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大功率防爆型電加熱器的過載保護(hù)技術(shù)
更新時(shí)間:2025-10-14 點(diǎn)擊次數(shù):34次
大功率防爆型電加熱器(功率通常≥10kW,適配化工反應(yīng)釜、油氣儲(chǔ)罐伴熱等防爆場(chǎng)景)因長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)行,易因電流過載、溫度超限引發(fā)絕緣老化、元件燒毀,甚至點(diǎn)燃易燃易爆介質(zhì)。其過載保護(hù)技術(shù)需兼顧“過載防控”與“防爆安全”,通過“硬件防護(hù)+軟件監(jiān)控+防爆設(shè)計(jì)”三重體系,實(shí)現(xiàn)過載時(shí)快速響應(yīng)(≤0.5秒),杜絕安全風(fēng)險(xiǎn)。
一、過載風(fēng)險(xiǎn)類型與判定標(biāo)準(zhǔn)
需先明確兩類核心過載風(fēng)險(xiǎn),為保護(hù)技術(shù)提供靶向目標(biāo):
電流過載:因電源電壓波動(dòng)(如電壓驟升10%)、加熱元件短路導(dǎo)致工作電流超額定值1.2倍(如20kW加熱器額定電流90.9A,過載電流≥109A),長(zhǎng)期過載會(huì)使導(dǎo)線發(fā)熱超絕緣耐受溫度(如聚四氟乙烯絕緣耐受260℃,超溫易破裂);
溫度過載:因散熱不良(如介質(zhì)流速不足)、溫控失效導(dǎo)致加熱元件表面溫度超設(shè)計(jì)值(如防爆加熱器允許最高表面溫度≤135℃,超溫易引燃周邊可燃?xì)怏w)。
二、核心保護(hù)技術(shù):硬件與軟件協(xié)同防控
?。ㄒ唬┯布Wo(hù):快速切斷過載源
防爆型過載保護(hù)器:采用Ex d IIB T4級(jí)防爆外殼,內(nèi)置雙金屬片式過載繼電器,當(dāng)電流過載時(shí),雙金屬片受熱彎曲觸發(fā)觸點(diǎn)斷開,切斷主電路;其動(dòng)作電流可精準(zhǔn)設(shè)定為額定電流的1.1-1.3倍(如20kW加熱器設(shè)定100-118A),動(dòng)作時(shí)間≤0.3秒,避免電流持續(xù)超限;保護(hù)器需與加熱器防爆等級(jí)匹配,外殼防護(hù)等級(jí)≥IP65,防止粉塵、水汽侵入影響性能。
溫度熔斷保護(hù):在加熱元件(如不銹鋼加熱管)內(nèi)部嵌入防爆型溫度熔斷器(熔點(diǎn)比允許最高溫度低10-15℃,如120℃熔斷),當(dāng)元件溫度過載時(shí),熔斷器快速熔斷切斷加熱回路;熔斷器采用密封式防爆設(shè)計(jì),熔斷時(shí)無火花外泄,適配爆炸性氣體環(huán)境(如甲烷、丙烷環(huán)境)。
漏電過載聯(lián)動(dòng)保護(hù):集成防爆漏電保護(hù)器(動(dòng)作電流≤30mA,動(dòng)作時(shí)間≤0.1秒),當(dāng)加熱管絕緣破損導(dǎo)致漏電時(shí),不僅切斷電源,還聯(lián)動(dòng)觸發(fā)過載報(bào)警,避免漏電引發(fā)的間接過載(如漏電導(dǎo)致局部電流集中發(fā)熱)。
(二)軟件監(jiān)控:預(yù)判與動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)
PLC智能溫控系統(tǒng):通過PT100溫度傳感器(防爆等級(jí)Ex ia IIB T4)實(shí)時(shí)采集加熱元件溫度與介質(zhì)溫度,當(dāng)溫度接近超限值(如達(dá)130℃)時(shí),自動(dòng)降低加熱功率(如從100%降至50%),避免溫度驟升;同時(shí)監(jiān)測(cè)工作電流,通過電流傳感器(精度±0.5%)采集電流數(shù)據(jù),若電流超額定值1.1倍,軟件觸發(fā)聲光報(bào)警并逐步降功率,降功率無效則切斷電源。
過載歷史數(shù)據(jù)追溯:系統(tǒng)存儲(chǔ)近1年過載記錄(過載時(shí)間、電流/溫度峰值、處理措施),便于排查過載原因(如頻繁電壓過載需加裝穩(wěn)壓器);支持遠(yuǎn)程監(jiān)控(如通過4G傳輸數(shù)據(jù)),管理人員可實(shí)時(shí)查看運(yùn)行參數(shù),遠(yuǎn)程啟停加熱器,減少現(xiàn)場(chǎng)操作風(fēng)險(xiǎn)。
三、防爆適配設(shè)計(jì):確保保護(hù)過程無安全隱患
防爆密封與隔爆結(jié)構(gòu):保護(hù)元件(如過載保護(hù)器、溫度傳感器)的接線盒采用隔爆型設(shè)計(jì),接線柱間隙≤0.1mm,防止火花通過間隙引燃外部介質(zhì);導(dǎo)線采用阻燃防爆電纜(如YCW-4×6mm²),電纜引入裝置采用防爆密封環(huán),杜絕可燃?xì)怏w滲入設(shè)備內(nèi)部。
過載切斷無火花設(shè)計(jì):主電路切斷采用防爆型接觸器(Ex d IIB T4),觸點(diǎn)滅弧腔填充滅弧介質(zhì)(如石英砂),切斷電流時(shí)無明火產(chǎn)生;保護(hù)動(dòng)作時(shí),報(bào)警信號(hào)通過防爆聲光報(bào)警器(分貝≥100dB)輸出,無電火花外泄,適配1區(qū)、2區(qū)爆炸性環(huán)境。
實(shí)際應(yīng)用中,需根據(jù)大功率防爆型電加熱器功率與防爆場(chǎng)景優(yōu)化保護(hù)參數(shù):如20kW油氣伴熱加熱器,需將電流過載保護(hù)值設(shè)定為109A,溫度熔斷值設(shè)定為120℃,并配合PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“降功率優(yōu)先、切斷兜底”的保護(hù)邏輯,既避免頻繁停機(jī)影響生產(chǎn),又確保防爆安全。
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