Особенности и принцип работы саморегулирующего кабеля

Что представляет собой саморегулирующийся провод

Важнейшим шагом в развитии систем электрообогрева стало изобретение и начало производства нагревательных кабелей на основе эффекта саморегуляции. Это изобретение было сделано в ходе изучения свойств проводящих угленаполненных пластмасс. Выделяемые мощности таких кабелей существенно ниже, чем у резистивных лент, но благодаря появлению эффективных теплоизоляционных материалов, данной мощности достаточно для решения широкого спектра вопросов обогрева технологических объектов.

На данной диаграмме схематически показаны области применения различных типов кабелей в зависимости от температуры объекта нагрева и длины кабельной линии.

В связи с тем, что основные преимущества и недостатки саморегулируемых греющих кабелей вытекают из их конструктивных особенностей, рассмотрим данный вопрос более подробно.

По схеме тепловыделения данные кабели относятся к следующему типу – саморегулирующиеся кабели (ленты) с тепловыделением в проводящей полимерной матрице или проводящих пластмассовых элементах.

Саморегулирующиеся кабели имеют, как правило, овальную форму и следующую типовую конструкцию: две параллельные токопроводящие жилы, покрытые слоем полупроводящего, наполненного углеродом полимера, так называемой матрицей. Поверх матрицы укладываются слои электрической изоляции, экранирующая оплетка и защитная оболочка.

Полупроводящую матрицу можно условно представить в виде очень большого числа сопротивлений, подключенных параллельно токопроводящим жилам. При подаче напряжения на токопроводящие жилы в полупроводящей матрице возникает ток, вызывающий выделение тепла. За счет выделения тепла материал матрицы расширяется и контактные связи между отдельными частицами углерода нарушаются.

Благодаря данным свойствам саморегулирующиеся нагревательные кабели обладают следующими уникальными свойствами:

  • Могут использоваться при подключении на полное напряжение любыми длинами от минимальных (десятки сантиметров), до предельно допустимых. Данное свойство особенно ценно, когда заранее не известна длина обогреваемого трубопровода.
  • Способны изменять свое тепловыделение локально. Если на обогреваемом объекте в какой-либо зоне температура повышается, то тепловыделение кабеля в этой зоне падает. Данное свойство значительно повышает безопасность системы обогрева и упрощает процесс монтажа, поскольку допускается сближение и пересечение кабелей друг с другом.

Данные положительные характеристики рекламируют практически все производители и поставщики. Попытаемся, однако, разобраться в определенных недостатках и особенностях данной продукции. Для этого рассмотрим основные технические характеристики саморегулирующихся лент, их связь между собой, влияние на надежность и на другие немаловажные характеристики проекта системы электрообогрева.

Некоторые производители просто указывают диапазон напряжения питания, к примеру: 220 – 275 Вольт., без дополнительных комментариев и таблицы коэффициентов перерасчета выделяемой мощности в зависимости от напряжения питания. Дело в том, что номинальная мощность, указанная в документации и рекламных проспектах производителей, нормируется при напряжении питания не 220, а 230 или 240 Вольт. Данное напряжение нужно уточнять у производителя.

Момент первый. Отклонения питающего напряжения должны учитываться для оценки мощности, выделяемой саморегулирующимся кабелем. Производители предлагают специальные таблицы с коэффициентами для пересчета выделяемой мощности в зависимости от отклонения напряжения питания от величины 230/240 Вольт. К примеру, для некоторых моделей кабелей данный коэффициент равен 0,9.

Момент второй. Для каждой марки саморегулирующего кабеля установлены ограничения по величине питающего напряжения. К примеру, для кабелей, рассчитанных на напряжение 230 Вольт, недопустимо питающее напряжение, превышающее 275 Вольт. Повышение питающего напряжения (например из-за ошибок монтажа иногда на нагревательную секцию подается напряжение 380 Вольт) вызывает усиленное выделение тепла в матрице и ее скорую деградацию и полное прекращение нагрева, т. е. выход кабеля из строя.

В связи с тем, что это основная техническая характеристика данного изделия, остановимся на ней наиболее подробно.

Существенная зависимость мощности тепловыделения от температуры диктует определенные правила нормирования и измерения тепловой мощности. Мощность саморегулирующейся ленты нормируется при следующих стандартных условиях – отрезок измеряемого кабеля устанавливается на металлической трубе диаметром не менее 50 мм.

так, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт. По трубе прокачивается охлаждающая жидкость с температурой 10 ± 0,5°С. (в отдельных случаях измерения проводят при 5 °С). Труба с кабелем закрывается тепловой изоляцией толщиной не менее 20 мм. Номинальная мощность, указанная в каталогах производителей – это мощность, измеренная в стандартных условиях. Для снятия зависимости мощности от температуры необходимо задавать и поддерживать соответствующую температуру трубопровода.

Зависимость мощности от температуры снимается на подобной установке не менее, чем при трех значениях температуры трубопровода. Кривые зависимости мощности конкретных марок кабелей от температуры, приводимые в каталогах фирм-поставщиков, показывают зависимости мощности тепловыделения  от температуры трубы, а не от температуры кабеля.

При других условиях, например при плохом контакте с обогреваемым объектом, выделяемая саморегулирующимся кабелем мощность не будет соответствовать справочной кривой. Если саморегулирующийся кабель, свободно подвесить в воздухе, то за счет ухудшения условий теплоотдачи измеренная мощность будет примерно на 30% меньше нормируемой.

Особенности и принцип работы саморегулирующего кабеля

Вывод: Важно обеспечить должный контроль над проведением монтажных работ на объекте для обеспечения необходимого качества работ. В противном случае система электрообогрева на основе саморегулирующихся кабелях будет функционировать с падением мощности по отношению к проектной и данный факт приведет к существенному перерасходу электроэнергии.

Саморегулирующиеся кабели помимо номинальной мощности и зависимости мощности от температуры трубы характеризуются величиной удельного пускового тока в зависимости от температуры в момент включения. Это такое значение тока, приведенное к одному метру кабеля, которое имеет место в момент включения питания.

Преимущественная область применения саморегулирующихся кабелей – обогрев трубопроводов и резервуаров, эксплуатируемых при отрицательных температурах окружающего воздуха. Как правило, запуск систем выполняется, когда и трубы и тепловая изоляция холодные. Для целей проектирования и расчета характеристик системы обогрева в момент пуска и эксплуатации требуется знать свойства саморегулируемых лент при низких температурах.

В связи с тем, что технические характеристики автоматов защиты от короткого замыкания, перегрузок по току, защиты от утечек на землю, сечение питающих кабелей, а следовательно и их цена напрямую зависят от величины пускового тока, проектным организациям и конечным заказчикам следует обращать на данный момент пристальное внимание.

Ниже по тексту представлены результаты исследований трех марок кабелей в диапазоне от 10 до – 40°С. Кабель 23ФСЛе2-СТ преимущественно устанавливается на трубопроводах диаметром до 100 мм. Кабель 31ФСР2-СТ находит применение при обогреве более крупных трубопроводов. Оба кабеля устойчиво работают под напряжением при температуре не более 65°С.

Краткие характеристики исследованных кабелей приведена в следующей таблице.

Исследования зависимости характеристик от температуры были выполнены в климатической камере. При этом была обеспечена такая циркуляция воздуха в камере и остальные условия эксперимента, при которых значения мощности, измеренные в камере, были близки к результатам, полученным на стандартизованной установке.

Измерения проводились при температурах: 10; 3; 0; -10; -20; -30; -40°С. Каждая марка кабеля была представлена тремя образцами. По достижении заданной температуры образец выдерживался в камере в течение 1 часа. Затем на образец подавалось номинальное напряжение. Фиксировался стартовый ток и его снижение по мере разогрева кабеля. Типовой вид таблицы измеренных значений показан ниже.

На следующем рисунке показаны графики снижения пускового тока кабеля 23ФСЛе2-СТ построенные по данным данной таблицы. С понижением температуры растет как пусковой, так и установившийся ток. Наблюдается также незначительный рост коэффициента пускового тока.

Помимо установившихся значений мощности для всех кабелей определены коэффициенты пусковых токов, знание которых поможет при проектировании систем обогрева, использующих саморегулирующиеся кабели. Средние значения пусковых и установившихся токов и значения Кпт (коэффициента пускового тока) приведены в следующей таблице.

Основные выводы по результатам данных исследований:

  • Чем ниже температура, тем выше пусковой ток.
  • Для некоторых типов кабеля пусковой ток может быть в шесть с лишним раз выше установившегося тока.
  • С понижением температуры растет значение установившегося тока.

Особенности конструкции саморегулирующего кабеля

Описываемые кабели всегда двужильные, что отличает их от обычных. Между жилами находится полупроводниковая матрица, которая выступает регулятором силы тока и сопротивления. Роль заземлителя играет оплетка, которая защищает от электромагнитного излучения и предохраняет изделия от механических воздействий.

Саморегулирующийся греющий кабель работает по принципу полупроводников, при этом сопротивление увеличивается при повышении температуры, что снижает силу тока. При меньшей температуре нагрева снижается сила тока, как и энергопотребление. Такие способы обогрева очень удобны еще и по той причине, что на разных участках кабеля может быть разная интенсивность нагрева. Это актуально, например, когда один из участков крыши находится на солнце, а другой – в тени.

Для того чтобы нагрев не происходил при повышении температуры больше 5 ˚С, система дополняется терморегулятором. При этом рабочий ресурс кабеля не будет исчерпан раньше времени, ведь он будет работать лишь при необходимости. Принцип работы этого узла заключается в отключении подачи питания, когда температура достигает порогового значения, его можно указать самостоятельно.

Прежде чем осуществить выбор греющего кабеля, необходимо понимать, какими техническими характеристиками он должен обладать. Важно учесть еще и то, какие существуют потребности по обогреву. Одной из основных особенностей является мощность, которая измеряется в ваттах на погонный метр. Она зависит от модели и может варьироваться от 5 до 150 Вт/м. Чем меньше мощность, тем больше отдача тепла и потребление электричества.

Особенности и принцип работы саморегулирующего кабеля

Если саморегулирующийся греющий кабель необходим для обогрева водопровода, то лучше приобрести изделие с мощностью от 5 до 25 Вт/м. В зависимости от того, где будет осуществлен монтаж и где проходит водопровод, следует ориентироваться на такие мощности: водопровод в земле, а кабель снаружи трубы, мощность в этом случае должна быть равна 10 Вт/м или больше.

Предлагаем ознакомиться  ТТК. Ремонт смотровых колодцев

Кабель и труба во всех случаях утепляются слоем теплоизоляции от 3 до 5 мм. Если использовать резистивный кабель, то мощность будет оставаться постоянной на протяжении трубы, и не будет зависеть от ее температуры. Если использовать резистивный греющий кабель, то мощность будет оставаться постоянной на всем протяжении, и не будет зависеть от температуры поверхности.

Еще одной важной особенностью является рабочая температура. По ней кабели можно классифицировать по трем категориям. Они бывают низко-, средне- и высокотемпературными. У первых рабочая температура не превышает 65 ˚С, у вторых – 120, у третьих – 240 ˚С. Для того чтобы обогреть водопровод, следует использовать низкотемпературные кабели. Они не работают при температурах, близко подходящих к максимальным 65 ˚С.

Перед монтажом важно учесть характеристики саморегулирующегося греющего кабеля, а также ознакомиться с особенностями прокладки изделий. Например, количество внешних проводов может достигать 4. Вдоль контура снизу прокладывается одиночный кабель. Крепление осуществляется алюминиевым скотчем, что увеличивает теплоотдачу.

Саморегулирующийся греющий кабель для труб может быть проложен спиралью. Этот способ – еще один вариант внешнего монтажа. Намотка осуществляется на трубу с шагом 5 см. Крепление производят монтажной лентой. Расход провода при этом увеличивается – его понадобится больше в 1,7 раза, чем длина трубопровода, но обогрев получается более эффективным и происходит быстрее.

Если работы необходимо осуществить в труднодоступных местах, то кабель необходимо намотать с припуском, а после обмотать трубу образовавшимися петлями. После того как нагревательная система будет установлена, обеспечивают ее термоизоляцию. На трубы канализации, включая ливневку, кабель укладывается по такому же принципу.

Саморегулирующийся греющий кабель для обогрева труб может быть проложен еще и внутри. Такие работы осуществляют, если другая методика не может быть применена. Здесь есть свои недостатки, которые выражены: в обрастании кабеля налетом, уменьшении просвета трубы, невозможности осуществить выход провода через тройники и запорную арматуру, снижение надежности контура, ведь происходит добавление еще одной точки – тройника.

Для того чтобы проложить саморегулирующийся греющий кабель внутри трубы, на него необходимо установить сальниковый узел. Для ввода в трубопровод осуществляют монтаж тройника. Далее можно заняться укладкой кабеля и герметизацией сальникового узла.

Прокладывать внутри трубы можно лишь тот кабель, который сертифицирован как пищевой. На изделии так и должно быть написано. Если таких данных нет, то необходимо потребовать сертификат соответствия. Если подобных сведений в паспорте не указано, вы должны обратить внимание на коды ОК 005 и ТН ВЭД.

Вас, как и многих начинающих домашних мастеров, может заинтересовать вопрос о том, как подключить греющий саморегулирующийся кабель. Принцип проведения таких работ очень прост. Подключение осуществляется к сети 220. В этом случае задействуются токопроводящие жилы. Второй конец изолируется, чтобы исключить контакт между токопроводящими жилами. Понадобится еще и оплетка на заземление.

Какой способ подключения будет использоваться, зависит от того, какие инструменты у вас есть в наличии и как вы планируете использовать кабель. Однако схема остается одинаковой. При подключении вы можете использовать клеевой комплект муфт и кабели без экрана. Если прокладка осуществляется внутри трубы, то изделие будет отличаться наличием концевого колпачка. Нагревательный кабель запитывается от сети. Заземление нужно будет подключить, если кабель экранированный. Важно не забыть загерметизировать конец.

Саморегулирующий провод – это инновационное устройство, которое может самостоятельно изменять свою мощность в зависимости от окружающей среды. То есть, при низкой атмосферной температуре, он начинает сильнее нагревать объект, причем не по всей длине, а для необходимых участков. При снижении окружающей температуры происходит обратный эффект, и саморегулирующий кабель снижает нагрев. Но, несмотря на это он продолжает работать, с более низкой мощностью.

Чтобы рассмотреть более точный принцип работы саморегулирующего провода приведем пример. Допустим, устройство предназначено для защиты водопровода в зимний период, от промерзания. Для этого он должен поддерживать плюсовую температуру трубы в 6 градусов. Чтобы выполнить эти функции, провод не будет включаться, при понижении окружающего климата или отключаться при достижении необходимой температуры.  Он будет работать постоянно, только с разной мощностью. То есть при низкой температуре мощность кабеля повышается, при высокой — снижается.

Саморегулирующий кабель отличается от других нагревательных проводников, не только принципом работы, но и своей особенностью конструкции. Состоит он из определенных элементов, таких как:

  1. Двух металлических жил. В их задачу входит обеспечить провод электроэнергией.
  2. Саморегулирующей матрицы. В функции этого элемента входит выполнять регулировку и нагрев температуры. Располагается матрица параллельно между двумя проводниками, где подключившись к ним, она получает необходимую электроэнергию.
  3. Изоляционного слоя. В его функции входит не допустить утечку тепла.
  4. Экранирующей оплетки. Данный элемент выполнен из металла, который защищает устройство от электромагнитных воздействий
  5. Внешней оболочке. Это покрытие предназначено для защиты всей конструкции кабеля от технических повреждений.

За счет такой конструкции саморегулирующий провод имеет хорошую устойчивость к разным повреждениям, что в свою очередь обеспечивает долгий эксплуатационный срок.

Но особенностью данной конструкции все — же является матрица. Это обусловлено тем, что каждый ее участок, может выполнять отдельные функции. То есть она прогревает провод не по всей длине, а только необходимых областях. Таким  образом, один участок провода может быть холоднее другого или наоборот горячее.

Также стоит отметить, что саморегулирующий провод может иметь произвольную длину. Поэтому при его покупке не нужно проводить предварительные расчеты. Если кабель окажется длиннее, его можно будет (без опаски за работоспособность) самостоятельно укоротить. Такая особенность заключается в том, что у кабеля каждый сантиметр задействован в работе, поэтому даже при его поломке он будет продолжать выполнять свои функции.

Саморегулирующий провод, производится несколькими моделями, которые имеют свои особенности. Поэтому при выборе модели, нужно учитывать соответствуют ли ее технологические характеристики с областью применения.

Мощность кабеля

Мощность провода может быть разной. Это зависит от видов модели. В среднем минимальная мощность на 1 кв.м. составляет – 5 Вт., максимальная – 150 Вт. Но, не стоит забывать, чем выше мощность, тем больше потребление электроэнергии. Поэтому при выборе кабеля стоит учитывать климат региона проживания. Для жителей северных областей рекомендуется использовать кабеля высокой мощности.

Температура кабеля

Еще одной исходной точкой при выборе кабеля является его рабочая температура. По уровню нагрева они делятся на три вида:

  • низкотемпературные – 65 °С;
  • среднетемпературные — 120 °С;
  • высокотемпературные — 240 °С.

Технические параметры

Особенности и принцип работы саморегулирующего кабеля

Нагревательный проводник имеет надежную и простую конструкцию, устойчивый к перепадам напряжения греющий элемент, высокую мощность проводимости электрической энергии, безопасную структуру и отсутствие необходимости обслуживания. Обладает относительно высокой стоимостью метража и неудобной упаковкой.

Он оснащен соответствующей маркировкой. D — проводник, маркирующий низкотемпературный вариант, Z — среднетемпературный, Q — максимально нагреваемый, а F — антикоррозийный обрабатывающий. Создается из огнеупорного полиэтилена и фторэтилена. Имеет в себе медную проволоку, отличающуюся пластичностью и гибкостью, а также максимально рабочую температуру от 65 до 140 градусов.

Особенности и принцип работы саморегулирующего кабеля

Технические кабельные характеристики

Основные виды греющих кабелей

Существуют две основные разновидности греющего кабеля – резистивный и саморегулирующийся. Ниже будет рассмотрен каждый из них.

Резистивный провод

Принцип действия резистивного кабеля отличается от саморегулирующегося. Внутренняя и наружная поверхности трубопровода обматываются кабелем, после чего устанавливаются датчики температуры. К цепи подключается терморегулятор, на который поступают показания с датчиков. Он срабатывает на малейшие колебания температуры, впрочем, порог действия можно задать вручную.

Если температура воздуха опускается, то срабатывает терморегулятор, запускающий обогрев резистивного кабеля. По кабелю начинает проходить электроэнергия, что приводит к выделению тепла и тепловому обмену с водопроводом. Как только трубы обогреются до нужной температуры, то кабель автоматически отключается.

Конструктивно резистивный кабель состоит из изолированных металлических жил. Нагрев происходит по всей длине изделия, но без контроля температуры (терморегулятора) устройство можно перегореть. Чтобы повысить эффективность обогрева, водопроводы дополнительно утепляют с целью уменьшению тепловых потерь и достижения энергетических затрат. Утеплителями могут служить любые материалы, непроводящие тепло. Например, минеральная вата.

Структура

Кабель состоит из металлического проводника, изоляции и полимерной матрицы. Проводник подводит электроэнергию, а матрица адаптируется под изменяющиеся условия. Последняя отвечает за тот факт, чтобы проводник саморегулировался.

Стоит указать, что греющий кабель с саморегуляцией обладает высокой механической прочностью, устойчивостью к влаге и экономичностью при электропотреблении. Он нуждается в том, чтобы была прочная многослойная изоляция. Также он спокойно может работать в воде. Главное — сделать качественную изоляцию специальной термоусадочной пленкой.

Экономичность заключается благодаря саморегулирующемуся свойству кабеля, а прочность — благодаря многослойности. Она обеспечивается с помощью двух медных проводников, умного полимера и изолирующего полиолефинового или фторполимерного слоя. Предпоследний слой — медная защитная оплетка, а последний — полиолефиновый слой. Благодаря такому составу, кабель прочный и выносливый.

Обратите внимание! Из-за такого изделия получается надежное приспособление, исправно служащее в течение многих лет при любых обстоятельствах и условиях

Особенности и принцип работы саморегулирующего кабеля

Конструктивные кабельные особенности

Как правильно подобрать

Перед подключением греющего кабеля необходимо посмотреть, нет ли на трубе повреждений и нет ли острых элементов для повреждения сети. Только так он сможет начать самогреться. Осуществить монтаж сети можно линейным, спиральным и внутренним способом. В первом случае укладывается проводник вдоль трубы.

Особенности и принцип работы саморегулирующего кабеля

Правильное подключение греющего проводника

Установка саморегулирующего греющего водопроводного кабеля возможна при помощи длинного провода, острого ножа, термоусадочной пленки для проводниковой изоляции, резинового сальника, тройника, фена для пленочной усадки и электрического провода, имеющего вилку. Вначале нужно определить место ввода в виде внутреннего или наружного участка.

С помощью верхнего отвода завести кабель и надеть на него сальник. Потом протолкнуть проводник и смонтировать провод с вилкой, аккуратно снять изоляцию с оплеткой для обнаружения проводников, припаять к ним провод с соединительной муфтой, зафиксировать сальник и открыть воду, чтобы проверить, нет ли протечек.

Предлагаем ознакомиться  Как выбрать котел длительного горения лучшие бренды советы по выбору отопительной техники

Обратите внимание! При хорошем положении дел, нужно включить провод в сеть. Стоит указать, что следует помнить о многоступенчатой защите водопровода от замерзания. Рекомендуется обмотка трубы при помощи тепловой изоляции.

Особенности и принцип работы саморегулирующего кабеля

Подключение труб скрытой укладкой

Если есть необходимость, можно организовать укладку саморегулирующегося греющего кабеля с наружной стороны водопровода. С помощью него обматываются не только трубы, но и поставленные на них фланцевые модели с соединительными муфтами и вентилями. Самым простым вариантом будет прокладка саморегулирующего кабеля к трубе параллельным образом и закрепление их алюминиевым скотчем. Также может быть осуществлена укладка при помощи спирали или двойной спирали, увеличивающей процесс обогрева.

Для этого может быть использован двойной способ укладки. Один греющий кабель укладывается параллельно, а второй обматывается к трубе по спирали. К трубе он мотается все тем же алюминиевым скотчем или колечком. После завершения намотки, накладывается скотч на кабель по всей части длины. Так достигается максимальная эффективность системы.

Особенности и принцип работы саморегулирующего кабеля

Подключение труб наружной укладкой

Перед приобретением нужного количества проводника, необходимо понять, какой нужен кабель. Он бывает саморегулируемым или резистивным, а также полиолефиновым, фторпластным или фторполимерным. Также он оснащен оплеткой или выпускается без нее. Благодаря оплетке создается более крепкое и устойчивое к разным воздействиям изделие. По температуре бывает кабель с низким, средним и высокотемпературным нагревом.

Обратите внимание! Что касается появления показателя мощности, то он зависит от диаметра трубы. Для труб, имеющих диаметр в 25 миллиметров, подходит проводник с 10 ваттной мощностью, а для тех, что имеют размер в 80 миллиметров, подходит проводник с 30 ваттной мощностью.

Особенности и принцип работы саморегулирующего кабеля

Критерии выбора греющего кабеля

Особенности подключения

  • кабелем необходимой длины;
  • ножницами;
  • сальником;
  • тройником;
  • феном;
  • электропроводом.

Подготовив все необходимое оборудование можно приступить к монтажу. Выполняется он двумя способами: наружным и внутренним.

Для провидения первого способа укладки, понадобиться очистить используемую поверхность от грязи и пыли. Далее провод прокладывается вдоль всей необходимой площади. Затем с интервалом в 30 см, он на хомуты крепиться к поверхности, которую нужно защитить от деформации.

Второй способ чаще используется для защиты водопроводов и водостоков, от промерзания. Для этого в трубе встраивается тройник. Далее через верхнее отверстие вводится провод, а через боковой отвод соединяется водопровод с потребителем.

С более подробной информацией по укладке нагревательного элемента можно ознакомиться в прилагаемой инструкции.

В независимости от выбора монтажа, саморегулирующий провод подключается к электрическому питанию, при помощи обжимных муфт, благодаря которым соединение получается крепким и надежным.

Особенности и принцип работы саморегулирующего кабеля

Рассмотрев характеристики и принцип работы саморегулирующего греющего кабеля, можно убедиться в том, что это и в самом деле инновационная разработка, при использовании которой можно предотвратить много проблем в зимний период. При ее выборе важно лишь учесть совмещение мощности и температуры с обогревающим объектом.

Монтаж греющего кабеля может осуществляться двумя способами – наружным и внутренним. В первом случае происходит монтаж вдоль трубы (изделие может крепиться изолентой или обматываться вокруг водопровода), во втором – прокладывается внутрь.

Теплоизоляция греющих кабелей

Независимо от типа используемого греющего провода важно обеспечить качественное утепление. Теплоизоляционные материалы устанавливаются снаружи, покрывая нагревательные элементы и водопровод в целом. Если не сделать этого, то кабель будет обогревать не только трубы, но и окружающий воздух. Толщина теплоизоляции подбирается в зависимости от внешних факторов.

Надежными и давно зарекомендовавшими себя утеплителями считаются пенополистирол и вспененный полиэтилен. Они характеризуются устойчивостью к воздействию влаги, обеспечивают защитную амортизацию для трубы. С другой стороны, важно гарантировать защиту самих утеплителей, поэтому нередко встречаются конструкции «труба в трубе». Водопроводная труба, устанавливаемая в грунте или снаружи, обматывается утеплителем, а затем помещается в трубу большего диаметра.

Где используется

Саморегулируемый греющий кабель используется в любой проводке для частной нужды, коммерческой организации и промышленности. Применяется, чтобы обогревать канализацию, водопровод, трубу и систему пожарного тушения и повышенной опасности, поскольку может нагреваться. Также он защищает промышленную систему от промерзания, кровлю и водостоки от наледи с сосульками и замерзания ливневок. Он используется для системы теплого пола и теплых степеней.

Особенности и принцип работы саморегулирующего кабеля

Использование кабеля в быту для защиты труб от промерзания

В целом, саморегулируемым греющим кабелем является кабельный элемент, состоящий из медного проводника и полимерной матрицы. Он обладает выносливостью и прочностью. Работает благодаря внутренней электроизоляции, саморегулируемой греющей матрицы, токоведущим жилам, наружной оболочки и экранирующей оплетки. Подключается с помощью открытой и скрытой наружной и внутренней укладки трубы. Используется как в быту, так и в промышленности.

Преимущества греющего кабеля

— режим подогрева изменяется самопроизвольно в зависимости от температуры воздуха;

— ограничения по длине используемого проводника составляет 150-200 м, что даёт возможность охватывать большие площади;

— разрешается резать на необходимую длину;

— при перепадах напряжения и перехлёста кабель не перегорает.

— срок эксплуатации меньше, нежели у других видов;

— повышенная стартовая нагрузка, превышающая в 1,5 раза рабочий показатель;

— при длительном пользовании снижается мощность;

— высокая стоимость.

Особенности и принцип работы саморегулирующего кабеля

Нужно отметить, что на рынке большое количество товара китайского производства. Отличить аналог сможет только специалист, поэтому обращаться за покупкой следует к официальным представителям.

Выделим основные преимущества саморегулирующегося кабеля:

  1. Возможность разрезать на отрезки произвольной длины (обычно не менее 20 см). Свойства и характеристики изделия не изменятся. На поверхности отсутствуют непрогретые участки. Аналогично нет участков с чрезмерно высокой температурой.
  2. В процессе монтажа провод или отрезки можно перекрещивать между собой. При обогреве водопроводов это даже рекомендуется делать. Кабель не будет перегреваться, поэтому не выйдет из строя.
  3. Даже в случае обрыва провод сохраняет работоспособность. Обрыв токоведущей жилы не приводит к выходу из строя: до этого места кабель продолжает функционировать.
  4. При обогреве труб данным кабелем можно применять элементы, расположенные внутри. Это приводит к увеличению КПД.
  5. Не требуется использовать датчики тепла и терморегуляторы. Кабель подключается напрямую к источнику напряжения или через выключатель.

Не обошлось и без недостатков. Основным из них является стоимость изделия. В зависимости от модификации при идентичной мощности и длине саморегулирующийся кабель можно стоить в два или три раза дороже резистивного или зонального изделия.

Другим существенным недостатком является то, что с его помощью на обогрев сильно замороженного участка уходит больше времени. В иных случаях его мощности может попросту не хватить. Таким образом, саморегулирующийся провод предназначен для постоянного нагрева, поддержания номинальной температуры. С другой стороны, низкое потребление электроэнергии позволяет это сделать без существенных затрат.

Главные преимущества саморегулируемого кабеля — энергетическая и экономическая эффективность. Это связано с тем, что при повышении температуры на каком-либо участке автоматически снижается мощность нагрева, а соответственно и потребление электроэнергии.

Кроме того, структура кабеля позволяет при монтаже системы обогрева резать его на куски необходимой длины без ущерба для его физических свойств. Это дает возможность использовать такой нагревательный кабель только на проблемных участках, где особенно велика вероятность замерзания в холодное время года, что позволяет сэкономить средства.

Введение.

В настоящее время для обогрева технологических объектов нефтегазовой отрасли широкое распространение получили системы промышленного электрообогрева. В реализации и последующей эксплуатации данных систем участвуют множество специалистов различных специальностей, но в технической литературе данный вопрос освещен, мягко сказать, недостаточно.

В данной статье мы не будем пытаться охватить все типы нагревательных элементов, применяемых для построения систем электрообогрева, а остановимся на особенностях применения саморегулирующихся греющих кабелей, как наиболее быстроразвивающихся и популярных в настоящее время источников тепловой энергии.

принцип работы кабеля

Вся имеющаяся в наличии информация о саморегулируемых греющих кабелях зачастую получается специалистами проектных и эксплуатирующих организаций только от производителей данного рода кабелей, которые в один голос говорят: «Наша продукция отличного качества и практически лишена недостатков, за исключением, возможно, немного высокой стоимости по отношению к другим типам нагревательных элементов!». Попытаемся разобраться, так ли это на самом деле, и какие недостатки присущи саморегулирующимся греющим кабелям.

Учитывая важность работы систем электрообогрева промышленных объектов в общей инфраструктуре предприятия, вопрос понимания основных технических особенностей применения и эксплуатации саморегулирующихся греющих кабелей позволит ответственным специалистам эксплуатации и проектных организаций:

  • Получить в результате проектирования и строительства технически обоснованную, безопасную и бесперебойно работающую систему электрообогрева.
  • Снизить затраты на покупку кабельной и вспомогательной продукции.
  • Снизить затраты на последующую эксплуатацию системы.
  • Снизить затраты на электроэнергию в рамках программы энергосбережения объекта.

Греющий кабель своими руками: инструкция по изготовлению

Помимо использования заводских моделей, вы можете изготовить греющий кабель своими руками. Особых навыков и знаний для этого не потребуется:

  1. Для начала нужно придумать альтернативу изделия. Многие монтажники рекомендуют использовать «полевик». Речь идет о телефонном кабеле, используемом в военно-полевых условиях. Официальная маркировка – П274-М. К достоинствам изделия можно отнести малый диаметр, жесткость, выносливость и прочность изоляции. Последнее свойство позволяет эксплуатировать изделие в условиях повышенной влажности.
  2. Учтите, что данный кабель нельзя сравнивать с магазинными и заводскими аналогами. Он не будет выполнять функцию саморегуляции, а изоляция не будет пищевой. Если вы планируете эксплуатировать провод лишь временами (на даче в зимнее время года) и прокладывать внутри трубопроводов, то можно обойтись без перечисленных свойств.
  3. Устанавливая «полевик», распустите его на отдельные провода. Один проводник согните пополам и свивайте в обратном направлении. На открытых концах нужно обеспечить герметичность ввода кабеля. Для этого можно воспользоваться фланцем от шланга. Чтобы повысить герметичность, можете взять штуцер и продеть через него провода.
  4. Далее залейте штуцер эпоксидным клеем и приплюсните. Чтобы усилить соединение, наденьте накидную гайку.
Предлагаем ознакомиться  ТатАльп выполнение любых высотных работ

При выборе саморегулирующегося греющего кабеля нужно быть внимательным. Изучите каждую деталь, воспользуйтесь изложенными выше советами. Не нужно покупать чересчур мощное изделие для малых участков, поскольку лишняя энергия станет расходоваться впустую, а вы даже не узнаете, за что платите. Тем более эффективность кабеля будет аналогичной проводу с оптимальной мощностью.

Надежность греющих кабелей

В основном, на вопрос о надежности продавцы и производители заявляют следующее:

  • Наша продукция производится на самом современном оборудовании, при строгом контроле качества.
  • Некоторые из наших кабелей эксплуатируются без замечаний десятки лет на тех-то и тех-то объектах.

Достаточно ли для потребителя данной информации?

Рассмотрим более подробно вопросы обеспечения надежности кабельных нагревательных элементов. Надежность кабелей определяется их способностью выполнять свои функции в заданных условиях в течение заданного времени. Основная задача конкретного кабельного изделия определяется его назначением и конструкцией.

Нагревательные кабели предназначены для выделения теплового потока заданной удельной мощности. Потеря работоспособности у лент наступает при каких-либо отказах. Типичными видами отказов нагревательных кабелей являются: обрыв токопроводящих элементов, нарушение целостности изоляции и защитных покровов, возрастание сопротивления проводников выше предельно допустимых норм, деградация греющий полупроводящей матрицы и соответствующее снижение тепловыделяющей способности.

Особенности и принцип работы саморегулирующего кабеля

Принимая во внимание, что снижение тепловыделяющей способности — это основополагающий дефект нагревательного кабеля, влияющий на работу системы электрообогрева, рассмотрим следующий показатель надежности нагревательных лент — минимальная наработка.

Для саморегулирующегося кабеля число циклов включения – выключения весьма важный фактор, определяющий старение полупроводящей греющий матрицы.

При разработке новых кабельных изделий для оценки их надежности принято проводить прямые испытания на надежность с целью подтверждения минимальной наработки длительностью 1000 часов. Отобранные для испытаний образцы подвергают воздействию повторяющихся испытательных циклов. Последовательность воздействий в каждом испытательном цикле и количество циклов должны быть определены в программе испытаний.

Количество испытываемых образцов, необходимое для подтверждения вероятности безотказной работы изделия на уровне 0,9 при достоверности 0,9 составляет 22 образца. При такой постановке испытаний предполагаемое число отказов (так называемое приемочное число) должно быть равно нулю. При допущении одного отказа требуется выборку увеличить до 37 образцов.

Для подтверждения наработки 1000 часов рекомендуется запрашивать у производителя нагревательных кабелей результаты проведения испытаний для подтверждения указанного выше показателя надежности. 

Обманчивая иллюзия абсолютной надежности кабельных изделий снижает внимание потребителей к таким вопросам как облегчение режимов работы и постоянный мониторинг основных параметров в процессе ведения технологического процесса. Основная доля отказов кабельных изделий возникает при эксплуатации изделий в недопустимых режимах, из-за недопустимых воздействий, имевших место при монтаже, либо при наличии производственных дефектов.

Технологическая надежность, определяемая однородностью характеристик изделия и стабильностью технологических процессов, не учитывает динамики изменения характеристик нагревательных элементов и других составляющих систем обогрева с течением времени. При достаточно интенсивном нагреве лент и одновременном воздействии внешней среды (температура, влага, вибрации и удары и др.

Системы управления греющими кабелемя

Практически все системы электрообогрева, кроме самых примитивных, оснащаются набором датчиков температуры, тока, напряжения, управляющими приборами и системами сбора информации. Назначение подсистем управления (далее по тексту системы управления) – не только поддерживать заданный алгоритм работы системы, но и предоставлять обслуживающему персоналу информацию о ее функционировании.

Кабель греющий на трубе

Рассматривая имеющиеся в настоящее время системы управления электрообогревом, можно прийти к парадоксальному выводу: предприятия-заказчики используют в качестве систем управления технологическим процессом самые современные системы от ведущих производителей, а в качестве систем управления электрообогревом используются самые примитивные системы на основе простейших капиллярных термостатов. Однако, в случае взрывозащищенного исполнения, капиллярные термостаты предлагаются производителями за весьма существенные деньги.

Элементы структурной схемы:

  1. Линия электропитания.
  2. Автоматический выключатель (защита от перегрузок по току и тока короткого замыкания).
  3. Устройство защитного отключения/устройство дифференциального тока (УЗО).
  4. Термостат.
  5. Чувствительный элемент термостата/датчик температуры.
  6. Кабель питания нагревательной секции.
  7. Соединительная коробка.
  8. Нагревательный кабель.
  9. Обогреваемый трубопровод.

Недостатки системы управления электрообогревом на основе саморегулирующихся греющих кабелей с применением капиллярных термостатов:

  • Необходимость установки дополнительных дорогостоящих устройств УЗО.
  • Отсутствие мониторинга и выявления тенденций роста величины тока утечки на землю в процессе эксплуатации. Факт выхода из строя нагревательного кабеля в зимний период существенно усложнит проведение ремонтных работ и вызовет сбои в работе технологического оборудования.
  • Отсутствие контроля перегрева обогреваемой технологической поверхности в процессе ведения технологического процесса при котором температура может превысить максимальное значение для данного типа саморегулирующегося нагревательного кабеля, что приведет к преждевременному выходу кабеля из строя.
  • Отсутствие контроля недогрева обогреваемой поверхности в процессе ведения технологического процесса при котором температура может снизиться ниже допустимого значения для данного технологического процесса. Не нужно путать данную температуру с температурой включения нагревательного элемента.
  • Отсутствие контроля минимального значения тока потребления нагревательной секции.
  • Отсутствие контроля максимального значения тока потребления нагревательной секции.
  • Отсутствие функции ограничения пускового тока, т.е. ступенчатой подачи питающего напряжения на обогревательный кабель, находящийся при низкой температуре для ограничения величины пускового тока.
  • Отсутствие функции мониторинга основных параметров работы нагревательного кабеля в период летнего отключения системы электрообогрева.
  • Отсутствие функции мониторинга затрат электроэнергии на работу системы электрообогрева для определения эффективности ее работы в рамках программы энергосбережения предприятия.

Системы управления электрообогревом на основе саморегулирующегося греющего кабеля с применением капиллярных термостатов могут применяться на неответственных участках с небольшим количеством нагревательных секций и малопригодны для контроля и мониторинга электрообогрева основных технологических объектов нефтегазовой отрасли.

Учитывая вышеизложенную информацию об особенностях конструкции и эксплуатации саморегулируемых греющих кабелей, можно сделать ввод о необходимости применения в качестве систем управления электрообогревом специализированных систем. Поскольку затраты на устранение неполадок, ремонт и замену нагревательных секций, издержки от простоя увеличиваются с размером промышленного объекта, вышеуказанные системы могут быть рекомендованы к применению в процессе нового строительства или могут быть добавлены в течении последующей эксплуатации.

  1. Линия электропитания.
  2. Автоматический выключатель (защита от перегрузок по току и тока короткого замыкания).
  3. Контроллер, рассчитанный для управления 10-ю цепями нагрева.
  4. Датчики температуры.
  5. Кабель питания нагревательной секции.
  6. Соединительная коробка.
  7. Нагревательная лента.
  8. Обогреваемый трубопровод.
  9. Интерфейсный модуль.
  10. Распределенная система управления технологическим процессом (РСУ).
  11. Автоматизированное рабочее место (АРМ).

Преимущества системы управления электрообогревом с применением специализированных контроллеров:

  • Отсутствие необходимости в установки дополнительных дорогостоящих устройств УЗО. Дело в том, что специализированные контроллеры управления работой систем обогрева имеют в своем составе интегрированные цепи контроля дифференциального тока и позволяют производить отключение цепи питания линии нагревательной секции при превышении допустимого значения тока утечки на землю, например 30 мА. При средней стоимости блоков УЗО на 40 Ампер в размере 10 000 рублей выгода от применения специализированных котроллеров в следствии экономии средств только на покупку УЗО, при числе каналов обогрева 30 и более, составит весьма существенную цифру.
  • Возможность мониторинга и выявления тенденций роста величины тока утечки на землю в процессе эксплуатации. Возможность прогнозирования ремонта потенциально ненадежных линий обогрева в период летнего остановочного ремонта.
  • Контроль различных уровней температуры с помощью одного датчика: сигнализация падения температуры обогреваемого объекта ниже критической, температура включения нагревателя, максимальная температура обогреваемой технологической поверхности в процессе ведения технологического процесса при котором температура может превысить максимальное значение для данного типа саморегурирующегося нагревательного кабеля, что приведет к преждевременному выходу кабеля из строя.
  • Контроль минимального значения тока потребления нагревательной секции. Контроль данного значение позволяет потребителю оценить эффективность работы нагревательного кабеля (отдельные участки нагревательного кабеля могут иметь деградированную нагревательную матрицу) и выявить потенциально малоэффективные нагреватели и, соответственно, спрогнозировать проведение ремонтных работ и исключить лишние затраты на электроэнергию.
  • Контроль максимального значения тока потребления нагревательной секции. Возможность прогнозирования ремонта потенциально ненадежных линий обогрева в период летнего остановочного ремонта. Факт выхода из строя нагревательного кабеля в зимний период существенно усложнит проведение ремонтных работ и вызовет сбои в работе технологического оборудования.
  • Функция ограничения пускового тока саморегулирующегося кабеля, находящийся при низкой температуре. Данная функция позволит потребителю:
    • Снизить проектные требования к величине рабочего тока для автоматических защитных выключателей цепей электропитания каналов нагрева и, соответственно стоимость, данных материалов. К примеру, стоимость автоматического защитного выключателя на 40 Ампер практически на 40% процентов выше, чем стоимость аналогичного выключателя на 20 Ампер. 
    • Увеличить максимальную длину нагревательной секции, тем самым сократить количество электроустановочных изделий и стоимость монтажных работ.
    • Снизить проектные требования к величине рабочего тока для кабельных линий электропитания каналов нагрева и, соответственно стоимость, данных материалов и трудоемкость строительно-монтажных работ. К примеру, стоимость погонного метра кабеля (применяемого в качестве кабеля для электропитания нагревательной секции)  сечением 6 квадратных миллиметров более чем на 40% выше, чем стоимость аналогичного кабеля сечением 4 квадратных миллиметра, а стоимость погонного метра кабеля сечением 10 квадратных миллиметров уже в два раза выше, чем сечением 4 квадратных миллиметра. Учитывая значительное количество кабельных линий электропитания, применяемых в каждом проекте системы электрообогрева суммарная экономия на кабельной продукции и ее монтаже может составить весьма внушительную сумму.
    • Снизить пиковые токовые нагрузки на энергосистему предприятия.
  • Функция пропорционального регулирования температуры обогреваемой поверхности. Данная функция позволяет минимизировать число циклов включение/выключения питания нагревательной секции и тем самым продлить срок службы нагревательной матрицы саморегулирующегося греющего кабеля.
  • Функция мониторинга состояния кабельных нагревательных линий временно выведенных из эксплуатации или отключенных на летний период. Специализированные контроллеры обеспечивают автомат

Критерии выбора греющего кабеля

— требуемую мощность;

— длину нагревательной секции;

— коэффициент тепловых потерь при монтаже на трубопровод;

— способ расположения кабеля;

— расчёт увеличения требуемой длины для компенсации теплопотерь (в пределах 30%).

Особое внимание заслуживает торговая марка. В борьбе с конкурентами добросовестный производитель отдаёт предпочтение главному «оружию» – качеству своей продукции.

Супер отопление
Adblock detector