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1 引言
液化烃球罐在工业装置中一般作为中间罐或成品罐，因其为承压罐，危险性很大。在国内外曾出现过多起爆炸事故，造成生命和财产的重大损失。因此，球罐的消防设计要求很严格。
球罐消防设计，要求球罐表面温度与雨淋阀进行联锁。当达到设定温度时，联锁打开雨淋阀进行消防喷淋。对于球罐表面温度的检测，在以往的设计中，经常采用闭式喷头（又称感温玻璃泡）。感温玻璃泡安装在净化风管线上，在球罐外构成多个环状，在罐底净化风总管上设压力开关。当球罐外表面温度超过68℃时，感温玻璃泡破裂，压力降低，压力开关动作输出信号，通过控制系统联锁开启雨淋阀，实现消防喷淋。
这种设计方案在我国沿续了很长时间，其特点是反应快、投资少，缺点是施工量大、容易误动作。一旦因为外界原因使感温玻璃泡的破裂，造成联锁动作，往往使操作人员虚惊一场，同时造成水资源浪费。
采用线形定温火灾探测器，也只能对已发生的火灾进行探测，而在火灾发生之前，环境温度为－40～68℃时，无法发出报警。
如果能够检测出真实的罐外表面温度，在事故或火灾未发生时发出报警，在确定的条件下才进行联锁动作，就能解决误动作的问题。同时，使操作人员具有充分时间采取相应
2 测温电缆测量原理
测温电缆又称“连续”热电偶或“寻热”热电偶，它利用热电效应原理，能够连续产生与其长度所及范围内的最高点温度相对应的毫伏信号，它与普通热电偶不同之处在于它的热接点不固定，而是始终与线缆上的最高温度点相对应。当线缆上任何一点T1的温度高于其它部分的温度时，该处的热电偶导线之间的绝缘电阻R降低，导致出现“临时”热电偶接头，其作用与常规单接点热电偶接头相同，当线缆上另外一点T2的温度高于T1点时，该处的热电偶导线之间的绝缘电阻会变的低于T1点的电阻，导致出现新的“临时”热电偶接头。
常规单接点热电偶原理如图1所示。
图1 常规单接点热电偶原理
测温电缆在某点受热、两点受热时的情况如图2所示。
图2 某点受热、两点受热时的情况
3 测温电缆在球罐上的安装设计
由于测温电缆独特的功能，现已在各个领域广泛应用，在石油化工领域应用如：电缆通道、气化炉、反应罐、油罐等。其安装设计已有成熟的经验。但是，在液化烃球罐上的安装设计还很少。
蓝星石化天津石化厂液化烃罐区原有4个400m3球罐，内径为9 200mm，壁厚34mm。新建2个1 000m3球罐，内径为12 300mm，壁厚40mm。设计中选用FTLD型测温电缆。
安装设计过程如下：
先计算400m3球罐：内径9 200mm球罐，罐壁厚34mm。
(1) 确定在罐上敷设的环数
根据样本中介绍的测温电缆布线距离要求：“测温电缆布置位置离被保护处所不应超过2米”，这样，两环电缆之间最大间距应不超过4米。
用球罐半周长除以4米：
从而得到电缆在400m3球罐上布置大于3.6环，即至少4环。
(2) 确定电缆的安装位置
确定角度：将球罐表面布置4环电缆，即将球心分成8个角，每个角设为α°
α°＝360／8＝45°
确定每两环测温电缆之间的间距：
根据计算公式：弧长＝直径×角度α°×π／360
或弧长＝半径×角度α°×π／180
弧长＝半径×角度α°×π／180＝(4600+34) ×45×π／180≈3638mm
如图3所示。
图3 400m3球罐测温电缆安装位置
现场施工时，由球罐最高点开始定位，每两环之间的电缆间距约3 638mm。安装方法为用带凹槽的强磁铁每隔0.5～1米固定一点。
(3) 确定电缆长度与磁铁个数：
由上面的弧长3 638mm，可以将电缆在球罐上的位置确定下来。下面，需将一个罐上所需的电缆总长度确定下来。只要知道每个电缆环的半径，就能计算出每环电缆长度，将每环长度相加，即得出总长度。
如图4所示。
第一环电缆半径BC=OC×sin（45°/2）=（半径+壁厚）×sin22.5°≈1774mm
第一环电缆长度＝BC×2×π＝1774×2×π≈11141mm≈11.5m
图4 400m3球罐测温电缆长度计算
第二环电缆半径ED=OE×sin（45°/2＋45°）=（半径 +壁厚）×sin67.5°≈4282mm
第二环电缆长度＝ED×2×π＝4282×2×π≈26891mm≈27m
第三环电缆长度＝第二环电缆长度
第四环电缆长度＝第一环电缆长度
400m3球罐上的电缆总长＝11.5×2+27×2+球罐半周长=77+15=92m
安装所需磁铁约180个。
参照以上计算步骤，可以计算出1 000m3球罐的测温电缆安装位置与长度：
(1) 确定在罐上敷设的环数
用球罐半周长除以4米：
电缆在1 000m3球罐上布置大于4.86环，即至少5环。
(2) 确定电缆的安装位置
α°＝360／10＝36°
确定每两环测温电缆之间的间距：
弧长＝半径×角度α°×π／180＝(6150+40) ×36×π／180≈3888mm
如图5所示。
图5 1000m3球罐测温电缆安装位置
现场施工时，由球罐最高点开始定位，每两环之间的电缆间距约3 888mm。
(3) 确定电缆长度与磁铁个数。
如图6所示。
图6 1000m3球罐测温电缆长度计算
第一环电缆半径BC=OC×sin（36°/2）=（半径+壁厚）×sin18°≈1913mm
第一环电缆长度＝BC×2×π＝1913×2×π≈12014mm≈12.1m
第二环电缆半径ED=OE×sin（36°/2＋36°）=（半径+壁厚）×sin54°≈5008mm
第二环电缆长度＝ED×2×π＝5008×2×π≈31451mm≈32m
第三环电缆半径FO=半径+壁厚=6190mm
第三环电缆长度＝FO×2×π＝6190×2×π≈38873.2mm≈39m
第四环电缆长度＝第二环电缆长度
第五环电缆长度＝第一环电缆长度
1 000m3球罐上的电缆总长＝12.1×2 + 32×2 + 39 + 球罐半周长=129+19.5≈160m
根据样本中介绍的测温电缆长度要求：“一般情况下，测温电缆长度＜150米。如长度＞150米可分多个区域进行监测”，这样，需将1 000m3球罐上的电缆分为两根。一根敷设在第一环、第二环、第三环的一半，另一根敷设在第三环的另一半、第四环与第五环。其电缆长度分别为：
第一根电缆长度＝第一环+第二环+第三环/2+球罐半周长=12.1+32+39/2+19.5=84m
第二根电缆长度＝第三环/2＋第四环＋第五环+球罐半周长/2 =39/2+32+12.1+19.5/2=74m
安装所需磁铁约320个。
图7 测温电缆在400m3球罐安装位置
图8 测温电缆在1000m3球罐安装位置
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