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

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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z部分：

设计、安装和维护指南

Electricalapparatusforexplosivegasatmospheres-Electricalresistancetrace

heating--Part2：Applicationguidefordesign，installationandmaintenance

（IEC62086一2：2001，IDT)

2004-05-14发布2005-02-01实施

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GB/T19518.2-2004/IEC62086-2:2001

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《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IEC62086-2:2.001((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

取得防爆合格证”。

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爆电机研

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。

GBJT19518.2-2004JIEC62086-2:2001

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

1范围

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。

GB3836.1-2000爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求

GB3836.14-2000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G（B3836.14)，规定应说明危险区

域(（1区或2区）,GB3836.1规定的气体级别(I（IA,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

应予以特别考虑。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。

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4.3安装条件

按照使用的关键程度和要求的工艺温度准确度，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）和备用冗（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“冗余”。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

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4.4工艺温度准确度

4.4.1类型I

类型工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入，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)0

4.4.2类型II

类型n是指温度保持在适当的范围内，通常采用机械式管线温度传感器。

4.4.3类型1

类型91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R（TD）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。加热功率输人可在规

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Hf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量。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：

一一降低运行成本；

一一改善系统性能：

—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，应了解保温系统的选择，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）；

—经济保温厚度的选择；

—选择合适的保温层尺寸。

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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，

—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：

—膨胀蛙石；

—岩棉；

—泡沫玻璃；

—聚氨脂泡沫；

—玻璃棉；

＿一硅酸钙；

—聚亚氨酉旨；

—珍珠岩。

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

伴热器包裹起来。对于硬质保温材料硅（酸钙、膨胀蛙石、泡沫玻璃等）来说，如果切割的形状适合沿轴

向拼接，保温层尺寸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干燥性，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)0

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：

—有效的防潮性；

—一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。

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I金属外防护层；5一绑扎箍；

2－－－一保温层；6－一一绑带；

3一一被保温管道；7一一位移；

4－－－一密封胶；8一一管道。

图1保温—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

GB/T19518.2-2004JIEC62086-2:2001

明。注意在这种情况下应考虑最高环境温度。

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10

1—管道；6—最高管道温度；

2—内保温层；7—界面温度；

3—伴热器；8—外保温层表面温度；

4一一外保温层；9—环境温度；

5—金属防护层铝（皮）；10-—半径。

图2典型温度分布图

6系统设计

6.1引言

当设计爆炸性气体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：

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a）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（＿一T.）

n＝—············……（1）

，D。＼／D,＼

1一一‘＼D／．一＼D,／「1，1

一不子一万＋一分气二＋＝二共止二＋一二双一丁一＋一二二一丁一

7rD,h;’2Irk,’27rk2’7rD,h_’r7Dho

式中：

4—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（℃）；

Ty—最低设计环境温度，单位为度（℃）；

D,—内保温层内径，单位为米M（);

D—一内保温层外径，单位为米m（)如（果有外保温层，外保温层的内径）；

D,—如果有外保温层，外保温层的外径，单位为米m（);

k,—内保温层在其平均温度下的导热系数，单位为瓦每米开尔文W（/(mK));

k2—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));

h;—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/(m2K)）；

hco—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/(m2K)）；

ho—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（/(m2K))(对于500C

以下的低温应用时此项数值的范围一般在3W/(m2K)-284W/(m2K）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：

27Ck（T一T）

Q＝兰兰二一Pr.············……（2）

二ID。＼

lni-i

一一‘、n,／

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：

GB/T19518.2-2004/lEC62086-2：2001

了；，f9。一U(T，一TO｝．P1Vahf

t＝H1n型｛‘一二认母牛一云岁令）＋一－｛诀蕊拼生下六················……（3）

一“4（。一U(T,一TO｝’4。一U(Ts。一TO

式中：

U—管道单位长度每度温差的热损失。

（T.,一T）。，、

4＝—