自控溫電伴熱帶

自控溫電伴熱帶

（也稱溫控電伴熱帶電纜）的工作原理

溫控電伴熱帶電纜由導(dǎo)電高分子復(fù)合材料(塑料)和兩根平行金屬導(dǎo)線及絕緣護(hù)套構(gòu)成的扁形帶狀電纜。其特性是導(dǎo)電高分子復(fù)合材料具有正溫度系數(shù)“PTC”特性，且相互并聯(lián)，能隨被加熱體系的溫度變化自動調(diào)節(jié)輸出功率，自動限制加熱的溫度。“PTC”特性即正溫度系數(shù)效應(yīng)，是指材料電阻率隨著溫度升高而增大，并在一定溫度區(qū)間電阻率急劇增大的特性。溫控伴熱電纜可以任意截短或在一定范圍內(nèi)接長使用，并允許多次交叉重疊而無高溫?zé)狳c及燒毀之慮。因此溫控伴熱電纜優(yōu)點是：

溫控電伴熱帶電纜相應(yīng)被伴熱體系具有自動調(diào)節(jié)輸出功率，因此不會因自身發(fā)熱而燒毀，卻因?qū)嶋H需要熱量進(jìn)行補償，因此為新一代節(jié)能型恒溫加熱器。

低溫狀態(tài)快速啟動，溫度均勻，每一局部皆可因其被伴熱處的溫度變化自動調(diào)節(jié)。

安裝簡便，維護(hù)簡單，自動化水平高，運行及維護(hù)費用低。

安全可靠，用途廣，不污染環(huán)境，壽命長。

PTC工作原理

1.PTC效應(yīng)及PTC材料

PTC效應(yīng)即正溫度系數(shù)效應(yīng),是特指材料電阻率隨著溫度升高而增大，并在一定溫度區(qū)間電阻率急劇增大的特性。具有PTC效應(yīng)的材料稱為PTC材料，本電纜的高分子PTC材料是半晶 高聚物與炭黑的共混物。

2.PTC工作原理

溫控電伴熱帶電纜的電熱元件，是在兩根平行金屬母線之間均勻的擠包一層PTC材料制成的芯帶。PTC材料經(jīng)熔融擠出、冷卻定型之后，分散其中的炭微粒形成無數(shù)纖細(xì)的導(dǎo)電炭網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)它們跨接在兩根平行母線上時，就構(gòu)成芯帶的PTC并聯(lián)回路。電纜一端的兩根母線與電源接通時，電流從一根母線橫向流過PTC材料層到達(dá)另一根母線形成并聯(lián)回路。PTC層就是連續(xù)并聯(lián)在母線之間的電阻發(fā)熱體，將電能轉(zhuǎn)化成熱能，對操作系統(tǒng)進(jìn)行伴熱保溫。當(dāng)芯帶溫度升到相應(yīng)的高阻區(qū)時，電阻大到幾乎阻斷電流的程度，芯帶的溫度將達(dá)到高限不再升高(即自動限溫)。與此同時，芯帶通過護(hù)套向溫度較低的被加熱體系傳熱，達(dá)到穩(wěn)態(tài)時單位時間傳遞的熱量等于電纜的電功率。電纜的輸出功率主要受控于傳熱過程以及被加熱體系的溫度。

2特性

自控溫電熱帶、自限溫電熱帶具有自動控溫和自動限溫的特性體現(xiàn)在：

它是由導(dǎo)電聚合物（塑料）和兩根平行金屬導(dǎo)線及絕緣護(hù)層構(gòu)成。其特點是導(dǎo)電聚合物具有很高的正溫度數(shù)"PTC"特性，可以任意截短或在一定范圍內(nèi)接長使用，并允許多次交叉重疊而無高溫?zé)狳c及燒毀之慮.因此上述帶狀恒溫加熱器是其適應(yīng)被加熱體系,而傳統(tǒng)的恒功率加熱器是其影響被加熱體系.故此種自控溫電熱帶實際優(yōu)點是：

* 電熱帶相應(yīng)被伴熱體系具有自動調(diào)節(jié)輸出功率，因此不會因自身發(fā)熱而燒毀，卻因?qū)嶋H需要熱量進(jìn)行補償，故為新一代節(jié)能型恒溫加熱器。

* 低溫狀態(tài)、快速起動，溫度均勻，因每一局部皆可因其被伴熱處的溫度變化自動調(diào)節(jié)。

* 安裝簡便、維護(hù)簡單、全天服務(wù)，自動化水平高，運行及維護(hù)費用低。

* 安全可靠、用途廣、不污染環(huán)境、壽命長。

（1）功率-溫度特性

  低溫型自控溫電伴熱帶功率特性圖

該特性是模擬管道伴熱保溫條件下測定的。隨體系溫度的增加，功率大致呈線性下降，其斜率為體系溫度每改變一度時電熱帶功率的減少量，它反映了功率隨溫度自動調(diào)節(jié)的能力。應(yīng)當(dāng)指出，電熱帶的功率是穩(wěn)定態(tài)參數(shù)，影響的因素較多，不能簡單地用電流乘以電壓加以計算。

（2）zui高維持溫度

用電熱帶伴熱某一體系，若單位時間內(nèi)電熱帶向體系傳遞的熱量等于體系向環(huán)境傳遞的熱量，體系的溫度便得以維持不變。

（3）zui高承受溫度

  中溫型自控溫電伴熱帶功率特性圖

電熱帶能承受低于一定溫度的外部熱源的影響，高于此溫度后，功率會緩慢下降而且是積累性的。因此，使用中不要超過電熱帶的zui高承受溫度。本參數(shù)是選擇電熱帶的主要參數(shù)之一。

（4）zui高表面溫度

在隔熱良好的密閉容器內(nèi)放放足夠長度的電熱帶，在額定電壓下達(dá)到的zui高溫度為電熱帶的zui高表面溫度。這一參數(shù)對有易燃物料或有易爆氣體的場合是重要的。

（5）zui大使用長度

電熱帶可以任意剪短使用，但只能在一定長度范圍內(nèi)任意接長；換言之，不得超過zui大使用長度。zui大使用長度與額定電壓、功率規(guī)格及使用時zui低環(huán)境溫度有關(guān)。如果要求使用的長度超過電熱帶的zui大使用長度，應(yīng)當(dāng)另接電源或使用特殊規(guī)格的特長型伴熱電纜。

3特點

我國工藝管線和罐體容器的伴熱大多采用傳統(tǒng)的蒸氣或熱水伴熱。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(zhì)zui合理的工藝溫度，它是一種*產(chǎn)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(fù)荷高度集中的電伴熱；電伴熱溫度梯度小，熱穩(wěn)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(jié)約能源，設(shè)計簡單，施工安裝方便，無污染，使用壽命長，能實現(xiàn)遙控和自動控制等優(yōu)點，是取代蒸汽或熱水伴熱的技術(shù)發(fā)展方向，是國家重點推廣的節(jié)能項目。

4優(yōu)點

電伴熱與蒸汽（熱水）相比，具有諸多優(yōu)勢如下：

（1）電伴熱裝置簡單、發(fā)熱均勻、控溫準(zhǔn)確，能進(jìn)行遠(yuǎn)控，遙控，實現(xiàn)自動化管理。

（2）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(huán)境保護(hù)。

（4）節(jié)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(jié)省保溫材料。

（6）節(jié)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(shè)計工作量小，施工方便簡單，維護(hù)工作量小。

（9）效率高，能大大降低能耗。

有的項目，無論是一次性投資，還是年運行費用，電伴熱帶比蒸汽伴熱帶都要節(jié)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(jié)省的費用就能收回投資。

5使用壽命

在正確維護(hù)下，電伴熱系統(tǒng)使用壽命為8年或更長。

6應(yīng)用范圍

電伴熱產(chǎn)品可廣泛用于石油、化工、電力、醫(yī)藥、機(jī)械、食品、船舶等行業(yè)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(zhì)罐體維持工藝溫度有效的方法。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(guī)則外型的設(shè)備（如泵）伴熱；無蒸汽熱源或邊遠(yuǎn)地區(qū)管道和設(shè)備的伴熱；塑料與非金屬管道的伴熱，等等。

主要應(yīng)用場所舉例如下：

（1）、石油管線防凝、解蠟和伴熱保溫。

（2）、油田井口采油樹的伴熱防凝，提高產(chǎn)量。

（3）、化工管道、罐體、儀表管線的伴熱保溫。

（4）、海上石油平臺輸油管線伴熱和水管防凍。

（5）、油輪和船舶管線、容器的伴熱保溫。

（6）、發(fā)電廠重油管道的伴熱保溫和水管的防凍。

（7）、間歇輸送介質(zhì)管道的升溫和伴熱保溫。

（8）、需要嚴(yán)格控制介質(zhì)溫度管線的伴熱保溫。

溫控伴熱電纜由導(dǎo)電高分子復(fù)合材料(塑料)和兩根平行金屬導(dǎo)線及絕緣護(hù)套構(gòu)成的扁形帶狀電纜。其特性是導(dǎo)電高分子復(fù)合材料具有正溫度系數(shù)”PTC”特性，且相互并聯(lián)，能隨被加熱體系的溫度變化自動。

安裝簡便，維護(hù)簡單，自動化水平高，運行及維護(hù)費用低。

7技術(shù)指標(biāo)

1、電纜結(jié)構(gòu)：內(nèi)層導(dǎo)電熱塑料、外層為雙層阻燃聚烯烴并帶有屏蔽層

  伴熱帶通用包裝方式

2、溫度范圍：

zui高暴露溫度85℃，zui高表面溫度85℃

zui高維持溫度65℃，zui低使用溫度-60℃

3、施工溫度： zui低：-5℃

4、熱穩(wěn)定性：由10℃至99℃間來回循環(huán)300次后， 電纜發(fā)熱量維持在90%以上。

5、彎曲半徑：20℃室溫時為25.4mm，-30℃低溫時為35.0mm

8選型方式

伴熱帶主要分為低溫型和中溫型，配合恒功率高溫電熱帶以及鎧裝MI電纜統(tǒng)稱為電伴熱。如何正確地為一個項目工程選擇一款合適、省點、節(jié)能、高效并且使用壽命長的電伴熱帶呢？

首先要從選型方面，就拿管道來距離。某個管道需要防凍，5度以上不結(jié)冰， 那么只要是在常溫環(huán)境下，都可以選用低溫自限溫電熱帶，若是低溫條件非常低，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整安裝比例，以達(dá)到合適的熱補償熱平衡；再如某個管道需要保溫，本身管道介質(zhì)有溫度，需要使用電伴熱帶來給管道提供熱損失維持熱量，那么就可以選用中溫和高溫的恒功率伴熱帶。以上兩點都比較好理解。比較麻煩的是加熱方面，*，電伴熱帶顧名思義，以伴熱為主加熱為輔的一種可發(fā)熱電纜。加熱功能稍弱，長期出于滿負(fù)荷運行會降低其使用壽命。這就需要使用MI加熱電纜，一種鎧裝電纜，zui高耐溫可達(dá)1000度，每米功率根據(jù)理論熱量損失來進(jìn)行定制，這種電伴熱帶甚至可以放入水中使用。

選擇一個正確的型號，對日后安全使用、節(jié)能減排、高效作業(yè)都有一定的幫助，使用壽命也將控制在理論范圍。

9分類

按溫度分

根據(jù)高分子PTC材料的組成不同，自控溫伴熱帶分為低溫型和高溫型兩類。

市場上常見的有以聚烯烴為基材的65℃溫度等級的加熱電纜和以含氟材料為基材的110℃和150℃加熱電纜。此處的溫度等級定義為加熱電纜所能有效應(yīng)用的zui高環(huán)境溫度(MAXIMUMPIPE MAINTENANCE TEMPERATURE)。也可以理解為電纜能夠長期穩(wěn)定應(yīng)用并產(chǎn)生有效加熱功率輸出的zui高環(huán)境溫度，超過規(guī)定溫度等級，一方面由于電阻增高，電纜本身的輸出功率很小，實際加熱效率很低。另一方面，長期的超溫使用，使電纜性能如：PTC特性，加熱功率等劣化或衰減，會降低電纜的使用壽命和運行可靠性。但短期間斷地暴露于超過溫度等極的溫度環(huán)境，也是可以的。因此，除上述溫度等級外，自控溫加熱電線，還有另一個溫度等級。如對于65℃溫度等級的電纜，該溫度等級為85℃，對于110℃溫度等級的電纜，為130℃，而對于150℃電纜，則為230℃。然而此時的電纜有效輸出功率已接近于零。

由于相關(guān)文獻(xiàn)資料太少，許多人對于自控溫加熱電纜的溫度等級有著錯誤的理解，認(rèn)為它是指加熱電纜的zui高表面溫度，因此，出現(xiàn)了45.65,85和105℃溫度等級聚烯烴加熱的說法。而實際上，由于電纜的輸出功率與環(huán)境溫度有關(guān)，而電纜的表面溫度與測試時的環(huán)境溫度，保溫狀態(tài)都有密切聯(lián)系。因此，用表面溫度來定義自控溫加熱電纜的溫度等級是不科學(xué)，也是不準(zhǔn)確的。我們需要記住的是，對于以聚烯烴為基材的加熱電纜其zui高連續(xù)使用溫度應(yīng)不超過65℃。

按功率分

自控溫伴熱帶的輸出功率是指在環(huán)境溫度為攝氏10度條件下，單位長度電纜的輸出功率。按加熱功率輸出分類，自控溫伴熱帶有高中低三種類型。一般而言，加熱功率小于35瓦/米的為低功率加熱電纜；加熱功率大于35瓦/米而小于70瓦/米的為中等功率加熱電纜；而加熱大于65瓦/米的為高功率加熱電纜。

按應(yīng)用分

通用型伴熱帶：是指由銅導(dǎo)線，高分子PTC材料和單層阻燃護(hù)套所組成的加熱電纜。主要應(yīng)用于一般場合下的管網(wǎng)的加熱或伴熱。防爆增強型加熱電纜：是在通用型電纜的外層再復(fù)合一層金屬網(wǎng)，這種結(jié)構(gòu)電纜可有效消除靜電和抵御外來機(jī)械碰境。主要應(yīng)用于具有防爆要求的場所。

防腐防爆增強型：這種結(jié)構(gòu)的電纜是在防爆增強型加熱電纜的金屬網(wǎng)外層，再復(fù)合上一層含氟材料。具有這種結(jié)構(gòu)的加熱電纜可有效地防止和抵御靜電，機(jī)械碰撞和各種腐蝕性介質(zhì)。主要應(yīng)用于環(huán)境惡劣或有易燃易爆物品的場所。

按用途分

普通型伴熱帶：這是一種二芯結(jié)構(gòu)的加熱電纜。由兩根平行金屬導(dǎo)線外敷高分子PTC材料和阻燃護(hù)套材料或金屬網(wǎng)和氟材料護(hù)套所構(gòu)成。由于受導(dǎo)體直徑和沿長電壓降的影響，這種電纜的連接使用長度一般不超過200米。

超長型伴熱帶：這是一種特殊結(jié)構(gòu)的五芯或六芯加熱電纜。除由高分子PTC材料包敷的兩根平行導(dǎo)線外，同方向還另布3-4根帶絕緣護(hù)套的金屬導(dǎo)線，外加金屬鎧裝。用于傳送電能。這種特殊的結(jié)構(gòu)，使電纜的zui長連續(xù)使用長度可超過1100米，因而可應(yīng)用于輸油輸氣道的伴熱和油田井下伴熱。

安全型伴熱帶：這是一種三芯加熱電纜。在電纜中，在阻燃護(hù)套內(nèi)沿長度方向另布一根監(jiān)視電線。監(jiān)視電線可隨時把沿線的輸出功率異常變化，過電流情況，局部損傷等信息及時傳送到中央控制室，便于及時了解沿線加熱情況，保證電纜的安全可靠運行。

按電壓分

低電壓型：是指適用電壓范圍在12-36V之間的伴熱帶。這類電纜一般加熱功率較低，連續(xù)使用長度不超過10米。使用時需嚴(yán)格遵守電壓要求，否則，可導(dǎo)致電纜著火等意外事故。應(yīng)用范圍主要為民用保健品及車船用加熱坐椅等。

中電壓型：是指適用電壓在100-660V之間的加熱電纜。我們一般所說的自控溫伴熱帶均指這一類電纜。在實際應(yīng)用中，120和250V電纜可互換，但120V加熱電纜的zui大連續(xù)使用長度通常為240V的一半。這類電纜的連續(xù)應(yīng)用長度通常不超過200米。高壓型伴熱帶：是指適用電壓在380-650V之間的加熱電纜。它們主要為前面所提及的5-6芯加熱電纜。連續(xù)應(yīng)用長度通常大于500米。