電加熱器防爆、安全技術(shù)淺析

陸明福等

摘 要：隨著人們生活需要提高，現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展步伐加快及軍工裝備技術(shù)的提升。電加熱器已被千家萬戶和國民經(jīng)濟裝備眾多領(lǐng)域廣泛采用。如何使電加熱器在使用過程中安全、防爆、節(jié)能，科技工作者從未停止對其研究。為確保這一目標的實現(xiàn)，本文將對電加熱器主要組成部件：溫差控制等級、溫度傳感器安裝設(shè)置、油升溫防干燒裝置等技術(shù)進行剖析研究，提出可行技術(shù)方案，使電加熱器功能更趨完美。

關(guān)鍵詞：電加熱器；防爆；技術(shù)；安全

電加熱器是通過電使鎳絡(luò)絲發(fā)熱將熱量進行傳換的一種裝置。人們在家庭中的空調(diào)、微波爐、電茶爐、熨斗、熱水器、電飯煲、烘衣柜等已普遍采用。在國民經(jīng)濟建設(shè)中，使用更為廣泛：化工、軍工、核電、石油、天然氣、海上平臺、船舶、礦區(qū)等需防爆場所；化工物料升溫加熱、一定壓力下一些粉末干燥、化工過程及噴射干燥；碳氫化合物加熱，包括石油原油、重油、燃料油、導(dǎo)熱油、滑油、石蠟等；工業(yè)用水、過熱蒸汽、熔鹽、氫（空）氣、水煤氣等需升溫加熱的流體加溫。客戶選用電加熱器通?？剂康臉藴适牵簝r格、使用壽命、交貨期、熱效率。但在特殊場所，防爆、安全為首選考量。經(jīng)對市場的大量調(diào)研和國內(nèi)外電加熱器技術(shù)情報資料的檢索，造成電加熱器使用過程中引起爆炸、構(gòu)成安全隱患主要因素有下列幾種。

1.溫度傳感器與電熱管加熱的實際溫度不符

傳統(tǒng)的電加熱器電熱管加熱時，溫度傳感器是插入護管內(nèi)的，而護管與電熱管不緊貼接觸。當電熱管加熱到設(shè)定溫度值時，傳感器的溫度將滯后約20分鐘（反之，電熱管停止加熱時，亦滯后約20分鐘）才能達到設(shè)定溫度值，操作人員繼續(xù)對加熱管加熱，當溫度傳感器所顯示的溫度達到設(shè)定溫度值時，而電加熱管的實際溫度已越設(shè)定溫度值，極易造成介質(zhì)（可燃氣體、油等）爆炸安全隱患。

2.溫度傳感器損壞失靈

溫度傳感器插在測溫護管內(nèi)，是用卡子將測溫護管與電熱管固定的。電熱管加熱時，隨著溫度的升高，電熱管與測溫護管熱膨脹率不一致，從而使測溫管與電熱管產(chǎn)生錯位，對測溫護管的焊接部位造成影響；反之，停止加熱時，兩者收縮率亦不一致，測溫護管彎曲變形，致使溫度傳感器損壞失靈。

3.干燒

船舶使用重油或潤滑油，當溫度較低時，必須加熱到設(shè)定溫度值范圍方可使用。運輸重油到達目的地時，亦必須加熱至設(shè)定溫度值才能輸送。當遇到冷油未輸滿，油筒體或油腔筒體內(nèi)沒有油時，電加熱器就處于干燒狀態(tài)。溫控儀一旦失靈，爆炸安全事故的發(fā)生在所難免。

4.溫度控制等級達不到要求

天然氣是在高壓狀態(tài)下進行輸送的。輸送前，必須對天然氣中的水份進行加熱排濕，以確保天然氣的純度。天然氣排濕加熱，對溫度控制極為嚴格，一旦超越設(shè)定值溫度，將會構(gòu)成重大爆炸安全隱患?，F(xiàn)有電加熱器用于天然氣排濕加熱技術(shù)，溫差等級低，一般只能控制在±10℃，達不到溫差控制等級要求。

5.防爆、安全技術(shù)對策

安全重于泰山。對電加熱器在易爆場所使用，應(yīng)從技術(shù)創(chuàng)新的角度來根本解決爆炸、安全隱患。

5.1溫度傳感器的裝置

經(jīng)研究，擬將溫度傳感器直接捆扎在電熱管表面，使它與電熱管加熱時的溫度同步顯示，避免了加熱或停止時間差，瞬間加熱的實際溫度可始終控制在設(shè)定值范圍內(nèi)，且溫度誤差可達到±5℃的理想等級。不會造成爆炸安全隱患。

5.2攻克脹縮率不一致的技術(shù)

溫度傳感器的前端用卡子與電熱管固定，并在其前端部分相應(yīng)位置設(shè)計、制作一個Ω形膨脹節(jié)，通過膨脹節(jié)的張與合，可消除溫度傳感器與電熱管在工作中脹縮率不一致而產(chǎn)生錯位，既不影響焊接部位，又確保溫度傳感器無損完好，正常工作（見圖1、圖2）。

5.3排氣減壓

在電加熱器的填充粉粒筒體上安置自動放氣閥。電加熱器工作時，填充粉粒筒體內(nèi)會逐漸產(chǎn)生一些氣體，使筒體壓力逐漸加大，當壓力增大到設(shè)定值時，放氣閥自動打開，排除筒體內(nèi)積累的氣體，使筒體內(nèi)外壓力一致，達到防爆安全效果。

5.4減少焊接面焊縫多而分散，增強連接強度，使用中不產(chǎn)生裂紋

為了使電加熱器加熱腔體與外部環(huán)境密封達到預(yù)期效果。傳統(tǒng)技術(shù)是：先將管板、法蘭板分別焊接在電熱管散熱套管、溫度傳感器散熱套管兩端，再將電熱管與其散熱套管焊接、測溫管與溫度傳感器散熱套管焊接，焊接面的焊縫多而分散，連接強度不足，使用時易產(chǎn)生裂紋。對此，擬采用法蘭板、防爆接線腔體與填充粉粒筒體、澆注樹脂筒體、管板進行連接。這樣，它們之間只有四個圓周焊接面，焊縫少而集中，強度高，使用中不會產(chǎn)生裂紋，為安全構(gòu)筑了一道防墻。

5.5提高散熱效果，消除安全隱患

現(xiàn)有電加熱器電熱管及溫度傳感器散熱套管，管徑較小，管壁?。?-2mm），強度有限，它與管板及法蘭板是焊連接。為保證散熱效果，長期裸露在外，受外力影響損壞的幾率較大，極有可能造成安全事故。如果在填充粉粒筒體中，緊密填實具有絕緣、耐溫、傳熱的粉粒，再在澆注樹脂筒體中澆滿具有絕緣、耐溫、凝后堅固的樹脂，就能將電熱管熱端傳導(dǎo)到冷端處的電熱管接線端的熱量，快速傳導(dǎo)給填充粉粒筒體壁，散發(fā)到空間，電熱管接線端的溫度不會偏高，可消除安全隱患。

5.6防干燒、節(jié)能技術(shù)

設(shè)計采用感溫元件的防干燒裝置，可以起到防干燒效果。當油腔筒體內(nèi)部輸滿油，雖不是干燒狀態(tài)，但由于油溫較高，達到感溫元件設(shè)定溫度值時，感溫元件也會動作，電加熱器斷電，油停止供熱，節(jié)省了電能。同時，可有效地避免了電加熱器繼續(xù)通過電加熱直至干燒而引起爆炸事故。

對船用臥式油升溫電加熱器，可將側(cè)裝浮球殼體偏心焊接在電加熱器油腔筒體右端，油液通過偏心側(cè)裝油口進、出側(cè)裝浮球殼體。在殼體內(nèi)安裝一只耐溫耐壓長形浮球，油面上升時，長形浮球頭部因浮力作用，繞著浮球桿向上運動，當達到11°角時，臥式油升溫加熱器即臥式電加熱元件開始處于正常加熱狀態(tài)，接線腔內(nèi)的磁簧開關(guān)受到壁端磁鐵影響，使“常開”接點變成“常閉”接點，側(cè)裝線路通電，臥式電加熱元件接通，開始加熱；油面下降時，長形浮球頭部因浮力作用，繞著浮球桿向下運動，當達到11°角時，臥式油升溫電加熱器即臥式電加熱元件開始處于干燒狀態(tài)，“常閉”接點變成“常開”接點，臥式電加熱元件電路斷電，停止加熱，不會發(fā)生干燒。船用立式油升溫電加熱器，運用同樣原理，使上、下二只圓形浮球，沿著頂裝浮球桿下降或上升，維持“斷開”或“閉合”的動作，達到防干燒、節(jié)能效果（圖3、圖4）。

6.結(jié)語

電加熱器的防爆、安全、節(jié)能牽涉到諸多技術(shù)因素，某種意義可視為一個系統(tǒng)工程。它除電加熱器在設(shè)計、結(jié)構(gòu)、工藝、裝備等技術(shù)創(chuàng)新外，還應(yīng)注重根據(jù)不同工況要求的材料選購、加工，零部件的合理選配，工況場所的外部環(huán)境，操作人員的技能、責(zé)任心.

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展步伐的加快，電加熱器的功能定會不斷提升，防爆、安全、節(jié)能效果更為可靠，客戶期盼的較現(xiàn)有技術(shù)更防爆、更安全、更節(jié)能的新一代電加熱器將會展現(xiàn)在世人面前。

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