kablar användas, tex.serieresistiva PVC och teflonkablar eller SRL självbegränsande.

Bestäm vilken kabeleffekt som ger bästa ekonomi. Om en rörledning har flera olika dimensioner kan detta kompenseras av ökad isolertjocklek, multipla kabelslag eller *spiralisering av kabel. Antal ventiler, flänsar, pumpar mm.

Vi väljer CWM 12 från tabellen i vänsterspalten. Kabeln är utförd i teflon vilket gör den härdig i de flesta kemiska miljöer.

Parallellresistiv värmekabel användes vid rörledningssystem där man önskar relativt långa anslutningslängder, men ej i förväg kan fastställa de exakta måtten på rörens sträckning. Vid installationer där rören har T‐förgreningar utförs dessa med dosa på isoleringens utsida där värmekablarna parallellkopplas.

Då värmekabel avger 12W/m måste vi spiralisera enligt formel: S = Q / (P/m) = 14 / 12= 1,17 m kabel / meter rör

VÄRMEKABELTEKNIK:s EST/CWM-kablar har isolerskikt och mantel av teflon och finns i tre effekter:

Kabeltyp CWM 12‐4 CT 8‐2 CT 12‐2 CT

Effekt (W/m) 10/30 26 36

Spänning (V) 230/400 230 230

Max.längd (m) 300/180 160 120

Ovanstående max anslutningslängder grundar sig på max 10% spänningsfall i ledarna. Detta för att upprätthålla ett max 20% effektfall i kabelns slutände. (Max anslutningslängd omfattar den längd som kan anslutas från ett inkopplingsställe) EST/CWM‐kablarna kan enkelt spiraliseras eller läggas i flera slag för att erhålla önskad effekt. Maximal processtemperatur, se datablad EST/CWM. Kablarna köps på löpmetervara och färdigställes enkelt med våra an‐avslutningssatser ute på arbetsplatsen med hjälp av ett par tänger och en varmluftspistol eller gasolbrännare.

Vårt kabelbehov blir alltså 1,17 x 114m = 134 meter + 1 meter till an & avslutningsände.


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 19

Avsnitt 4

Beräkningsunderlag Frostskydd, Varmhållning & uppvärmning av cisterner, Behållare, Filter & Fickor

Beräkning av energibehov

Formler Värmeförlustberäkning

Huvudgrupper

Q =

1. Frostskydd / Varmhållning av tankar, behållare, filter, fickor, cisterner od.

A x k x Δt x s S x E

Q = Värmeförlust genom termisk isolering (W)

Objektet beläggs med värmekabel, aluminiumfolie samt termisk isolering för att förhindra avkylning (Värmeförluster genom termisk isolering)

A = Objektets totala avkylda area (m²) k = Isoleringens k‐värde Δt = Temperaturskillnad mellan objektet och omgivning

S = Isolationens tjocklek (m) E = Korrigeringsfaktor normalt 0,8 s = Säkerhets faktor (0=inomhus/1,5=kajplats) 2. Uppvärmning av tankar, behållare, filter, fickor, cisterner od. Objektet beläggs med värmekabel, aluminiumfolie samt termisk isolering för att dels kompensera värmeförlust via isolering samt för att höja temperaturen hos objektet. Uppvärmningstiden beror av installerad effekt enligt formel. I beräkningen skall även hänsyn tagas till värmeförluster genom den termiska isoleringen då denna annars kan förlänga den beräknade uppvärmningstiden något.

Beräkning av energibehov för uppvärmning P = Q + Ph Ph =

P

V x G x c x th h = Erforderlig effekt (W)

Q = Värmeförlust genom isolering (W) Ph = Effektbehov för att höja temperaturen på objektet till önskad temperatur på h timmar (W) V = Objektets Volym dm³ (Liter) G = Innehållets densitet (Kg/dm³) c

= Värmekapacivitet (Wh/Kg°C)

th = Önskad temperaturhöjning (°C) h

= Uppvärmningstid


Industrivärme 20

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 4

Beräkningsunderlag Frostskydd, Varmhållning & uppvärmning av cisterner, Behållare, Filter & Fickor

Värme på cisterner, behållare, filter och fickor

Exempel

Värmeförlustkalkyl för behållare För att göra en beräkning av värmeförluster på en isolerad behållare behöver man känna vissa data: Önskad driftstemperatur, omgivningstemperatur, isoleringens tjocklek och konduktivitet, yttermantelns totala avkylande yta samt omgivningens beskaffenhet.

Frostskydd av en rund stående tank Diam. = Höjd = Dt = S(m) = k‐Värde = Miljö = område

A = Total avkylande mantelyta (m²) Dt = Temperaturdifferens (skillnaden mellan driftstemperatur och lägsta omgivningstemperatur) k = Isoleringens värmekonduktivitet

Q =

o

(W/m C) (Mineralull 0.04)

s = Säkerhetsfaktor 1,2 ‐1.5 (1,2 inom hus ‐ 1,5 utomhus)

Effekt behovet för att hålla tanken på + grader vid ‐ 35°C blir 313W. Kabel väljs så att c/c avståndet ej överskrider 30 cm för att förhindra frysning mot tankväggen mellan kabelslag.

A x Dt x k x s S x E

Q = Total värmeförlust (W)

Då anläggningen är placerat inom brandfarligt område väljer vi en självbegränsande värmekabel av typen SRL. Denna kabel är EX‐klassad och T‐klassad vilket innebär att den kan användas inom de flesta brandfarliga och explosionsfarliga områden.

OBS! Om objektet är utfört i plastmaterial eller om innehållet är temperaturkänsligt rekommenderas alltid självbegränsande värmekabel. Om kabel av typen parallellresistiv eller serieresistiv typ väljs får manteltemperaturen beräknas så att den ej överstiger den för materialet eller det i behållaren inneslutna mediet ej överskrids.

För att få det mest kostnadseffektiva kabelvalet och samtidigt klara både effektbehovet och det maximala c/c måttet väljer vi 22 meter SRL‐5 som ger 17W/m vid +5°C vilket ger oss en totaleffekt på 375W / 230V.

A x k x Dt x s (W) S x E

Q = 6,5 x 0,04 x 40 x 1,2 = 313W 0,05 x 0,8

S = Isoleringens tjocklek ( m )

Q =

Ø 1500 mm 3 meter 40°C Isoleringstjocklek 50 mm mineralull 0,04 Tanken är placerad inom brandfarligt


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 21

Avsnitt 4

Beräkningsunderlag Frostskydd, Varmhållning & uppvärmning av cisterner, Behållare, Filter & Fickor

Värme på cisterner, behållare, filter och fickor

Exempel

Kalkyl av erforderlig effekt för uppvärmning av behållare och dess innehåll.

Uppvärmning av en rund stående ståltank

Vid uppvärmning av behållare måste även värmeförlusten genom den termiska isoleringen tagas i beaktande.

innehållande olja

Beräkningen för denna utförs enligt föregående sida och adderas till det beräknade effektbehovet för uppvärmning.

Slutlig temperatur efter uppvärmning, starttemperatur, omgivningstemperatur, isoleringens tjocklek och konduktivitet, yttermantelns totala avkylande yta samt omgivningens beskaffenhet. Dessutom behövs uppgifter om behållarens volym, innehållets densitet och värmekapacivitet och önskad uppvärmningstid.

Q

Höjd

= 3 meter

Önskad temp.

= 80°C

Isolering D(m)

= Mineralull 0,05 m

k‐Värde

= 0,04

Miljö

= Tanken är placerad inomhus stänk av olja kan förekomma.

Innehållets: = 0,9 (Kg/dm3)

Densitet (G)

V x G x c x th + Q h

= Ø 1500 mm

Omgivn. & start temp. = 20°C

Beräkningen av erforderlig effekt för att höja temperaturen i en behållare till en önskad temperatur på en utsatt tid erfordras data enligt följande:

Ph =

Diameter

Värmekapacivitet (c) = 0,58(Wh/Kg°C)

Uppvärmningstid h

= Värmeförlust genom isolering (W)

= 24 timmar

Ph = Effektbehov för att höja temperaturen på

Ph = Effektbehovet för att höja temperaturen th grader på h timmar.

objektet till önskad temperatur på h timmar (W)

3

V

= Behållarens volym (dm )

G

= Innehållets densitet (Kg/dm3)

c

= Innehållets värmekapacivitet (Wh/Kg°C)

th

= Önskad temperaturhöjning (°C )

Ph= 6913 W

h

= Uppvärmningstid ( Timmar )

P = Totalt effektbehov (W)

Volym V(l)= π x r² x h =π x 7,5² x 30=5298 dm3 Ph = V x G x c x th = 5298 x 0,9 x 0,58 x 60 =

OBS! Om objektet är utfört i plastmaterial eller om innehållet är temperaturkänsligt rekommenderas alltid självbegränsande värmekabel. Om kabel av typ parallellresistiv eller serieresistiv typ väljs får manteltemperaturen beräknas så att den ej överstiger den för materialet eller det i behållaren inneslutna mediet ej överskrids.

24

Q + Ph = 468 + 6913 = 7381 W

Tanken är av stål och oljan tål höga temperaturer så vi väljer en serieresistiv kabel av teflon med hög effekt per meter. Anslutning sker via temperaturreglering. Vi väljer TCTR kabel med 28W/lm detta ger: 3 st Vk‐slingor á 86 meter TCTR 0,25 ohm 2460W / 230V

P =

h


Industrivärme 22

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 4

Beräkningsunderlag Frostskydd, Varmhållning & uppvärmning av cisterner, Behållare, Filter & Fickor

Filter och fickor, silikongummielement Silikongummi element ger många fördelar: Enkel och snabb installation. Resistent mot de flesta kemikalier. Flexibel vid temperaturer ner till ‐28°C underlättar vid vinterinstallationer Finns i stort antal standardelement. Driftstemperaturer upp till +250°C. Konstruktionen är enkel att applicera i de flesta tillämpningar där objektet är konstruerat av ett värmeavledande material, detta medger dessutom en utmärkt värmetransport från element till objekt. Vid höga effektbehov eller då objektet har få fria plana ytor att belägga med värme (ett filter kan vara fullt av luckor och en tank kan vara förstärkt) då är silikongummielement ett bra alternativ. De klarar temperaturer upp mot 250°C och har en effekt på 1W/ cm² För att uppnå en bra värmeöverföring från panel till cistern (luft är som bekant en mycket bra isolator) limmas panelen fast med silikonlim typ 732 RTV. En tub 732 RTV räcker till 2 st paneler 600 x 600 mm. Detta kan göras på följande sätt: 1. Avfetta elementet och ytan där elementet skall monteras med trikloretylen eller dyl. 2. Fördela limmet jämt över elementets hela yta, med en tandad limspridare (limskikt min ca 0.5 mm). 3. Riktig placering av elementen är viktig för att erhålla bästa funktion och bästa livslängd. Om det gäller en cistern innehållande vätska med varierande nivå skall elementet monteras så till att det befinner sig under vätskenivån. Är detta inte möjligt kan man dela anläggningen i två delar på höjden med separat reglering. 4. Montera elementet mot den rengjorda ytan och pressa ut alla luftbubblor med gummiroll eller annat runt föremål som rullas på elementets utsida från mitten och utåt kanterna. Du kan fixera elementen med aluminiumtape för att hålla dem på plats tills dess limmet torkat. OBS! Limmet torkar först i kanterna och sist på mitten.

Anläggningar med silikongummi element bör som regel utrustas med en snabb reglering t.ex. en tidsproportionell regulator med givaren placerad mot den uppvärmda ytan eller på silikonelementet. Uppvärmning av en rund stående ståltank innehållande olja *Diameter

= Ø 1500 mm

*Höjd

= 3 meter

*Omgivn.&start.temp. = 20°C *Önskad Temp

= 80°C

*Isolering D

= 0,05 m Mineralull

*k‐Värde

= 0,04

Miljö

= Tanken är placerad inomhus stänk av olja kan förekomma.

Innehållets: Densitet G

= 0,9 (Kg/dm3)

Värmekapacivitet c

= 0,58(Wh/ Kg°C)

Uppvärmningstid h

= 24 timmar

Volym V= π x r² x h =π x 7,5² x 30=5298 dm3 Ph = V x G x c x th = 5298 x 0,9 x 0,58 x 60 h

24

Ph= 6913 W Ph = Effektbehov för att höja temperaturen på objektet till önskad temperatur på h timmar (W) P = Totalt effektbehov (W) P = Q + Ph = 468 + 6913 = 7381 W Tanken är av stål och oljan tål höga temperaturer så vi väljer silikongummi element som limmas mot tankens utsida med silikonlim. Anslutning skall göras via temperatur reglering. Vi väljer 6 st. element 200 x 900 mm 1285W 230V som ger en totaleffekt av 7700W /230V


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 23

Avsnitt 4

Beräkningsunderlag Värmekablars manteltemperatur

Bestämning av manteltemperatur i applikation mot röret

Parallellresistiv kabel EST/CWM

Om kabel hänger lös, kommer värmeöverföringen bli dålig, men om kabeln fixeras med aluminiumtape ökar värmeöverföringen betydligt.

20 Ts = 0,024 x 57 + 50°C = 65°C Värmekabeln ger ca. 20 W/m vid processtemperatur 50°C monterad med aluminiumtape.

Detta ger oss följande ekvation:

Självbegränsande kabel SRL

Ts =

15 (SRL‐10) Ts = 0,032 x 57 + 50°C = 59°C Värmekabeln ger ca. 15 W/m vid processtemperatur 50°C monterad med aluminiumtape.

Q uA

+ Tp

Q = W/m

Värmekabelns effekt per meter

A = m²/m

Värmekabelns yta/m kabel

u = W/m²°C Värmeöverföringskoefficient

u = Lös kabel mot rör 17 ‐ 28W/m²°C

u = Med aluminiumtape 57W/m²°C

Ts = °C Manteltemperatur Tp = °C Processtemperatur A fastställes enligt följande: A(m²) = π x D (m) D = Värmekabelns diameter (m) Bestämningen av parallellresistiva och serieresistiva värmekablars manteltemperatur är enkel att göra, därför att uteffekten är konstant vilket det inte är för självbegränsande kablar. För att kunna fastställa manteltemperatur för en självbegränsande värmekabel får man gå till databladet och i effektdiagrammet utläsa den avgivna effekten vid den önskade process temperaturen som d.v.s. den temperatur som värmekabelns termostat/regulator ställs in på.

Exempel Serieresistiv kablar TCT Ts =

20 0,009 x 57

+ 50°C = 87°C

Värmekabeln ger ca. 20 W/m vid processtemperatur 50°C monterad med aluminiumtape. Serieresistiva kablar TCTR 20 Ts = 0,016 x 57 + 50°C = 72°C Värmekabel 20 W/m monterad med aluminiumtape processtemperatur 50°C.

Självbegränsande kabel SRM 20 (SRM‐8) Ts = 0,032 x 57 + 50°C = 61°C Värmekabeln ger ca. 20 W/m vid processtemperatur 50°C monterad med aluminiumtape.


Industrivärme 24

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 5

Installationer inom explosionsfarliga områden

Områdesklassifikation

Inom kemisk, petroleum och teknisk industri finns Ex‐ klassade och brandfarliga miljöer. Beroende av de ämnen som anses utgöra risken samt omfattningen av dess förekomst har man indelat dessa områden i zoner. Zon 0

De temperaturer som anges i tabellen är de maximala temperaturer som får förekomma på materiel t.ex. värmekabel som får förekomma vid en omgivningstemperatur av 40°C. Speciell uppmärksamhet riktas mot grupp II C 2 H2O + O2. (hydrogen). 2 H2O2

‐ Ständig förekomst av explosionsfarliga ämnen Zon 1 ‐ Tillfällig förekommande explosionsämnen vid normal drift. Zon 2 ‐ Enstaka Förekomst av explosionsfarliga ämnen (ej förkommande under normal drift) För zonindelningen finns fastställda normer. Den myndighet som kan tillfrågas vid osäkerhet gällande arbeten och zonindelningar samt material som får användas här är Sprängämnesinspektionen. För att underlätta installationsarbeten finns på de flesta industrier en klassningskarta. Denna karta talar om de olika zonerna, som finns inom industriområdet. I de fall där kartan inte är tillgänglig måste en bedömning av området ske.

Nedan ses en förteckning över de beteckningar som används.

Om två gasgrupper omnämns i samma specifikation, t.ex. II B och II A, då klassas hela området som II B. All utrustning som skall installeras inom Ex‐klassat område, måste uppfylla den kapslingsklass som är föreskrivet inom zonen.

Exe

Ökad säkerhet

Exd

Flamsäker

Exp

Tryckanpassad

Exs

Specialskydd

Exm

Gjuten utformning

Förklaring av zon indelning

Exo

Oljefylld

Zon 0 Där det alltid finns explosionsrisk. Dessa återfinnes inuti i tankar, cisterner samt i pumprum och sådana utrymmen där lättantändliga vätskor och gaser förväntas förkomma kontinuerligt.

Exi

Inre säkerhet

Exq

Sandfylld

Zon 1 Här finns explosionsrisk vid t.ex. omlastningar, påfyllningar, ventiler och tappställen för lättantändliga vätskor och gaser, ventiler etc.

Beskrivning av normerna finns i Europanormer EN‐ 50014‐50020.

Zon 2 områden utom Zon 1 inom ett EX‐område. Som ett komplement till zonindelningen, finns temperatur‐ och gasgruppsklassifikationen. Enligt Cenelec normen (Cenelec står för Comite Europeen de Normalisation Electrotechnique) har man nu bestämt följande temperaturklasser. Klass T1 T2 T3 T4 T5

T6

Max.temp. Över 450°C 300°C 200°C 135°C 100°C

85°C

Gasgruppsidentifering

IIA IIB

IIC


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 25

Avsnitt 5

Installationer inom explosionsfarliga områden

Ex-godkänt material

Produkter kan vara godkända enligt lokala föreskrifter eller Europanormer. Europanormen markeras med ett extra E framför Ex.beteckningen. Exempel Exd

II B

T6

Flamsäkerhet till lokala

Gasgrupp Temp.‐

normer

klass

Eexd

II B

T6

Flamsäkerhet till Euro‐

Gasgrupp Temp.‐

peiska normer

klass

Fortfarande finns det länder vars normer ej harmoniseras/överensstämmer. Länders provningsmyndigheter har olika tolkningar av normerna. Värmekabel är fortfarande en öppen fråga i många länder. Detta innebär att det i Belgien eller England kan vara möjligt att använda en kabel, som sedan inte accepteras i Tyskland eller Sverige och tvärtom.

Ex-godkända värmekablar SRL och SRM.

Provningsmyndigheter som finns är: Holland

Tyskland

Sverige

INIEX

P.T.B

SEMKO

Norge

Danmark

Finland

NEMKO

DEMKO

FIMKO

Vid sidan om flamsäkerhetstesten finns även elektriska och mekaniska tester på t.ex. isoleringstjocklek i temperaturklassen, temperaturbeständighet i skärm, värme från kabeln, mantling, draghållfasthet, böjlighet, böjtålighet, temperaturtålighet etc. Dessa tester kan utföras av: Holland

Tyskland

Sverige

INIEX

V.D.E

SEMKO

E.P.M.

SP ‐ Statens Provningsanst alt i Borås

Norge

Danmark

NVD

DEMKO

DNV

Ex-godkända kopplingsboxar med rörstöd som integreras i isoleringen och samtidigt skyddar värmekabeln

Ex-godkända an- och avslutningssatser för värmekablar där förskruvning ingår.


Industrivärme 26

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 5

Installationer inom explosionsfarliga områden

Kapslingsklasser ss en 60529 Första siffran:

Skydd mot beröring och inträngande föremål.

Andra siffran:

Skydd mot vätskor

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0

IP00

1

IP10

IP11

IP12

2

IP20

IP21

IP22

IP23

3

IP30

IP31

IP32

IP33

IP34

4

IP40

IP41

IP42

IP43

IP44

5

IP50

IP54

IP55

6

IP60

IP65

IP66

IP67

IP68

Första siffran: grad av skydd mot beröring och inträngande av fasta föremål

Andra siffran: Grad av skydd mot inträngande vätskor

0

Inget skydd mot inträngande föremål

0

Inget skydd

1

Skydd mot beröring av farliga delar med baksidan av handen eller föremål med diameter större än 50mm

1

Skydd mot lodrätt fallande vattendroppar

2

Skydd mot beröring av farliga delar med ett finger eller fasta föremål med en diameter större än 12mm

2

Skydd mot lodrätt fallande vattendroppar när kapslingen lutas max. 15°C

3

Skydd mot beröring av farliga delar med verktyg eller fasta föremål med en diameter större än 2.5mm

3

Skydd mot strilande vatten

4

Skydd mot beröring av farliga delar med tråd eller fasta föremål med en diameter större än 1mm

4

Skydd mot överstrilning

5

Skydd mot beröring av farliga delar med tråd. Dammskydd

5

Skydd mot vattenstrålar

6

Skydd mot beröring av farliga delar med tråd. Dammtätt

6

Skydd mot kraftiga vattenstrålar

7

Skydd mot inverkan vid kortfarig nedsänkning i vatten

8

Skydd mot inverkan av långvarig nedsänkning i vatten

När du väljer material till en anläggning skall du tillse att det valda materialets IP-klass minst motsvarar den områdes klassning som finns för området eller som i beskrivning angivits för anläggningen.


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 27

Avsnitt 6

Elektrisk installation

Elektrisk design

a) Parallellresistiva kablar CWM/EST

Spänning 230 ‐ 400 V

Uteffekt 10 ‐ 36 W/m

Det är för mycket, ifall vi tillåter 10% spänningsfall, skulle det betyda en spänningsförlust av 19%. 10% spänningsfall = 23 V/40V. Om man tillåter högre spänningsfall kan detta medföra en allt för låg effekt på kabelns slutände.

Vid en normal elinstallation inom industrin är säkringarna oftast maximerade till 16 Amp. Säkringarna skall ha C‐karaktäristik. Detta innebär att man per krets kan belasta maximalt 3680W/230V och 6400W/400V 2‐ fas. Det är dock realistiskt att räkna med att utnyttja 80% av säkringens kapacitet, då säkringen vid gruppmontage på skena avger egenvärme som påverkar utlösningsströmmen och dels för att man skall kunna göra mindre tillägg i anläggningen utan att ändra säkringens och matningskablarnas storlek.

b) Självbegränsande kablar (SRL, SRM) Vid användning av självbegränsande värmekablar begränsas anslutningslängder som en funktion av dess startströmmar och kretsens säkring. Startströmmen är momentan och de max. längder som anges till följd av startströmmarna ger därför ej upphov till något nämnvärt effektbortfall i kabelns slutände. OBS! Använd säkringar som klarar industrins krav

Max.kapacitet vid 230V blir 3680 x 0,8 = 2945 W. Det vill säga när EST‐10 har använts med maximal längd:

VÄRMEKABELTEKNIK använder Siemens säkringar i sina apparatskåp.

2495 L1 = 10 512m

Kabeltyp SRM3‐2CT SRM5‐2CT SRM8‐2CT SRM10‐2CT SRM15‐2CT SRM20‐2CT

= 294m

L2 =

5120 10 =

Spänningsfall i framledarna: UL = RI / UL = L x W koppar x antal ledare x ström Vid 230V UL1 =

294 x 0,017 x 2 2,5

x 12.8A = 51 V

512 x 0,017 x 2 2,5

x 12.8A = 89 V

Vid 400V UL2 =

Det betyder en minskning på effekten i slutet av kretsen på ca.: U% =

(1‐U²ände) U²matning

Vid 400V

Vid 230V

x 100

(1‐179²) (1‐311²)

x100=39% x 100 = 39%

230²

400²

Nominellt effekt (+10°C) (10W/m) (16W/m) (26W/m) (33W/m) (49W/m) (65W/m)

Start‐ ström/ meter 0.091 0.153 0.195 0.296 0.421 0.5

A*start‐ ströms‐ faktor A/m 1,6 A/m 1,8 A/m 1,5 A/m 1.8 A/m 1,8 A/m 1.5

Startströmmen är baserad på temperaturen - 20°C vid 230V. Kabeltyp Nominellt Start‐ A*start‐ effekt ström/ ströms‐ (+10°C) meter faktor SRL3‐2 (10W/m) 0.12 A/m 2,8 SRL5‐2 (16W/m) 0.266 A/m 3,8 SRL8‐2 (26W/m) 0.421 A/m 3,8 SRL10‐2 (33W/m) 0.5 A/m 3,5 Startströmmen är baserad på temperaturen ‐ 20°C vid 230V.


Industrivärme 28

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 6

Elektrisk installation

Tillgänglig matningsspänning

Elektrisk installation EX-klassade områden

Den tillgängliga matningsspänningen har en viss betydelse då även parallell resistiva kablar trots att de specificeras vid en viss effekt och matningsspänning kan kopplas in till varierande matningspänningar för att erhålla varierande uteffekter.

Det är ganska naturligt att man inom ett klassat område måste välja material som klarar de bestämmelser som finns. Det innebär att alla kablar, anslutningsboxar, förskruvningar, avslutningsändar måste vara godkända för detta användningsområde.

Parallellresistiva kablar kan användas från 100 V upp till 400 V genom följande ekvation:

För att vara mera exakt:

U² disponibel U²kabel

x Pkabel = Pavgiven (W)

Man måste dock tänka på att ej överskrida den för kabeln högsta angivna märkspänningen samt den maximala effekten som kabeln klarar med tanke på max. driftstemperatur. Se vidare på kabeldatablad. e.g.

CWM/EST 10/36

ger 10 W/m på 230 V

ger 36 W/m på 400 V

CWM/EST 24

ger 24 W/m på 230 V

CWM/EST 36

ger 36 W/m på 230 V

Självbegränsande värmekablar (SRL, SRM) kan endast anslutas till 230 V (+‐20V) (kan specialbeställas för 110V). Materialet i kabelns kärna är avpassad till den angivna spänningen. Det går alltså inte, när det gäller självbegränsande värmekablar, att använda en 230 V:s kabel på en 400 V installation. För serieresistiva kablar är förutsättningarna omvända, då uteffekten är en funktion av:

Kabeln måste vara Ex‐godkänd och uppfylla den temperaturklass som krävs i området. Anslutningen i kopplingsboxen måste vara Ex‐godkänd och ha erforderlig IP‐klass. Även komponenter, som används i boxarna, skall vara godkända. Anslutningsklammer, fästen och förskruvningar måste vara godkända och hålla samma klass som boxarna. Kort sagt, hela anläggningen är klassad efter den svagaste länken. Det är alltså inte till någon hjälp att använda en klassad anslutningsbox om man t.e.x använder en standardförskruvning. I de flesta länder i Europa är det inte tillåtet att göra T‐ skarvar under isoleringen. Den skall göras i en dosa utanför isoleringen så att den är lätt åtkomlig. I vissa installationer placeras termostaten ute i anläggningen. Termostat och kapsling skall i dessa fall vara Ex‐ godkända. Termostater och övrig automatikutrustning kan med fördel placeras utanför Ex‐zonen, om termostaten saknar Ex‐godkännande kan detta krav tillgodoses med en Zener‐barriär på givarledningen.

a) Kabelns resistans (Ohm/m) b) Längden c) Anslutningsspänning När det gäller serieresistiva kablar kan önskade längder och anslutningsspänningar varieras fritt för att uppnå önskade slingor med anpassade effekter. Man måste dock ta hänsyn till kabelns provspänning samt leverantörens rekommendationer i fråga om effekt per meter vid varierande temperaturer och förläggningssätt. Anm. Slingor av serieresistiv typ färdigställes som regel på fabrik vilket begränsar flexibiliteten hos denna produkt i motsats till de båda tidigare nämnda kabeltyperna.

Velox kabelskydd används för en skyddad anslutning av värmekabel på isolerade rör.


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 29

Avsnitt 6

Elektrisk installation

Avsäkring av värmekabel

Automatsäkringar av standard typ, har en brytkurva som tillåter en momentan ström tre till fem gånger dess nominella värde. Brytkurvan medger dock endast en mycket kort strömpuls. Detta innebär att om hänsyn ej tas till startströmmen hos en självbegränsande kabel kommer säkringen ovillkorligen att bryta i tillslagsögonblicket. Så snart strömmen i t.ex. en självbegränsande värmekabel passerar gränsen för det fält där magnetisk utlösning av säkringen sker bryts strömmen ögonblickligen.

Man kan lösa detta på två sätt:

1) Överdimensionerade säkringar (5 gånger större än driftsströmmen). Detta medför en negativ effekt då matningarnas kabelareor måste ökas långt över de som erfordras för driftsströmmen. 2) Begränsning av slingornas längd tillsammans med tillslagsfördröjning mellan kabelgrupperna ger en kostnadseffektiv design av värmekabelanläggningen

Begränsning av slinglängder till följd av kabelkonstruktion Max. längder till följd av spänningsfall i värmekabelns strömledare omfattar både självbegränsande och parallellresistiva kablar. Om man överskrider den i databladen angivna max längden kommer spänningsfallet att ge en sänkt effekt i kabelns slutände. Vid användning av självbegränsande värmekabel bör spänningsfallet strömledarna beräknas vid den effekt som avges vid drifttemperatur. Som regel är spänningsfallet i ledarna inte det som avgör längden för en självbegränsande värmekabel då startströmmar relaterat till avsäkringar och matningsledningar begränsar slinglängderna till relativt blygsamma metertal.

Värmekabel av serieresistiv typ påverkas ej av detta då samma ström genomflyter hela slingan oavsett längd. Nämnas skall att vid serieresistiva slingor som har inbyggd återledare, bör hänsyn till återledarens resistans tas vid längder över ca. 200m och höga effekter. Serieresistiva kablar som användes vid höga temperaturer (Vanligtvis mineralisolerade värmekablar MI‐kabel) där vissa typer har högt kopparinnehåll i värmetråden, har en stigande resistans till följd av att ledningsförmågan hos koppar minskar med ökande temperatur. Formel och temperatur koefficient finns på databladen för dessa kablar.


Industrivärme 30

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 7

Reglering och Larm

Termostater, begränsare, övervakning, larm Dagens marknad erbjuder ett stort antal typer av termostater, regulatorer och datorbaserade reglersystem. Dessa ger möjligheter till raffinerade funktioner för hög och låglarm, temperaturavläsningar, loggning av temperaturer och inkopplingstider samt reglering med olika reglerkurvor och mjukstarter med inlärnings funktioner som motverkar översvängning vid uppstart. Olika anläggningar kräver olika noggrannhet och därav väljs lämplig utrustning. Ex‐områden kräver förhöjd säkerhet samt höga kapslingsklasser. Termostat/begränsare som används inom riskfyllda områden kan utföras på olika sätt: 1. Mekaniska termostater 2. Elektroniska termostater

3 Regulatorer Regulatorer är den mest avancerade formen av reglersystem. Dessa bygger på samma princip som elektroniska termostater men här kan man ofta välja tidsproportionell styrning via solidstate‐reläer som ger fördel i mjukstarter mm. Minnesbaserade funktioner för att undvika översvängning vid uppstart mm. Regulatorer finns dessutom med flera kanaler samt med extern anslutning till t.ex. en dator där avläsning och inställning kan skötas från valfri plats på jordklotet (där en fungerande tråd/mobiltelefon finns) via ett modem. En sådan funktion kan ge stora fördelar vid t.ex. en obemannad depå för tjockolja där värme på inlastningsledningar skall inkopplas ett par dygn före inlastning från anländande båt kan ske. Här finns oftast möjligheter till anslutning av alla typer av givare vilket kan vara till stor fördel vid reparation av gamla anläggningar där befintliga givare är svåra att komma åt. Värmekabelteknik för ett komplett program från CROMALOX med avancerade produkter för industrin.

Reglering - parallellresistiva värmkablar

3. Regulatorer 1.Mekaniska termostater Mekaniska termostater utnyttjar expansionen hos en vätska innesluten i en bulb som överförs via ett kapillärrör till ett membran som påverkar termostatens elektriska kontakt. Kapillärröret har oftast en max längd på ca.3 meter. 2. Elektroniska termostater En elektronisk krets påverkar ett relä som styr värmekabeln direkt eller via kontaktor (vid laster över 2 KW‐ krävs i allmänhet en kontaktor). Den elektroniska kretsen kopplas till en temperatur givare (NTC, PT‐100 eller termoelement) i en lågvoltskoppling (som regel 6‐ 12V) och till dessa finns zenerbarrierer då givaren skall placeras inom Ex‐områden.

Parallellresistiva kablars uteffekt är oberoende av temperatur, de kan därför ej förses med temperaturklass. Parallellresistiva kablar skall därför alltid förses med ett överhettningsskydd t.ex. en termostat som samtidigt kan styra driftstemperaturen. Varje krets förses med minst en termostat. Parallellresistiva kablar har inget generellt godkännande för Ex‐områden och dispens måste sökas för varje enskild anläggning.

Reglering – Självbegränsande värmekablar Självbegränsande kablar har i EX‐godkännandet försetts med en T‐klass som anger den maximala manteltemperaturen som kabeln kan anta under alla omständigheter.

Fördelen med dessa termostater jämfört t.ex Kapillärrörstermostater är dels att givaren kan placeras på stora avstånd samt att elektroniska termostaten ofta har en större precision.

Kablar med en halvledarkärna minskar sin uteffekt med stigande temperatur men detta innebär ej för att kabeln "reglerar" en anläggningstemperatur. Värmekabel kommer aldrig ned till en effekt av 0 W och detta innebär att för att kunna erhålla en önskad temperatur på t.ex. en rörledning bör en reglerutrustning tillsättas.

Elektroniska termostater kan erhållas med ett antal extra finesser som larm, ställbara hystereser, temperaturavläsning, mm.

Reglerutrustningen kan bestå av en termostat eller regulator med en temperaturgivare monterad mot det värmda objektet.

En sådan reglerutrustning ger även värmekabeln en ökad livslängd samt minskad energiförbrukning.


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 31

Avsnitt 7

Reglering och Larm

Reglering – Serieresistiva värmekablar

Exempel 1 - placering termostatgivare

Alla serieresistiva kablar fordrar en termostat. Behovet är likvärdigt med parallellresistiva kablar.

Placering av termostatgivare Termostater kan användas på olika sätt, som redan fastställts förut: ‐ För att upprätthålla en förinställd temperatur ‐ koppla på/av frostskyddsfunktioner ‐ Som överhettningsskydd (begränsa mantel temperaturen på en värmekabel i EX‐applikation eller för att skydda kabeln mot överhettning ‐ För att skydda anläggningar (Plastmaterial) ‐ För att skydda temperaturkänsliga produkter. Rörsystems strömningsförlopp, sträckningar med inom/utomhus sträckning samt höga stigningar med skorstenseffekt som följd är viktiga detaljer för att bestämma placeringen av temperaturgivaren.

Planera anläggningen I ett system med varierande omgivningstemperaturer, kraftiga stigningar och många förgreningar eller om temperaturen ligger nära den övre gränsen för kabelns max temperatur kan det vara lämpligt att dela upp anläggningen med separata kablar och temperaturgivare för respektive referens område. Vid planering av en värmekabel anläggning måste man även ta hänsyn till att vissa delar av rörsystemet såsom expansionskärl, påfyllningar och avtappningar inte har del i den normala cirkulationen i systemet. Detta medför att man bör förse dessa grenar med en separat krets med separat temperaturreglering. Anledningen är att vid drift av det övriga systemet sprids värme med den cirkulerande vätskan, medan de ovan nämnda delarna har stillastående innehåll och ej påverkas av tillskottsvärme från process o d.y.l.

Självbegränsande kabel Vid sådana anläggningar kan antalet termostatstyrningar hållas nere om självbegränsande värmekabel användes då denna kabel minskar sin avgivna effekt vid stigande temperatur vilket eliminerar risken för överhettning.

Strömningsriktning

I en anläggning som i skissen ovan skall givaren monteras nära den uppvärmda tanken för att vid genomströmning från tanken bryta från matning till värmekabeln för att skydda mot överhettning.

Apparatskåp VÄRMEKABELTEKNIK erbjuder ett stort sortiment apparatskåp i standard utföranden och konstruerar samt bygger även specialskåp helt efter era krav och specifikationer. Standardskåpen finns med elektronisk termostat, dubbel termostat, samt is‐/snövarnare för tak och mark ytor. Specialskåpen kan vara försedda med kommu‐ nikationsmöjligheter för DUC, larmsändare, larmfunktioner för jordfel‐ utlöst säkringströmkännande larm eller annan specialfunktion. Reglering kan ske med termostat, enkel eller flerkanalig regulator med eller utan fjärrkom‐munikation via PC.


Industrivärme 32

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 8

Installation och Termisk Isolering

För att få en väl fungerande anläggning krävs en god isolering. Som redan tidigare nämnts kompenserar vi värmeförlusten genom isoleringen med värmetillsats. Dålig isolering ger en anläggning med bristfällig funktion samt dålig driftsekonomi. Här är några tips som kan förbättra isoleringen:

• Ventilers reglerdon skall förses med plastisolering mot öppningar i isoleringsmanteln, nedvända öppningar skall tätas med tätningsmassa.

• De flesta isolermaterial är hygroskopiska. Isolermaterial med sluten cellstruktur (skum) är inte hygroskopiska, men har generellt en lägre driftstemperatur, max. +100°C. Välj därför isolering med sluten cellstruktur om temperaturen tillåter.

Genomgång för utföringar av anslutningskabel till värmekabel och givare görs bäst från rörets undersida då risk att väta tränger in till här är i det närmaste obefintlig.

• Kabelgenomföringar genom isoleringen utförs om möjligt på rörets undersida så att de skyddas mot väta.

• Ventiler och flänsar etc. har en större diameter än röret, av denna anledning skall värmekabel förläggas med extra spiralisering vid dessa samt extra noggrannhet iakttagas så att inte isoleringen tunnas ut för att ge en rak och förenklad yttermantel. En annan fördel med att ta till extra längd av kabel vid ventiler är då dessa måste demonteras vid läckage och en sträckt kabel måste klippas. Om kabel av självbegränsande typ användes minskas den avgivna effekten om kabeln saknar eller har dålig kontakt med det underlag som skall värmas. Värmekablar skall alltid täckas med aluminiumtape eller aluminiumfolie före isolering, detta för att säkerställa värmekabelns anliggning mot objektet samt att undvika att värmekabeln (p.g.a. rörelser i anläggning och värmekabel) helt omsluts av isolering med kabelbrott eller dålig värmetransport till följd. Vid anläggningar med självbegränsande värmekabel förutsätter de effektkurvor som presenteras för värmekabeln att förläggning sker med aluminiumtape eller folie. Isolationen runt pumpar och små kärl måste fixeras så att den inte lossar (isolerstöd svetsas på utsidan av tankväggen).

Viktiga allmänna instruktioner Dessa instruktioner skall följas vid installation av Värmekabeltekniks industrikablar på rör. Värmekabeltekniks värmekablar finns i tre bastyper: Självbegränsande, parallellresistiv och serieresistiv. Nedanför finner du en tabell som visar en del av de egenskaper som skiljer Värmekabeltekniks kablar åt. Självbe‐ gräns Användbar i Ex‐område Användbar på plaströr Kan kapas i längder på plats Skyddar mot överhettning Kan förläggas i långa längder Max. temperatur °C

Parallell‐ resistiv Ja Ja Ja Ja Nej 5 200

Serie‐ resistiv Nej1 2 Ja Ja Nej Ja 2005

Nej1 Ja4 Nej Nej Ja 600

1 Dispens kan sökas för enskilda anläggningar 2 Med effekter upp till 12 W/m 3 Avgiven effekt minskar med stigande temperatur 4 Kan dimensioneras med låga löpmetereffekter 5 Med frånslagen matningsspänning


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 33

Avsnitt 8

Installation och Termisk Isolering

Kontroll av levererat material

1. Öppna förpackningen och kontrollera visuellt efter brott eller skador i kabelns mantel. Anmäl genast upptäckta skador utan och behåll emballaget (Reklamation till transportbolag). 2. Anslut aldrig värmekabeln till nätspänning när den är spolad eller på trumma. 3. Efter förläggning, kontrollera isolationsmotståndet med en 500VDC megger för att säkerställa att kablar inte har skadats under transport och hantering. VARNING: kablar med en isolationsresistans mindre än 10 megaohms isolationsmotstånd kan vara defekta Kontakta din leverantör!

10.Vid installation av mer än ett kabelslag eller vid spiralisering av självbegränsande kablar där avståndet mellan kablarna blir mindre än 50 mm kan interferens mellan kablarna påverka den avgivna effekten negativt i förhållande till det i effekttabell utlästa värdet. 11.Installera alltid värmekabel på rörkrökars yttre radie för att erhålla tillräcklig effekt. 12.Installera aldrig värmekabel över utvidgningsfogar utan att ge kabeln löpmån se fig på sid 49. 13.Använd aldrig najtråd eller klammer som kan skada yttemanteln för att fixera värmekablar (Undantag kan göras vid mineralisolerad kabel).

4. Värmekablarna skall lagras i deras förpackning eller på trummor i en torr miljö fram till installation. Värmekabeln bör förvaras i utrymme med temperatur över 0°C minst 2‐3 dagar före installation för att förhindra skador på isolermaterial vid installation.

14. Pumpar och små kärl som förses med värmekabel och temperaturreglering skall temperaturgivare monteras vid inlopps sidan. Kabeln på pumpen/kärlet bör vara fysiskt separerad från anslutande rörlednings värmekabel för att tillåta urkoppling vid demontering av kärl/pump.

Viktigt ‐ Beträffande installation av värmekabel

15. Täck alltid värmekabeln med aluminiumtape/folie för att förbättra värmeavledning från värmekabeln mot objektet samt för att undvika att kabeln trycks in i isolermaterialet.

1.

2.

Installation och installationsmaterial skall följa elektriska normer och installeras av behörig personal. Läs igenom detta instruktionsblad och medföljande anvisningar för att bli bekant med produkterna.

Använd alltid samma fabrikat på montagesatser som på värmekabeln. Följ alltid de bifogade instruktioner vid montage av installationstillbehör

16.Längre rörstick och delar av system med avvikande genomströmning eller dimensioner bör om möjligt förses med separat reglering och värmeslinga. Tänk även på att ett "naket" koppel på ledningen måste kompenseras med extra värmekabel.

3. Då anläggningar utförs inom explosionsfarliga områden måste kopplingsdosor och övrig anslutningsmaterial vara förenligt med områdets Ex‐ klass.

17.Tänk på skorstenseffekter och värmevandring i media vid kraftiga stigningar i rörsystem. För att undvika negativa verkningar installeras separat reglering och värmeslinga.

4. Tillse att alla rör, tankar, etc. har testats hydrostatiskt före installationen av värmekabel.

18.Tag hänsyn till den i datablad angivna lägsta installationstemperatur vid förläggning.

5.

Installera alltid värmekabeln med position "klockan 5 eller 7" på ett rör.

6.

OBSERVERA! Alla värmekabelanläggningar kräver någon form av termisk isolering för att kunna tillföra ett objekt värme.

19.Om anläggningen omfattar temperaturkänsliga rörmaterial (t.ex. plast) eller om anläggningen innesluter temperaturkänsliga ämnen, tag hänsyn till detta vid kabelval och dimensionering. Kontakta leverantören för råd.

7.

Installera inte värmekabel på utrustning som blir varmare än värmekabelns maximala exponeringstemperatur.

8.

Installera inte värmekabeln på en yta eller på utrustning vilka innehåller potentiellt frätande material utan att ha en lämplig yttermantel på kabeln.

9.

Underskrid inte den för värmekabeln angivna min böjningsradie.

B. Installationsanvisning för värmekabel med enkel sträckning längs ett rör 1. Fäst kabeländen vid röret och sätt kabelrullen på en hållare rulla ut kabeln så att den inte vrids eller att öglor bildas.


Industrivärme 34

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 8

Installation och Termisk Isolering

2. Säkerställ att kabeln följer röret vid korsning av hinder. Till exempel, en stolpe eller ett rörstöd som passeras eller då rör korsar varandra. VARNING: Var noga med att undvika saker som: -

dra kabeln över vassa kanter.

-

dra kabeln fri med våld om den fastnar medan den läggs ut.

‐ Handskas med värmekabel så att den skadas mekaniskt t.ex. av påkörning eller gångtrafik. Tänk på att övriga entreprenörer som deltar i samma anläggning kanske saknar kännedom om elektriskt materials beskaffenheter.

7. Det är viktigt att få tillräckligt mängd värmekabel på ventiler, flänsar mm. Använd ditt omdöme för att bedöma om detaljen kan demonteras utan att skada värmeanläggningen.

‐ Självbegränsande värmekablar är mycket flexibla och kan överlappas för att förenkla installationen.

VARNING: Korsa aldrig parallellresistiv eller serieresistiva värmekablar.

‐ Genom att installera självbegränsande värmekabel på detta sätt, kan den enkelt tas bort från detaljen för att utföra reparation eller modifiering i röranläggningen utan att skada värmekabelanläggningen.

3. När du når kretsens ände, säkra värmekabeln mot röret genom att använda en glasvävstejp eller annat material som motsvarar anläggningens krav.

Installation av mer än en värmekabel på en rörsträckning

4. (Om värmekabeln skall spiraliseras, gå till steg 4A.) Börja med att fästa kabeln mot röret var tredje meter. Placera kabeln på den undre halvan av röret vid placeringen "klockan 5 eller 7".

Det finns olika anledningar till att installera mer än en värmekabel på ett rör.

4A Spiralicering av värmekabel . Ett enkelt sätt att hantera spiralfaktorn på är: A1.1 spiralfaktor betyder installera 1,1 m värmekabel varje meter av röret. Börja då med att markera röret i 3 meters sektioner, mät av 3 m x spiraliceringsfaktorn och fixera denna punkt vid första 3m märket och låt kabeln hänga ned under röret, upprepa tills hela rörets längd belagts. 4B Fatta tag mitt på den nedhängande värmekabeln och linda på kabeln runt röret. Fixera mittpunkten med glasvävstape och jämna ut kabeln så att den får en jämn fördelning och god anliggning mot röret. Fixera med en meters mellanrum. 5. Vid detaljer som kräver extra värmetillskott (rörstöd, ventiler, pumpar, reduceringar etc.). Fäst värmekabeln mot röret precis innan detaljen. Referera till ritningar för att bestämma kabelmängden du skall installera på detaljen. Dra denna kabelmängd till en ögla, fäst värmekabeln på andra sidan av detaljen och fortsätt fästa kabeln ner mot röret som innan. 6. Fixera värmekabeln med jämna mellanrum längs röret, samt fördela och fixera kabel mot detaljer. Tillse att ca.20 cm värmekabel sticker ut där ändavslut skall utföras samt tillräcklig längd värmekabel för att utföra anslutningsände och ansluta kabeln till kopplingsdosa.

‐ Vid större rördimensioner eller/och för att klara rörets effektbehov. ‐ Då man bygger ett system där funktionen är av sådan vikt att man väljer att installera en reservkabel som backup. Det finns flera tillvägagångssätt. Ett är att använda två eller flera värmekabelrullar och mata en kabel från varje. Denna metod fungerar för alla typer av rörledningar. Nackdelen med denna metod är att den kan öka materialspill genom att lämna oanvändbara längder från två rullar. Det andra sättet är att mata båda kablarna från en rulle. Denna metod är normalt den enklaste för relativt rak, enkel rördragning.

a. Mata ut kabel från två rullar. 1. Vid varje detalj där extra värmekabel skall monteras, är det enklaste att utföra detta från endast en värmekabel. 2. Vid pumpar och flänsar och andra ställen där demontering kan bli nödvändig måste extra kabel lämnas från samtliga slingor.

3.a förläggning av flera värmekablar från en rulle Utförs på samma sätt som ovanstående men här måste du klippa kabeln för att lägga det andra slaget vilket ställer krav på att du säkerställt extrakabel för detaljer och an/avslutningsändar före kapning. OBS! När du nått rörets slut, tag till extra kabel för an‐ och avslutning som skall monteras och utföras.


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 35

Avsnitt 8

Installation och Termisk Isolering

B. Installation med backup-slinga Syftet med ett back‐up system är att varje kabel kan avge tillräcklig effekt för en normal funktion även om en av kablarna skulle fallera. Därför måste varje kabel installeras så att den täcker hela anläggningen. Viktigt att tänka på innan du beställer! På rör med mindre diameter än 25 mm, kan det vara svårt att anbringa två värmekablar med god kontakt mot röret Välj en kabel med högre effekt/m eller öka isoleringens tjocklek som kompensation. 4. All utrustning måste jordas.

Reglering 1. Alla värmekabelkretsar skall vara utrustade med temperaturreglering i form av termostater eller regulatorer. Vid höga effekter eller temperaturer nära värmekabeln / det värmda mediets max temperatur skall varje krets förses med separat reglering vid rörledningar med långa lodräta stigningar med risk för överhettning till följd av "skorstenseffekt". 2. Kontaktorer måste användas när strömmen i kretsen överskrider den för termostatens kontakter angivna strömmen. Observera att då anläggningen är utförd med självbegränsande värmekabel måste ta hänsyn till startströmmar, (se datablad) 3. Reglerutrustning skall monteras så att den ej utsätts för vibrationer och i görligaste mån i tempererat utrymme för att undvika kondens. 4. Ledningskännande temperaturgivare skall monteras enligt leverantörens anvisningar. 5. Omgivningskännande temperaturgivare skall placeras vid en punkt som kan anses typisk för den anslutna anläggningen. Tag hänsyn till värmeläckage och solstrålning 6. Kapillärrörstermostater monteras skyddade i dosa på rörstråket. Observera att kapillärrör måste skyddas mekaniskt. VARNING: Hantera termostatkropp och kapillärrör försiktigt vridskador och veck kan förstöra termostatens noggrannhet.

Kontroll efter installation När värmekabelförläggning och anslutningar för en krets är klar, utför omedelbart följande kontroller:

1. Inspektera värmekabeln och temperaturregleringar visuellt efter spår av mekaniska skador. Om en skada hittas så ersätt hela värmekabeln eller klipp ut den skadade delen och skarva samman kabeln med hjälp av kabelleverantörens skarvsats . 2. Kontrollera anslutningar samt att genomföringsnipplar och doslock är riktigt tätade. Mät isolationsmotståndet med en 500V megger. Alla kablar med ett isoleringsmotstånd med mindre än 10 megaohm skall avlägsnas och kasseras.

Termisk isolering Efter installation av en värmeslinga bör isolering och yttermantel monteras utan dröjsmål för att undvika skador till följd av omgivande entreprenader. Viktigt att tänka på beträffande isolering: 1. Typ och tjocklek på isolering specificerad på ritningen måste användas. Om du använder annan typ eller tjocklek, måste kanske värmekabeltypen eller mängden ändras. 2. Installera aldrig våt isolering. Både rör och isoleringen skall vara torra. Våt isolering har starkt försämrat k‐värde och detta återgår aldrig till ursprungsvärdet. 3. Tillse att yttermanteln monteras direkt i samband med isoleringsarbetet för att undvika fuktskador på isoleringen. Alla ställen där ventilskaft, ledningar, rörstöd, anslutningspunkter löper ut genom isolering skall yttermanteln tätas omsorgsfullt. 4. Ventiler och flänsar, rörstöd och dyl. har ett större värmebehov än det övriga röret och kräver därför om detta inte kompenserats med extra värmekabel tjockare isolering. 5. Om du använder metallmantel och skruv, var säker på att skruvarna inte är så långa att de kan tränga igenom isoleringen och skada värmekabeln. 6. Utför isolationsprovning av värmekablar i direkt anslutning till att isoleringen monteras för att undersöka om någon mekanisk skada uppstått, och härigenom begränsa omfattning av felsökningsområde. 7. Montera varningsskyltar på isoleringens yttermantel. Dessa skall monteras med sådant mellanrum att de under normala förhållanden kan ses var än man befinner sig längs rörledningen.


Industrivärme 36

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 8

Installation och Termisk Isolering Förläggningsexempel

Placering och fastsättning av värmekabel

Installering av värmekabel i spiralform

ANM. 1.

2.

Anslutningssats/Monteringsdetaljer Normala och riskfyllda områden

Om förhållandet kabellängd/rör är större än 1.5 ‐ används två parallella kablar eller en kabel med högre effekt. Om förhållandet kabel/rör är mindre än 1.0 ‐ används en enda parallell kabel. Vid installation av kabel på ett icke metalliskt rör, skall kabeln säkras mot röret med aluminiumtejp. Se stigningstabell på de isometriska ritningar beträffande rätt stigningslängd.

Ändavslutning

ANM. För noggrannare detaljer och komplett materiallista refereras till installationsinstruktionen som levereras med anslutningssatsen

Placering och fastsättning av termostatgivare på rör

Placering av termostatgivare och fastsättning på tankar


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 37

Avsnitt 8

Installation och Termisk Isolering Förläggningsexempel

Förläggning av värmekabel vid rörkopplingar, ventiler och processutrustning

Anm. Denna detalj visar en metod att utnyttja ett rörsystems form för att uppnå god rörkontakt. Att bara följa krökens inre radie anses inte korrekt. Fast en T‐skarv skulle också kunna användas för att följa det tredje benet på T:et. Syftet med denna detalj är att understryka att det är tillrådligt att förlägga mer värmekabel på alla områden där värmeisoleringsskiktet kanske inte kan göras lika god som på ett rakt rör. Denna metod är tänkt att användas på andra rörkopplingar utöver T‐sektioner.

Anm.

1.

Den exakta formen kan variera per ventiltyp.

2.

För avtagbara ventilhus lämnas en kabelslinga för spårning av den korrekta längden när röret förses med värmekabel.

3.

Titta på installationstabellen för rätt mängd värmekabel per ventilstorlek.

4.

Var noggrann med att hålla den flata sidan av värmaren i så god fysisk kontakt med ventilhuset som möjligt.

5.

Isolera helt och skydda mot väderleken.


Industrivärme 38

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 8

Installation och Termisk Isolering Förläggningsexempel Förläggning av värmekabel vid rörkopplingar, ventiler och processutrustning

ANM. 1.

Alla kopplingar måste vara i enlighet med de senaste versionerna av nationella och lokala elektriska normer.

2. Isolera helt och skydda mot väderleken (utomhus). Förläggning av värmekablar runt rörstöd

ANM. Alla typer av stela rörstöd som är i direkt kontakt med rörytan agerar som en kylare. Värmeförläggningen skall fördubblas vid dessa punkter och stöden skall vara isolerade så mycket som möjligt för att begränsa värmeförlusten.


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 39

Avsnitt 8

Installation och Termisk Isolering Förläggningsexempel Förläggning av värmekabel på linjemonterade instrument

Anm. Behandla turbinens genomströmningsmätare som en ventil med samma rördiameter. Lämna en slinga av materialet som för en ventil.


Industrivärme 40

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 8

Installation och Termisk Isolering Förläggningsexempel Förläggning av värmekabel på linjemonterade instrument

Anm.

1.

Isolera helt och skydda mot väder och vind.

2.

Den exakta formen kan variera.

3.

Se dimensioneringstabell för korrekt typ och mängd av värmekabel.

4.

När värmekabeln är installerad i området som kallas "bultområde" skall aluminiumtejp användas för att underlätta värmeöverföringen på grund av den ytterst ojämna ytan.


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 41

Avsnitt 8

Installation och Termisk Isolering Drifttagande av anläggning

1. Inspektera igen visuellt ledningen och anslutningar för värmekabeln för att vara säker på att ingen mekanisk skada har uppstått om någon tid har gått mellan installationen och uppstarten. 2. Isolationsprova systemet för att fastställa att inga jordfel uppstått till följd av fukt eller mekanisk åverkan.

För anläggning med termostat som känner omgivningstemperatur:

1 Om temperaturen är högre än termostatinställningen, ändra termostatens inställning tillräckligt hög för tillslag. 2. Slå till huvudströmbrytaren. 3. Slå till manöverbrytaren och en tills alla är på. 4. Kör systemet minst fyra timmar för att låta alla rör nå drifts temperatur. 5. Mät strömvärdet, omgivningstemperatur och rörtemperatur för varje krets och skriv in i installationsprotokollet. Denna information kan behövas för framtida underhåll och felsökning. 6. När systemet är helt kontrollerat, återställ termostaten till föreskrivet värde.

För system som försetts med anliggningsgivare

:1. Ställ termostaten på önskad temperatur. 2. Slå till huvudströmbrytaren. 3. Slå till manöverbrytare en och en tills alla är på. 4. Tillåt rörtemperaturen att ökas till drifttemperatur. Detta kan ta 5‐10 timmar (stora, fulla tankar kan ta ännu längre tid). 5. Mät strömvärde, omgivningstemperatur och rörtemperatur för varje krets och skriv in i installationsprotokollet. Denna information kan behövas för framtida underhåll och felsökning


Industrivärme 42

VärmeKabelTeknik

Avsnitt 8

Installation och Termisk Isolering Underhållsprotokoll

Referensinformation Kretsnummer

Säkringens nummer

Ritningsnummer

Kretslängd

Initial

Datum

Initial

Datum

Initial

Datum

Megaohmtest (500V)

Meg ohms

(bypass‐kontroll)

Datum

Amperetal

Omgiv.tmp.

Datum

Resistans

Datum

Börvärde

Datum

Initial

Datum

Initial

Datum

Initial

Datum

Initial

Datum

Okulär besiktning av värmekabelkrets Inga tecken på fukt, korrosion eller rostskada

Korrekta elektriska anslutningar

Korrekt jordning

Elektrisk kontroll av värmekabelkrets

Strömmätning (självbegränsande kabel vid driftstemp.) Jämför med märkskylt eller elritning

Kontroll av kretsens resistans

Reglering / Temperaturgivare Temperaturreglering korrekt inställd

Givare i funktion

Kapslingar och kopplingsdosor intakta

Kontroll av termisk isolering Genomgångar i isoleringens yttermantel intakta

Isolering är kommplett, torr och väderskyddad


VärmeKabelTeknik

Industrivärme 43

Avsnitt 8

Installation och Termisk Isolering Fästmaterial

E89 992 36 Glasvävstejp

E89 992 44 Aluminiumtejp

Fästband

Clamp Kit E89 992 38 (Band)‐39 (lås)

Expediter (rörstöd) med kopplingsbox E8999262 (Ryton)‐64 (ABS)

E89 992 60 Kopplingsbox

Elektroniska termostater

Regulatorer

Termostater

Kapillärrörstermostater

Kopplingsmaterial

89 892 50 Anslutningssats SRL/SRM

89 992 52 avslutningssats SRL‐CR

899 892 54 Avslutning SRL/CRM‐CT


Industrivärme 44

VärmeKabelTeknik

Telephone: +46‐301‐418 40 – Email: info@vkts.se – Homepage: www.vkts.se

Industrihuset

Södra Hedensbyn 43

S‐430 64 HÄLLINGSJÖ

S‐931 91 SKELLEFTEÅ

Sweden

Sweden

Fax: +46‐301‐418 70

Fax: +46‐910‐881 33


Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.