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1 引言
液化烴球罐在工業(yè)裝置中一般作為中間罐或成品罐，因其為承壓罐，危險性很大。在國內(nèi)外曾出現(xiàn)過多起爆炸事故，造成生命和財產(chǎn)的重大損失。因此，球罐的消防設(shè)計要求很嚴格。
球罐消防設(shè)計，要求球罐表面溫度與雨淋閥進行聯(lián)鎖。當達到設(shè)定溫度時，聯(lián)鎖打開雨淋閥進行消防噴淋。對于球罐表面溫度的檢測，在以往的設(shè)計中，經(jīng)常采用閉式噴頭（又稱感溫玻璃泡）。感溫玻璃泡安裝在凈化風管線上，在球罐外構(gòu)成多個環(huán)狀，在罐底凈化風總管上設(shè)壓力開關(guān)。當球罐外表面溫度超過68℃時，感溫玻璃泡破裂，壓力降低，壓力開關(guān)動作輸出信號，通過控制系統(tǒng)聯(lián)鎖開啟雨淋閥，實現(xiàn)消防噴淋。
這種設(shè)計方案在我國沿續(xù)了很長時間，其特點是反應(yīng)快、投資少，缺點是施工量大、容易誤動作。一旦因為外界原因使感溫玻璃泡的破裂，造成聯(lián)鎖動作，往往使操作人員虛驚一場，同時造成水資源浪費。
采用線形定溫火災(zāi)探測器，也只能對已發(fā)生的火災(zāi)進行探測，而在火災(zāi)發(fā)生之前，環(huán)境溫度為－40～68℃時，無法發(fā)出報警。
如果能夠檢測出真實的罐外表面溫度，在事故或火災(zāi)未發(fā)生時發(fā)出報警，在確定的條件下才進行聯(lián)鎖動作，就能解決誤動作的問題。同時，使操作人員具有充分時間采取相應(yīng)
2 測溫電纜測量原理
測溫電纜又稱“連續(xù)”熱電偶或“尋熱”熱電偶，它利用熱電效應(yīng)原理，能夠連續(xù)產(chǎn)生與其長度所及范圍內(nèi)的最高點溫度相對應(yīng)的毫伏信號，它與普通熱電偶不同之處在于它的熱接點不固定，而是始終與線纜上的最高溫度點相對應(yīng)。當線纜上任何一點T1的溫度高于其它部分的溫度時，該處的熱電偶導線之間的絕緣電阻R降低，導致出現(xiàn)“臨時”熱電偶接頭，其作用與常規(guī)單接點熱電偶接頭相同，當線纜上另外一點T2的溫度高于T1點時，該處的熱電偶導線之間的絕緣電阻會變的低于T1點的電阻，導致出現(xiàn)新的“臨時”熱電偶接頭。
常規(guī)單接點熱電偶原理如圖1所示。
圖1 常規(guī)單接點熱電偶原理
測溫電纜在某點受熱、兩點受熱時的情況如圖2所示。
圖2 某點受熱、兩點受熱時的情況
3 測溫電纜在球罐上的安裝設(shè)計
由于測溫電纜獨特的功能，現(xiàn)已在各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在石油化工領(lǐng)域應(yīng)用如：電纜通道、氣化爐、反應(yīng)罐、油罐等。其安裝設(shè)計已有成熟的經(jīng)驗。但是，在液化烴球罐上的安裝設(shè)計還很少。
藍星石化天津石化廠液化烴罐區(qū)原有4個400m3球罐，內(nèi)徑為9 200mm，壁厚34mm。新建2個1 000m3球罐，內(nèi)徑為12 300mm，壁厚40mm。設(shè)計中選用FTLD型測溫電纜。
安裝設(shè)計過程如下：
先計算400m3球罐：內(nèi)徑9 200mm球罐，罐壁厚34mm。
(1) 確定在罐上敷設(shè)的環(huán)數(shù)
根據(jù)樣本中介紹的測溫電纜布線距離要求：“測溫電纜布置位置離被保護處所不應(yīng)超過2米”，這樣，兩環(huán)電纜之間最大間距應(yīng)不超過4米。
用球罐半周長除以4米：
從而得到電纜在400m3球罐上布置大于3.6環(huán)，即至少4環(huán)。
(2) 確定電纜的安裝位置
確定角度：將球罐表面布置4環(huán)電纜，即將球心分成8個角，每個角設(shè)為α°
α°＝360／8＝45°
確定每兩環(huán)測溫電纜之間的間距：
根據(jù)計算公式：弧長＝直徑×角度α°×π／360
或弧長＝半徑×角度α°×π／180
弧長＝半徑×角度α°×π／180＝(4600+34) ×45×π／180≈3638mm
如圖3所示。
圖3 400m3球罐測溫電纜安裝位置
現(xiàn)場施工時，由球罐最高點開始定位，每兩環(huán)之間的電纜間距約3 638mm。安裝方法為用帶凹槽的強磁鐵每隔0.5～1米固定一點。
(3) 確定電纜長度與磁鐵個數(shù)：
由上面的弧長3 638mm，可以將電纜在球罐上的位置確定下來。下面，需將一個罐上所需的電纜總長度確定下來。只要知道每個電纜環(huán)的半徑，就能計算出每環(huán)電纜長度，將每環(huán)長度相加，即得出總長度。
如圖4所示。
第一環(huán)電纜半徑BC=OC×sin（45°/2）=（半徑+壁厚）×sin22.5°≈1774mm
第一環(huán)電纜長度＝BC×2×π＝1774×2×π≈11141mm≈11.5m
圖4 400m3球罐測溫電纜長度計算
第二環(huán)電纜半徑ED=OE×sin（45°/2＋45°）=（半徑 +壁厚）×sin67.5°≈4282mm
第二環(huán)電纜長度＝ED×2×π＝4282×2×π≈26891mm≈27m
第三環(huán)電纜長度＝第二環(huán)電纜長度
第四環(huán)電纜長度＝第一環(huán)電纜長度
400m3球罐上的電纜總長＝11.5×2+27×2+球罐半周長=77+15=92m
安裝所需磁鐵約180個。
參照以上計算步驟，可以計算出1 000m3球罐的測溫電纜安裝位置與長度：
(1) 確定在罐上敷設(shè)的環(huán)數(shù)
用球罐半周長除以4米：
電纜在1 000m3球罐上布置大于4.86環(huán)，即至少5環(huán)。
(2) 確定電纜的安裝位置
α°＝360／10＝36°
確定每兩環(huán)測溫電纜之間的間距：
弧長＝半徑×角度α°×π／180＝(6150+40) ×36×π／180≈3888mm
如圖5所示。
圖5 1000m3球罐測溫電纜安裝位置
現(xiàn)場施工時，由球罐最高點開始定位，每兩環(huán)之間的電纜間距約3 888mm。
(3) 確定電纜長度與磁鐵個數(shù)。
如圖6所示。
圖6 1000m3球罐測溫電纜長度計算
第一環(huán)電纜半徑BC=OC×sin（36°/2）=（半徑+壁厚）×sin18°≈1913mm
第一環(huán)電纜長度＝BC×2×π＝1913×2×π≈12014mm≈12.1m
第二環(huán)電纜半徑ED=OE×sin（36°/2＋36°）=（半徑+壁厚）×sin54°≈5008mm
第二環(huán)電纜長度＝ED×2×π＝5008×2×π≈31451mm≈32m
第三環(huán)電纜半徑FO=半徑+壁厚=6190mm
第三環(huán)電纜長度＝FO×2×π＝6190×2×π≈38873.2mm≈39m
第四環(huán)電纜長度＝第二環(huán)電纜長度
第五環(huán)電纜長度＝第一環(huán)電纜長度
1 000m3球罐上的電纜總長＝12.1×2 + 32×2 + 39 + 球罐半周長=129+19.5≈160m
根據(jù)樣本中介紹的測溫電纜長度要求：“一般情況下，測溫電纜長度＜150米。如長度＞150米可分多個區(qū)域進行監(jiān)測”，這樣，需將1 000m3球罐上的電纜分為兩根。一根敷設(shè)在第一環(huán)、第二環(huán)、第三環(huán)的一半，另一根敷設(shè)在第三環(huán)的另一半、第四環(huán)與第五環(huán)。其電纜長度分別為：
第一根電纜長度＝第一環(huán)+第二環(huán)+第三環(huán)/2+球罐半周長=12.1+32+39/2+19.5=84m
第二根電纜長度＝第三環(huán)/2＋第四環(huán)＋第五環(huán)+球罐半周長/2 =39/2+32+12.1+19.5/2=74m
安裝所需磁鐵約320個。
圖7 測溫電纜在400m3球罐安裝位置
圖8 測溫電纜在1000m3球罐安裝位置
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號