恒功率伴熱電纜

1伴熱帶概述

我國工藝管線和罐體容器的伴熱大多采用傳統的蒸汽或熱水伴熱。電伴熱是用電熱的能量來補充被伴熱體在工藝流程中所散失的熱量，從而維持流動介質***合理的工藝溫度，它是一種產品。電伴熱是沿管線長度方向或罐體容積大面積上的均勻放熱，它不同于在一個點或小面積上熱負荷高度集中的電伴熱；電伴熱溫度梯度小，熱穩定時間較長，適合長期使用，其所需的熱量(電功率)大大低于電加熱。電伴熱具有熱效率高，節約能源，設計簡單，施工安裝方便，無污染，使用壽命長，能實現遙控和自動控制等優點，是取代蒸汽，熱水伴熱的　技術發展方向，是******要點推廣的節能項目。

2伴熱帶原理

電熱帶接通電源后（注意尾端線芯不得連接），電流由一根線芯經過導電的PTC材料到另一線芯而形成回路。電能使導電材料升溫，其電阻隨即增加，當芯帶溫度升至某值之后，電阻大到幾乎阻斷電流的程度，其溫度不再升高，與此同時電熱帶向溫度較低的被加熱體系傳熱。電熱帶的功率主要受控于 傳熱過程，隨被加熱體系的溫度自動調節輸出功率，而傳統的恒功率加熱器卻無此功能。

3電伴熱的優點

電伴熱與蒸汽（熱水）相比，具有諸多優勢如下：

（1）電伴熱裝置簡單、發熱均勻、控溫準確，能進行遠控，遙控，實現自動化管理。

（2）電伴熱具有防爆、全天候工作性能，可靠性高，使用壽命長。

（3）電伴熱無泄漏，有利于環境保護。

（4）節省鋼材：它不需要蒸氣伴熱所需的一來一去二趟伴熱管路。

（5）節省保溫材料。

（6）節約水資源，不象鍋爐每天需要大量的水。

（7）電伴熱還能解決蒸氣和熱水伴熱難以解決的問題。

（8）電伴熱設計工作量小，施工方便簡單，維護工作量小。

（9）效率高，能大大降低能耗。

一次性投資，還是年運行費用，電伴熱帶比蒸汽伴熱帶都要節省；有的項目電伴熱帶的一次性投資可能會略高于蒸汽熱水伴熱，但以年運行費用論，通常電伴熱運行　1-2年節省的費用就能收回投資。

4使用伴熱帶效益分析

自控溫電伴熱因本省根據敏感管壁（介質）的溫度而自調發熱量，是一種節能措施。應用***廣泛的自控溫電伴熱線每米用電量為15W。管道全長為1000m，每小時用電量為1000×15/1000=15KW.h。當管道溫度達到維持溫度上，電伴熱的發熱量將逐漸減少，輸出功率亦隨之下降，從而電伴熱的耗電量一般為額定功率的60%；廠用電價按0.60元/ KW.h計，運行日為100天（2400小時），則每年正常耗電費用為：（15×2400）×0.60×60%=12960元，自控溫電熱帶與溫控器配合使用時，不但可以準確維持管道或加熱體的介質溫度，還可以大大的降低運行費用成本。

恒功率電熱帶單位長度的發熱量恒定，使用的電熱帶越長輸出的總功率越大。應用***廣泛的恒功率電伴熱線每米用電量為20W。管道全長為1000m,每小時用電量為1000×20/1000=20KW.h。當管道溫度達到維持溫度上，輸出功率隨之進入穩定，從而電伴熱的耗電量保持不變；廠用電價按0.60元/ KW.h計，運行日為100天（2400小時），則每年正常耗電費用為：（20×2400）×0.60=28800元，恒功率電熱帶與溫控器配合使用時，也可準確維持管道或加熱體的介質溫度。

5電熱帶使用壽命

在正確維護下，電伴熱系統使用壽命為8年或更長。

6電伴熱產品的應用范圍

電伴熱產品可廣泛用于石油、化工、電力、醫藥、機械、食品、船舶等行業的管道、泵體　、閥門、槽池和罐體容積的伴熱保溫、防凍和防凝，是輸液管道、儲液介質罐體維持工藝溫度　***xj****、***有效的方法。電伴熱不但適用于蒸汽伴熱的各種場所，而且能解決蒸汽伴熱難以解　決的問題，如：長輸管道的伴熱，窄小空間的伴熱；無規則外型的設備（如泵）伴熱；無蒸汽　熱源或邊遠地區管道和設備的伴熱；塑料與非金屬管道的伴熱，等等。

7常用電伴熱的分類

常用電伴熱針對不同的管道（罐體）可分為以下幾種：

1. 自限溫（自控溫）電熱帶，此電熱帶隨溫度升高電阻變大功率變小，由于其啟動時電流較大，所以使用長度一般不超過100米，電熱帶可隨意剪切，電熱帶無論多長，通上額定電壓都能發熱。

2. 并聯式電熱帶，此電熱帶兩根（或三根）平行的絕緣銅絞線作為電源母線，PTC特性發熱絲纏繞在骨架上，每隔一個發熱節長度為母線交替連接，形成連續的并聯電阻，此電熱帶使用長度10-800米左右。

3. 串聯式電熱帶，此電熱帶將三根具有相同截面積，一定長度的平行絕緣銅絞線為電源母線和發熱芯線，將其一端可靠短接，另一端接上380V（或設計的電壓）電源，就形成了一個星形負載，根據焦耳一楞次定律：Q=0.24IRT電能轉化為熱能星形負載不斷放出熱量，形成一條連續的、發熱均勻的電伴熱帶。根據實際情況需要，電伴熱帶的三相（單相）可以各自分開（分體式），也可以整合為一體。此電熱帶使用長度不能太短，一般使用500-2500米左右。

4. 高溫電伴熱帶，此電熱帶由玻璃纖維或其它耐高溫材料制成，耐溫300℃以內，長度1-50米不等（由于其不可隨意剪切，需找專業廠家設計）。

5. 硅橡膠電熱帶，此電熱帶可用于潮濕的、無爆炸性氣體場所工業設備或實驗室管箱，罐體和槽池，油桶（箱）的加熱、伴熱和保溫，電熱帶長度1-15米（由于其不可隨意剪切，需找專業廠家設計）

6. MI電纜，此電熱帶是金屬線芯（發熱體）、線芯周圍緊密的環繞著礦物質氧化鎂（絕緣層）及經過多次拉制過的金屬管（通常是銅、鋼或是不銹鋼等）構成，連續工作溫度可達250-590℃，短期工作溫度可至1083℃，使長度18-680米（由于其不可隨意剪切，需找專業廠家設計)。

8電伴熱帶的選型

在實際工程中如何選擇電伴熱帶，要具體情況具體分析，不宜按油田區塊劃分，都選恒功率電伴熱帶，或都選自控溫電伴熱帶，要從技術經濟角度綜合考慮，建議參照以下選型原則。

(1)在氣分離緩沖罐及天然氣分離器組成的油氣分離區，地面油管道、油氣分離緩沖罐排污管道、天然氣分離器、液位計比較集中，對控制溫度也較嚴，可以采用恒功率電伴熱帶，其中液位計采用單相恒功率電伴熱帶，其他采用三相恒功率電伴熱帶，這樣可以用一套防爆配電箱、溫控器進行統一控制，但配電箱、接線盒、溫控器須***符合防爆要求。

(2)給水箱、給水管道一般遠離防爆區，被伴熱體不太集中，溫度控制要求不高，只要使水溫始終維持在一定范圍內即可達到設計要求。因此，若采用自控溫電伴熱帶，可以省去電伴熱配件如配電箱、溫控器等。

(3)在閥門彎頭較多區域，可能出現交叉重疊式安裝，因而不適宜安裝恒功率電伴熱帶(有單獨的電加熱絲層)，易選用自控溫電伴熱帶。

(4)從設計、安裝角度講，恒功率電伴熱帶一般受節長限制， 若切割時未能找準一個節長，則該部分伴熱帶不起作用，這不僅影響管道的伴熱效果，同時也造成成浪費；而自控溫電伴熱帶可隨意切割，能確保電伴熱完整。

9溫控伴熱電纜的簡易測試方法

依據IEC1423標準向廣大用戶推薦以下簡易測試方法：

1. 起動電流（is）或始動電流　設備：萬用表、電源、插座（***好帶開關），溫度測試儀

測試步驟：

（1） 取1米長電纜（取3-4厘米作線頭），電纜一頭用絕緣帶封頭，一端要將導線剝出接插頭。

（2） 在線路上串聯萬用表并調到（A-）10A檔。

（3） 接通電源并讀出瞬間***大電流值即電纜在當時溫度環境下空氣中的。

2. 標稱功率　設備：萬用表、電源、插座（***好帶開關），溫度測試儀、不銹鋼水杯、保溫材料

（1） 取1米長電纜（取3-4厘米作線頭），接法同上。

（2） 水杯盛滿水，把電纜纏繞在水杯上并保好保溫，使電纜通電后體系溫度保持不變5分鐘。

（3） 接通電源，讀出穩態（即電流值保持不變）電流值，記錄溫度，測量電源電壓。

（4） 計算功率：P=UI單位W/M

上述方法簡單易做，但不準確，僅供參考。但在相同溫度及環境條件下，可對不同廠家，相同規格，相同功率的電熱帶等產品進行對照、比較。

3. 絕緣電阻

取3米長電纜，用DC，2.5KV兆歐表測量。沒有金屬編織的電纜，試驗時應浸入水中，電壓應施加在兩根導體連在一起對水之間，兆歐表要均勻搖至1分鐘再讀數。絕緣電阻不小于500ΩM

10電伴熱電纜的伴熱方式

1、自控溫電伴熱的核心材料PTC半導電塑料，其電阻值隨溫度的升高而相應的增加，但是當溫度上升到一定的數值時（這個溫度值即為門檻溫度，事實上它是可以根據需要進行調節大小的），電阻突然劇增，從而阻斷電流停止加熱；當溫度低于門檻溫度時，PTC材料的電阻自動下降導通電流，繼續加熱。從而使系統維持在一個穩定的溫度值。 基本型自調控電伴熱線（伴熱電纜）由PTC芯帶和絕緣層組成。將PTC材料厚度均勻、連續地擠包（或纏繞）在平行的金屬線芯（亦稱母線）上，制成的扁型帶即為PTC芯帶。在他的外面包裹一層聚乙烯高分子或聚氯乙烯絕緣層。而當環境有強化或耐腐蝕要求時，可以加一層編織層或氟聚合物外被。芯帶一端的兩根導電母線與電源接通時，電流便從一根母線橫向流過并聯的PTC材料層到達另一根母線，構成并聯回路。一定長度的芯帶在一定的溫度下有一定的電阻，并具有PTC特性。電流流經并聯的PTC材料層時產生焦耳熱，使芯帶發熱升溫。同時芯帶的熱量通過電纜絕緣層向溫度低的被加熱體系傳遞，以補償體系向環境散失的熱量。

2、恒功率型電伴熱帶在通電后功率輸出是一直恒定的，不會隨外界環境、保溫材料、伴熱的材質變化而變化，而其功率的輸出或停止通常由溫度傳感器來控制。

A:并聯式恒功率電伴熱帶其電阻絲是并聯連接方式，其工作時是靠電阻絲發熱對管道進行加熱。

原理：兩根相互平行的度鎳銅絞線包覆在氟化物絕熱層中，作為電源母線，并且在內絕熱層外纏繞鎳鉻合金電熱絲，每隔一個固定距離即將電熱絲進行焊接，形成一個連續的并聯電阻，當電源銅母線通電以后，各并聯電阻隨之發熱，即形成一個連續發熱的電熱帶，可任意剪切。

B:串聯式恒功率電伴熱帶其電阻絲是串聯連接方式，其工作時是靠電阻絲發熱對管道進行加熱。

原理：串聯式電伴熱帶是由絕緣銅絞線為電源母線,即為發熱芯線。具有一定內阻的芯線通過電流芯線就會產生焦耳熱量(焦耳--楞次定律Q=0.24IS2^;Rt),其大小與電流平方、芯線阻值和通過時間成正比。因此串聯式電伴熱帶隨著通電時間的延續,源源不斷的發出熱量，形成一條連續的、均勻發熱的電伴熱帶。串聯式電伴熱帶芯線電流相同、電阻相等，所以整根電伴熱帶首尾發熱均勻，其輸出功率恒定不受環境溫度和管道溫度影響。

3、礦物絕緣加熱電纜是一種以金屬作為外護套，電熱材料作為發熱元件，氧化鎂粉作為絕緣的特殊加熱電纜。礦物絕緣加熱電纜的熱發熱量與工作電壓、發熱芯的截面及電纜的長度有關。

11自控溫伴熱電纜原理

自控溫電伴熱方案主要通過自控溫電伴熱線完成。自控溫電伴熱線由導電塑料和2根平行母線加絕緣層、金屬屏蔽網、防腐外套構成。其中由塑料加導電碳粒經特殊加工而成的導電塑料是發熱核心。當伴熱線周圍溫度較低時，導電塑料產生微分子收縮，碳粒連接形成電路使電流通過，伴熱線便開始發熱；而溫度較高時，導電塑料產生微分子膨脹，碳粒逐漸分開，導致電路中斷，電阻上升，伴熱線自動減少功率輸出，發熱量便降低。當周圍溫度變冷時，塑料又恢復到微分子收縮狀態，碳粒相應連接起來形成電路，伴熱線發熱功率又自動上升。由于整個溫度控制過程是由材料本省自動調節完成的，其控制溫度不會過高也不會過低。因此電伴熱所具有的良好特性是其他伴熱系統所的。

12恒功率電纜結構

1.1 單相并聯式恒功率電熱帶內部結構：

兩根平行的絕緣銅絞線作為電源母線，PTC特性發熱絲纏繞在骨架上，每隔一個發熱節長度為母線交替連接，形成連續的并聯電阻。母線通上單相220V電源，各并聯電阻發熱。