《爆炸性气体环境用电气设备电阻式伴热器》的本部分对可能产生爆炸性气体环境用电阻式伴热系统的应用提出了指南。本部分对电阻式伴热设备和关联的控制、监测装置的设计、安装和维护提出了建议。本部分是对GB19518.1的补充要求。 GB/T 19518.2-2004 爆炸性气体环境用电气设备 电阻式伴热器 第2部分：设计、安装和维护指南 GB/T19518.2-2004 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS29.260.20
中华人民共和国国家标准
GB/T19518.2-2004/IEC62086-2.2001爆炸性气体环境用电气设备
电阻式伴热器第2部分：
设计、安装和维护指南
Electrical apparatus for explosive gas atmospheres--Electrical resistance traceheating--Part 2:Application guide for design,installation and maintenance(IEC62086-2:2001,IDT)
2004-05-14发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2005-02-01实施
1范围
规范性引用文件
3术语和定义
使用条件
4.1概述
4.2腐蚀性区域
4.3安装条件
4.4工艺温度准确度
5保温
5.2保温材料的选择
气候防护层（保护层）的选择
5.4经济厚度的选择
双层保温
6系统设计
伴热的用途和主要要求
热损失计算
加热计算
热损失设计的安全系数
伴热器的选择
最高温度的确定
设计信息，
供电系统
低环境温度起动
伴热带较长时
流动状态分析
盲管控制方法
烟卤效应
监控装置·
机械式控制器
电子式控制器
应用的适用性
控制器的位置
传感器的位置·
报警考虑·
GB/T19518.2-2004/IEC62086-2:200110免费标准bzxz.net
GB/T19518.2—2004/IEC62086-2:20018安装、测试和维护建议
应用范围
准备工作
伴热系统的安装
伴热器的安装·
监控装置的安装
保温系统的安装同时见第5章…
调试·
气候防护层的安装
典型温度分布图
被加热罐示例图
旁通示例图
工艺类型
安装前的检查
调试前的检查和伴热器安装记录表4
伴热器调试记录
维护和运行记录
GB/T19518.2—2004/IEC62086-2:2001《爆炸性气体环境用电气设备电阻式伴热器》的本部分等同采用IEC62086-2：2001《爆炸性气体环境用电气设备电阻式伴热器第2部分：设计、安装和维护指南》（英文版)。《爆炸性气体环境用电气设备电阻式伴热器》系列标准共包括两部分，本部分是该标准的第2部分，其总标题下包括以下内容：GB19518.1：试验和通用要求，
GB/T19518.2：设计、安装和维护指南。对于本部分6.6中的a），考虑到目前中国防爆电气产品的防爆合格证制度，将IEC标准的“爆炸性气体环境中使用的伴热器应进行认证”改为“爆炸性气体环境中使用的伴热器应取得防爆合格证”，8.6.6中的“控制器和传感器应按照相应的防爆型式认证”改为“控制器和传感器应按照相应的防爆型式取得防燥合格证”。
本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国防爆电气设备标准化技术委员会归口。本部分主要起草单位：南阳防爆电气研究所、江阴市华能电热器材有限公司、无锡市环球电器装备有限公司、无锡市盛源电热电器厂、安徽新科电器电缆集团、沈阳电气传动研究所和佳木斯防燥电机研究所。
本部分主要起草人：李书朝、黄晓东、包觉兴、蔡锡荣、潘明清、夏海龙、郑琦、王维越、宋荣敏。本部分于2004年5月第一次发布。本部分委托全国防爆电气设备标准化技术委员会负责解释。1范围
GB/T19518.2—2004/IEC62086-2:2001爆炸性气体环境用电气设备电阻式伴热器第2部分：设计、安装和维护指南《爆炸性气体环境用电气设备电阻式伴热器》的本部分对可能产生爆炸性气体环境用电阻式伴热系统的应用提出了指南。
本部分对电阻式伴热设备和关联的控制、监测装置的设计、安装和维护提出了建议。本部分是对GB19518.1的补充要求。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡注明日期的引用文件，其随后所有的修改或修订均不适用于本部分。但是鼓励使用本部分的各组织和机构研究使用这些文件的最新版本的可能性。凡未注明日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB3836.1一2000爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求GB3836.14一2000爆炸性气体环境用电气设备第14部分：危险场所分类GB3836.15—2000
：爆炸性气体环境用电气设备第15部分：危险场所电气安装（煤矿除外）GB19518.1--2004爆炸性气体环境用电气设备电阻式伴热器第1部分：通用和试验要求IEC60079-17：1996爆炸性气体环境用电气设备第17部分：危险场所电气设备的检查和维护（煤矿除外）
3术语和定义
《爆炸性气体环境用电气设备电阻式伴热器》的本部分使用GB19518.1的术语和定义。4使用条件
4.1概述
本标准是对GB3836.15和IEC60079-17要求的补充。如果伴热系统安装在爆炸性气体环境中，应规定危险场所分类（GB3836.14），规定应说明危险区域（1区或2区），GB3836.1规定的气体级别（IIA，IIB或IIC)和温度组别。如果在特殊条件下使用或现场条件可能特别恶劣，那么这些条件应在伴热器技术条件中说明。如果伴热器系统安装在移动设备或可更换的撬块上，该伴热器系统应设计成适应其可能使用的最不利条件。
如果伴热系统某些部件可能受到紫外线辐射，则这些部件应适用于这些条件。4.2腐蚀性区域
应检查电伴热系统的所有部件，以验证它们在系统使用寿命期间与可能遇到的任何腐蚀性材料的相容性。运行在腐蚀场所中的伴热系统与运行在非腐蚀场所中伴热系统相比，出现故障的可能性较大。如果保温防护层被腐蚀、管线和容器发生泄露并可能渗人保温层中，会使保温系统的效果大大降低。另外应特别注意管道系统及电伴热系统选用的材料，因为这影响到电伴热系统有效的漏电/接地故障返回回路。使用非金属或复合的管道系统可能会给漏电/接地故障的返回回路带来更多的麻烦，对管道系统应子以特别考虑。在施工安装时的漏电/接地故障返回回路可能会在工厂运行期间的腐蚀而性能下降。1
GB/T19518.2—2004/IEC62086-2.20014.3安装条件
按照使用的关键程度和要求的工艺溢度准确度，为了方便起见，可以规定各种各样的工艺类型（见表1)，当然，应认识到每个特定的应用可能包括上述条件的组合。当伴热器对工艺起关键作用时，应考虑采用回路监测（应监测伴热回路是否正确操作，并在出现损坏或故障时报警）和备用（允余的）加热系统。当监控和报警系统显示系统出现故障时，辅助的或备用的伴热控制装置可以自动启动，这有时称为“余”。备用伴热器允许在不停车时进行维护和检修。表1工艺类型
要求的工艺温度准确度
应用的关键程度
关键(C-)*
非关键(NC-)
a关键应用。
b非关键应用。
4.4工艺温度准确度
4.4.1类型I
最低点之上
类型I
在适当的范围内
类型Ⅱ
在较窄的范围内
类型I是指该温度应保持在最低点之上，可采用环境温度传感控制，可由单个控制装置和配电盘对大片区域的供电进行控制。该控制类型可以在不需要时仍有热量输人，且温度偏差较大，通过使用盲管控制技术可以提高能效（见6.13)。4.4.2类型Ⅱ
类型Ⅱ是指温度保持在适当的范国内，通常采用机械式管线温度传感器。4.4.3类型Ⅲ
类型Ⅲ是指温度应控制在一个较窄的范围内，采用热电偶或电阻温度传感器（RTD）的管道感温控制器可以现场（工地）校准，并在选择温度报警和监控功能上提供很大的灵活性。加热功率输入可在规定的范围和时间段内加热或使流体温度升高，或两者同时发生。类型Ⅲ对介质的流动情况和保温系统有较严格的要求。
5保温
5.1概述
保温材料的选择、安装与维护对电伴热系统的性能起关键作用。保温系统一般用于防止大量散热损失，由伴热系统来弥补散失的热放。因此保温将直接影响系统总体的性能。保温层的主要功能是，在高于环境温度的条件下，降低从工作表面散热的速度，这样可以：降低运行成本；
改善系统性能，
提高系统输出功率。
在对电伴热的管线、容器或其他机械设备进行热损失分析之前，应了解保溢系统的选择，考虑的主要因素如下：
保温材料的选择；
气候防护层的选择（保护层）：一经济保温厚度的选择；
选择合适的保温层尺寸。
5.2保温材料的选择
选择保温材料时须考虑以下几个重要问题：导热性能；
-机械强度；
-化学稳定性；
-吸潮性；
一人员安全特性；
-耐火性；
烟雾和毒性
—成本。
通常可使用的保温材料包括：
一膨胀蛭石；
岩棉；
泡沫玻璃；
聚氨脂泡沫；
-玻璃棉；
硅酸钙；
聚亚氨酯；
珍珠岩。
GB/T19518.2—2004/IEC62086-2:2001对于软质保温材料（岩棉、玻璃棉等）来说，在多数情况下可通过将保温材料扎紧的办法，使用与管道实际尺寸相同的保温层。应注意防止将伴热器夹在保温材料中，因为这样会损坏伴热器或限制其正常的传热。作为可供选择的方案，也可采用比管道尺寸大一号的保温层尺寸，以便能容易地将管道和电伴热器包妻起来。对于硬质保温材料（硅酸钙、胀蛭石、泡沫玻璃等）来说，如果切割的形状适合沿轴向拼接，保温层尺于也可以与管道尺寸相同。这种类型的安装方式通常被称作错缝拼接法。另外，可以选择大一号的保温层尺寸以适合伴热器。在所有情况下，保温层尺寸和厚度均应明确规定。5.3气候防护层（保护层）的选择电伴热器系统的正常运行取决于保温材料的于燥性，通常情况下，电伴热输出的功率不足以干燥潮湿的保温材料。有些保温材料从管线上拆下来后，即使对其进行强制干燥处理，也不能使之恢复到吸湿前原有的特性。
直管可以用金属保护层、聚合物或胶泥系统作为气候防护层。当使用金属保保护时，应形成S”形的轴向接缝并保持平滑，端部的环形接缝应使用绑带扎紧，并在外边沿上或重叠处涂密封胶（见图1)。没有密封胶的搭接或封闭防护层不能有效地防潮，因为在暴风雨期间大量的雨水能透过单个的未密封的接合处渗透到保温材料内。所用气候防护层的型式至少应具备以下几个条件：一有效的防潮性；
场所中的化学抗腐蚀性；
防火要求；
耐机械损伤能力；
成本。
5.4经济厚度的选择
考虑保温材料的经济性，至少要权衡材料和安装的一次成本与材料在使用寿命期间的节能。应注意，实际的保温厚度不总是与公称的保温厚度完全相对应。当选择保温层尺寸时，应考虑实际的管道保温层尺寸是否适合于管道和电伴热器。3
GB/T19518.2--2004/1EC62086-2.2001金属外防护层：
保温层：
一被保温管道：
密封胶；
绑扎箍：
一绑带：
位移，
管道。
图1保温一
气候防护层的安装
5.5双层保温
当管道温度超过伴热器的最高允许温度时，可以使用双层保温方法，典型的应用是对高温蒸气管道在停止使用时防止冷凝水冻结。它是将伴热器安装在环绕管道的两个保温层之间。双层保温方法的关键是确定内层和外层保温材料的正确组合，达到伴热器可以接受的界面温度。这种关系用图2加以说明。注意在这种情况下应考虑最高环境温度。rp
管道，
一内保温层，
伴热器：
一外保温层：
金风防护层（铝皮）；
6系统设计
6.1引言
-最高管道温度：
一界面温度：
外保温层表面温度：
环境温度，
半径。
GB/T19518.2—2004/1EC62086-2:2001图2
典型温度分布图
当设计爆炸性气休环境用伴热器系统时，考虑到场所划分的要求，应提出一些附加限制。伴热系统的设计应遵从这些场所用电气设备的国家标准和本部分的要求。为了在规定的条件下达到要求的温度并维持这-一温度，每个工艺过程都对设计人员提出了特殊的要求。伴热系统与其他系统参数相关，如保温和供电系统。最后的系统将是所有这些系统的组合，为使设计的系统达到要求的性能，应具备这些参数并设法使这些参数达到要求。必须了解当地最高和最低环境温度，并以此进行设计。
应考虑系统和工艺设备的维护、能效以及测试安装的系统能否满足操作和安全要求。6.2伴热的用途和主要要求
选择和安装伴热器是为在以下情况下提供足够的功率：5
GB/T19518.2—2004/IEC62086-2:2001a）补偿维持工件（假定工件或其内部物质无热交换）在规定温度下的热损失，见6.3的计算方法：或/和
b）在规定时间升高工件的温度或内部物质温度（见6.4计算方法）需达到规定值：c)a)和b)。
应当注意，按照6.3和6.4计算的热损失应乘以在6.5基础上确定的安全系数。即便考虑了最不利的条件，安装的功率超出所需的功率以及伴热器的使用、安装和操作均不应造成爆炸性气体环境中爆炸性混合物的爆炸。
6.3热损失计算
为了确定规定条件下的热损失，要有一套完整的保温技术要求，其中包括：保温材料在若干个平均温度下的导热系数，规定的气候防护层类型，保温层尺寸和厚度，希望工件维持的温度，最低环境温度和风力条件。
给出这些参数之后，热损失可通过计算确定。例如，管道热损失可用下列公式计算：(T—T.)
元D,h +-2元k
2元k2
式中，
q-每单位长度管道的热损失，单位为瓦每米（W/m)；T——要求的维持温度，单位为度()；T—一最低设计环境温度，单位为度(℃)；D,一内保温层内径，单位为米(m）；1
元D,h+元D,h。
D—-内保温层外径，单位为米（m)（如果有外保温层，外保温层的内径)；Ds—如果有外保温层，外保温层的外径，单位为米(m），一内保温层在其乎均温度下的导热系数，单位为瓦每米开尔文（W/(mK))，（1）
-当有外保温层时，外保温层在平均温度下的导热系数，单位为瓦每米开尔文（W/(mK))，ka
h.一一如果从管道到保温层内表面存在空间层，其空气传热系数，单位为瓦每平方米开尔文(W/(mK)):
如果从外保温层表面到气候防护层存在空间层，其空气传热系数，单位为瓦每平方米开尔文(W/(mK))
h。从气候防护层与周围空气间的传热系数，单位为瓦每平方米开尔文（W/（mK））（对于50℃以下的低温应用时此项数值的范围一般在3W/mK）284W/（mK）之间）。容器的热损失因穿越保温层表面的散热件而较复杂，常常需要进行更复杂的分析来确定总的热损失，并且应咨询产品供应商。
为了便于选择产品，大多伴热供应商提供各种维持温度和保温材料的热损失并通常包括安全系数的简化图表。
将单位长度热损失公式(1)简化如下：g = 2元(T-)
In()）
·（2）
6.4加热计算
在某些装置的运行中，可能需要规定伴热系统能够在一定的时间内把静态产品温度提高。例如：可采用下列公式计算在管线上伴热系统的传热量：6
式中：
GB/T19518.2-—2004/IEC62086-2:2001t= H In[-U(Ti-T)+
P,Vahe
qe-U(Tr-T))
q-U(T-T)
U管道单位长度每度温差的热损失。q
式中：
元D,h
2元起，
(T,-T)
D,hxD,h。
·（3)
（见公式（1））
热时间常数，它是在每度温度下储存在管道、流体和保温层内的总能量除以单位长度每度温差的热损失。
式中：
H - P.C,VeL+ P.CgVe +0. 5P,CnVaU
P一一管道内介质的密度，单位为千克每立方米（(kg/m')，Cpl—介质比热，单位为焦耳每千克开尔文（J/(kgK））；Ve
管道内部容积，单位为立方米每米（m/m），P，——管材的密度，单位为千克每立方米（kg/m2）；Ce——管材比热，单位为焦耳每千克开尔文（J/(kgK））；Va
管壁体积，单位为立方米每米（m2/m）；P.-
-保温材料密度，单位为千克每立方米（kg/m2）；保温材料比热，单位为焦耳每千克开尔文(J/（kgK)）；保温材料体积，单位为立方米每米（m/m）；管道初始温度，单位为度（℃）；一流体和管道的最终温度，单位为度（C）；环境温度，单位为度(℃）；
~要求的维持温度，单位为度（℃）；要求的加热时间，单位为秒（s）；管道单位长度每度温差的热损失，单位为瓦每米开尔文（W/mK))；热时问常数，单位为秒(s)；
平均温度时内保温层导热系数，单位为瓦每米开尔文（W/(mK)）；平均温度时外保温层导热系数，单位为瓦每米开尔文（W/(mK))；外保温层外径，单位为米（m）；内保温层外径，单位为米（m）；保温层内径，单位为米（m）；
气候防护层的内部空气传热系数，单位为瓦每平方米开尔文（W/（mK））；气候防护层与周围环境问的空气传热系数，单位为瓦每平方米开尔文（W/(mK))；管道与内保温层表面的内部空气传热系数，单位为瓦每平方米开尔文（W/(mK))：相变温度，单位为度（℃）；
介质熔化潜热，单位为焦耳每干克(J/kg）：伴热器功率密度，单位为瓦每米（W/m）。（4）
上述的关系还假定系统密度、容积、导热系数和热损失在相关的温度范围内是常数。注意某些介质在加热过程不发生相变。上述计算是针对直管段，对于泵、阅等装置没有进行特殊考虑。对于阀、法兰、泵、仪表和其他不规则形状的设备保温可以制成特殊形状。可以由成型制品或保温2
GB/T19518.2—2004/IEC62086-2:2001块，或柔软的可拆卸外罩制成。未采取隔热或部分采取隔热措施的管道支架或设备需增大功率输人来补偿其较大的热损失。应采用保温胶泥或纤维材料来填充缝隙和接缝。当采用保温胶泥对不规则表面进行完全保温时，相应加厚保温胶泥的厚度以达到所要求的保温性能。6.5热损失设计的安全系数
由于热损失的计算结果是一个理论值，并且没有考虑与实际现场安装相关的不利因素，所以计算值应考虑安全系数。这个计算用的安全系数应以过去的经验为依据，其范围一般为1.1～1.25。增加安全系数通常用来补偿伴热系统的偏差，这些偏差通常与保温系统、供电电压和伴热器的特性有关。6.6伴热器的选择
对于特定的应用，有一些选择电伴热器的基本设计要求，这些要求如下：a）在爆炸性气体环境使用的伴热器应取得防燥合格证；b）伴热器的最高承受温度应超过可能的工件最商温度（它可能高于正常工作温度）c）伴热器应在规定环境条件下正常运行，例如腐蚀环境或低温环境。注；对取得防爆合格证的设备的任何改变都将使合格证无效。在任何使用条件，最大允许功率密度时使用伴热器既不损坏工件，也不损坏其中的介质。该值有时是非常关键的，如：含有氢氧化钠（烧碱）或其他温度敏感介质的管线、容器，该限定值应记录在该系统资料中。可能需要多个作热器或螺旋缠绕单根伴热带。伴热器还可以根据是否可现场制作进行进一步选择。如果能满足下列条件，伴热器可以在现场组装：a）安装人员能胜任某些特殊技术要求；b）伴热器通过8.5.2规定的现场试验；e）伴热器按照GB19518.1—2004中6.3的要求进行了标识。符合上述条件的伴热器在技术上是满足要求的，但仍需要确定每一个伴热器最大容许功率密度。功率密度与伴热器构造、最高承受温度、要求的伴热器溢度组别、工件的最高操作温度以及最高允许温度和保温材料等因素相关。
对于一个特定的伴热器来说，最高允许功率密度应由制造商按照GB19518.1一2004第5章中的试验得出的数据而定。选用值应既不超过最高承受温度，也不超过要求的温度组别。每一个伴热器的最高允许功率密度限定值可以根据制造商的数据，也可以根据工艺要求来定，取两者之中较低者。然而，功率密度可根据需要多根伴热带进一步加以限制。根据以上要求，设计人员可以选择伴热器的类型、长度、或尺寸和负荷。实际安装负荷应不低于设计负荷，而实际功率密度不超过以上得出的值。在系统文件中应记录伴热器的类型、安装负荷和功率密度。
6.7最高温度的确定
6.7.1最高工件温度—稳态结构
对于稳态结构，管道可能达到的最高温度是在最商环境温度和伴热器连续通电条件下计算得出的。计算最高可能管道温度的公式是根据热损失公式重新整理得出的，公式如下：()
+D,heaD,h.
式中：
Tpr—计算的最高管道温度，单位为度（℃)；.(5)
注：最高工艺管道温度可以超过此计算值。W一按110%额定电压和制造商的伴热器输出功率上限修正的伴热器输出功率，单位为瓦每米(W/m）
k一—保温材料平均温度时的导热系数，单位为瓦每米开尔文（W/(mK)）。其他代号参见公式（1）。为了得出T，公式（5）可能需要用叠代法进行计算，因为保温材料的导热8
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