電伴熱帶在工業(yè)管道裝置中的應(yīng)用

1、電伴熱方式的優(yōu)點(diǎn)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,加熱類產(chǎn)品日趨向、節(jié)能、環(huán)保方向發(fā)展,電伴熱帶是取代傳統(tǒng)蒸汽技術(shù)發(fā)展的方向,它的方便實(shí)用正逐步為廣大用戶所認(rèn)可和歡迎。十余年來(lái),電伴熱在我國(guó)石油生產(chǎn)和加工工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品競(jìng)相在市場(chǎng)上出現(xiàn),電伴熱在管道防凍伴熱、復(fù)雜管道工藝伴熱、長(zhǎng)距離管道伴熱、罐體和容器伴熱等方面的優(yōu)勢(shì)逐漸顯示出來(lái),電伴熱與蒸汽伴熱相比,有以下優(yōu)點(diǎn):

（1）能量可以有效、合理地利用。電伴熱可以只在需要時(shí)供熱;可以根據(jù)設(shè)備、管道的散熱損失來(lái)選用相應(yīng)的產(chǎn)品,與傳統(tǒng)蒸汽伴熱相比節(jié)能*。

（2）電伴熱產(chǎn)品都經(jīng)過(guò)機(jī)構(gòu)認(rèn)證,除一般環(huán)境外,還可以用于腐蝕性環(huán)境和爆炸危險(xiǎn)環(huán)境,具有防爆、防火及全天候工作性能,安全可靠。

（3）使用壽命長(zhǎng)、傳輸壽命長(zhǎng)、傳輸無(wú)泄露、不污染環(huán)境。

（4）維持溫度可以有效控制,不至過(guò)熱,對(duì)熱敏性介質(zhì),尤其顯示其*性。

（5）維持溫度范圍大,zui高可達(dá)450℃或更高。

（6）電伴熱產(chǎn)品體積小,柔性好,施工方便,不會(huì)增加設(shè)備或管道的隔熱工程量,日常維護(hù)工作量很少。

（7）對(duì)遠(yuǎn)離或沒(méi)有蒸汽供應(yīng)的設(shè)施,要解決上述問(wèn)題,電伴熱是*的選擇。

（8）電伴熱裝置簡(jiǎn)單、發(fā)熱均勻、溫度準(zhǔn)確、反應(yīng)快捷、可選控及遙控,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

2、電伴熱產(chǎn)品主要類型及應(yīng)用范圍

電伴熱帶主要可分為恒功率電伴熱帶、自限溫電伴熱帶、限功率電伴熱帶等,目前較常用的是恒功率電伴熱帶及自限溫電伴熱帶。

2.1.1恒功率電伴熱帶

目前,市場(chǎng)上采用的基本是利用電阻體在電路上發(fā)熱的原理,或高壓交流集膚效應(yīng)產(chǎn)生熱量的產(chǎn)品。恒功率指電伴熱帶的電阻值不隨溫度的變化而變化,電阻值恒定意味著其發(fā)熱功率恒定,故稱恒功率。需要注意的是,實(shí)際上由于材料在溫度變化時(shí)電阻值仍會(huì)有一定的變化,但相對(duì)于正溫度系數(shù)特點(diǎn)的伴熱材料,其阻值的變化仍很小。由于聚合物耐熱性能的限制,當(dāng)要維持的溫度超過(guò)150℃時(shí)的高溫情況就不能應(yīng)用。為填補(bǔ)這一空白,人們?cè)诖?lián)恒功率電伴熱帶基礎(chǔ)上,發(fā)展了礦物絕（MineralInsulated,簡(jiǎn)稱MI）電熱電纜,它是以因氏合金（Inconel825,鎳鉻合金的一種）為外套,以氧化鎂作絕緣,zui高維持溫度可達(dá)500℃,把電伴熱的應(yīng)用范圍拓寬了一大步。恒功率式電伴熱帶從其結(jié)構(gòu)上劃分,可分為并聯(lián)和串聯(lián)兩種類型。

并聯(lián)恒功率式電伴熱帶由鎳鉻合金絲作為加熱體,與兩根導(dǎo)電芯每隔一定距離（如1m）有一個(gè)接點(diǎn),電阻性加熱絲在導(dǎo)電芯之間形成并聯(lián)的加熱電阻,其單位長(zhǎng)度上輸出統(tǒng)一、均勻的加熱功率。由于恒功率電伴熱帶的并聯(lián)結(jié)構(gòu),它可以任意剪切工作長(zhǎng)度加熱不同長(zhǎng)度的管道。

串聯(lián)阻抗式電伴熱帶由單根或多根連接電源的導(dǎo)電芯構(gòu)成。線路長(zhǎng)度和工藝溫度決定導(dǎo)電芯的運(yùn)行電阻。串聯(lián)阻抗式電伴熱帶,為純阻抗性加路,具備一個(gè)非常、統(tǒng)一的功率系數(shù)。阻抗性導(dǎo)電芯提供加熱功能、復(fù)雜的溫度和功率調(diào)節(jié)的費(fèi)用適中,線路的健康監(jiān)測(cè)可以通過(guò)測(cè)量電阻完成。

礦物絕緣材料伴熱帶（串聯(lián)恒功率）的主要優(yōu)點(diǎn)是可承受非常高的暴露溫度及維持溫度（可達(dá)500℃）,功率密度高（zui高262w/m,功率密度與維持溫度和回路長(zhǎng)度有關(guān)）,很長(zhǎng)的回路長(zhǎng)度（zui長(zhǎng)1200m）,在整個(gè)回路上保持統(tǒng)一的功率輸出,易于監(jiān)控。缺點(diǎn)是需要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量并在工廠預(yù)制,無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)制造,難以維護(hù),氧化鎂絕緣介質(zhì)易于受潮,撓性較差,安裝較難。

2.1.2自調(diào)控電伴熱帶

隨著材料科學(xué)的發(fā)展,人們用經(jīng)過(guò)射線處理具有分子記憶功能、可隨環(huán)境溫度變化自行調(diào)節(jié)電阻的半導(dǎo)體塑料,作為兩平行母線間的電阻體。這類電熱產(chǎn)品,隨環(huán)境溫度的升高,通過(guò)電阻體的電流減少,輸出功率變小;當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí),通過(guò)電阻的電流增加,輸出功率增大（PTC特性）,這一自控溫特性,正符合設(shè)備、管道對(duì)伴熱的要求,既節(jié)能又滿足補(bǔ)償熱量的要求,所以得到廣泛應(yīng)用。

自調(diào)控電伴熱帶由兩條并聯(lián)鍍鎳的銅母線組成,具有半導(dǎo)體PTC特性的聚合物擠壓在并聯(lián)的導(dǎo)體中間和外邊。加熱元素外面是聚烯烴絕緣外套。,再外面覆蓋的是鍍錫的金屬編織外套。

自調(diào)控電伴熱帶可裁切成任何長(zhǎng)度（在制造商公布的長(zhǎng)度限度內(nèi)）,并可根據(jù)管壁溫度自行調(diào)節(jié)功率輸出。所有的電伴熱帶外護(hù)套上都做有標(biāo)記,用于確定安裝長(zhǎng)度。適用于防凍保護(hù)和溫度維持的應(yīng)用場(chǎng)合。

自調(diào)控電伴熱帶的優(yōu)點(diǎn)是可現(xiàn)場(chǎng)安裝（剪切至任意長(zhǎng)度）,柔韌性強(qiáng),很容易安裝,隨環(huán)境溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)功率輸出,在較高的維持溫度時(shí)工作電流較低,缺點(diǎn)是線路不能很長(zhǎng)（小于200m）,啟動(dòng)電流較高,加熱元件受暴露溫度的限制。

3、需要注意的問(wèn)題

電伴熱帶在設(shè)計(jì)、選型及應(yīng)用中,應(yīng)注意以下問(wèn)題:

（1）由于各廠家電伴熱帶型號(hào)、規(guī)格及功率等各不相同,在工藝設(shè)計(jì)要求相同的情況下,各廠家選擇的伴熱方案、材料規(guī)格會(huì)有很大區(qū)別,因此,在技術(shù)協(xié)議中必須注明工藝條件及參數(shù)、控制要求等,技術(shù)協(xié)議談判時(shí)應(yīng)盡量要求控制方案大體一致,以便于綜合比較。為了維修方便,在選擇電伴熱產(chǎn)品時(shí),應(yīng)盡量選擇同種規(guī)格和型號(hào),以利于備件存儲(chǔ)。

（2）為避免重復(fù)工作,一般應(yīng)由設(shè)計(jì)院先提出工藝參數(shù)要求,由電伴熱帶廠家進(jìn)行伴熱方案及材料設(shè)計(jì),待招標(biāo)確定廠家后,再由設(shè)計(jì)院進(jìn)行電氣部分設(shè)計(jì),也可由生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)全部電氣及電伴熱帶設(shè)計(jì),但是為了保證安全可靠性,電控柜及電纜不宜由電伴熱帶廠家提供,甲方采購(gòu)較為合適。

（3）在復(fù)雜工藝管道電伴熱方案設(shè)計(jì)中,必須充分了解工藝操作過(guò)程及設(shè)備規(guī)格,優(yōu)化控制方案,特別是注意選擇控制回路及測(cè)溫點(diǎn)位置,保證在各種條件下,電伴熱都能有效控制,同時(shí)能耗較低。

（4）在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域,選擇電伴熱帶時(shí),一定要求廠家提供的電伴熱帶產(chǎn)品具有相應(yīng)防爆資質(zhì)證明。不只是電伴熱帶本身,其他輔件如電源接線盒、接線盒、尾端密封、溫控器等都要滿足該危險(xiǎn)區(qū)的防爆要求。

（5）電伴熱帶敷設(shè)前、敷設(shè)后及保溫安裝后,必須對(duì)電伴熱進(jìn)行回路阻值及絕緣測(cè)試,檢查是否有損壞,避免重復(fù)工作,安裝保溫時(shí)要格外注意,避免損傷電伴熱絕緣。

（6）電伴熱帶啟動(dòng)時(shí)的電流比運(yùn)行電流大,在設(shè)計(jì)控制開(kāi)關(guān)及接觸器時(shí)必須按照啟動(dòng)電流來(lái)考慮,否則運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。

（7）應(yīng)正確連接接地,控制柜內(nèi)應(yīng)選擇漏電開(kāi)關(guān),若現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生任何意外的漏電或斷路,漏電裝置將及時(shí)相應(yīng)切斷電伴路供電,從而保證人員和設(shè)備安全。

（8）冬季溫度較低,控制柜大部分設(shè)在室外,部分溫控儀受溫度影響,顯示不正常,因此,必須考慮溫控儀的適用環(huán)境溫度。

（9）zui高暴露溫度通常是指電伴熱帶能承受的zui苛刻溫度。也可理解為停工清掃時(shí),電伴熱能承受吹掃介質(zhì)（如蒸汽）的溫度。當(dāng)操作溫度接近或等于產(chǎn)品zui高暴露溫度時(shí),必須設(shè)溫控開(kāi)關(guān),保證只在所需維持溫度范圍時(shí)電路有電。

（10）電伴熱帶的計(jì)算長(zhǎng)度。應(yīng)包括管子的長(zhǎng)度,以及閥門(mén)、法蘭、支吊架、過(guò)濾器等散熱量相當(dāng)每米管子散熱量的倍數(shù)之和。選用串聯(lián)恒功率伴熱帶時(shí)這一點(diǎn)尤其要準(zhǔn)確。

（11）并聯(lián)電路的電熱產(chǎn)品,可按需要切割。串聯(lián)電路的電伴熱帶不允許如此。自控溫電伴熱帶允許交叉、重疊;恒功率電伴熱帶不允許交叉、重疊;否則將造成電伴熱帶的損壞,甚至更嚴(yán)重的后果,這是產(chǎn)品特性決定的。

（12）無(wú)論是國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口電伴熱帶,運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障是不可避免的,因此,必須加強(qiáng)電伴熱系統(tǒng)（包含電伴熱、附件及電控裝置）的維護(hù)及檢查,電伴熱帶內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí),目前還很難測(cè)定電伴熱帶故障點(diǎn)。