恒功率伴热电缆

1伴热带概述

我国工艺管线和罐体容器的伴热大多采用传统的蒸汽或热水伴热。电伴热是用电热的能量来补充被伴热体在工艺流程中所散失的热量，从而维持流动介质最合理的工艺温度，它是一种高新技术产品。电伴热是沿管线长度方向或罐体容积大面积上的均匀放热，它不同于在一个点或小面积上热负荷高度集中的电伴热；电伴热温度梯度小，热稳定时间较长，适合长期使用，其所需的热量(电功率)大大低于电加热。电伴热具有热效率高，节约能源，设计简单，施工安装方便，无污染，使用寿命长，能实现遥控和自动控制等优点，是取代蒸汽，热水伴热的　技术发展方向，是国家重点推广的节能项目。

2伴热带原理

电热带接通电源后（注意尾端线芯不得连接），电流由一根线芯经过导电的PTC材料到另一线芯而形成回路。电能使导电材料升温，其电阻随即增加，当芯带温度升至某值之后，电阻大到几乎阻断电流的程度，其温度不再升高，与此同时电热带向温度较低的被加热体系传热。电热带的功率主要受控于 传热过程，随被加热体系的温度自动调节输出功率，而传统的恒功率加热器却无此功能。

3电伴热的优点

电伴热与蒸汽（热水）相比，具有诸多优势如下：

（1）电伴热装置简单、发热均匀、控温准确，能进行远控，遥控，实现自动化管理。

（2）电伴热具有防爆、全天候工作性能，可靠性高，使用寿命长。

（3）电伴热无泄漏，有利于环境保护。

（4）节省钢材：它不需要蒸气伴热所需的一来一去二趟伴热管路。

（5）节省保温材料。

（6）节约水资源，不象锅炉每天需要大量的水。

（7）电伴热还能解决蒸气和热水伴热难以解决的问题。

（8）电伴热设计工作量小，施工方便简单，维护工作量小。

（9）效率高，能大大降低能耗。

一次性投资，还是年运行费用，电伴热带比蒸汽伴热带都要节省；有的项目电伴热带的一次性投资可能会略高于蒸汽热水伴热，但以年运行费用论，通常电伴热运行　1-2年节省的费用就能收回投资。

4使用伴热带效益分析

自控温电伴热因本省根据敏感管壁（介质）的温度而自调发热量，是一种节能措施。应用最广泛的自控温电伴热线每米用电量为15W。管道全长为1000m，每小时用电量为1000×15/1000=15KW.h。当管道温度达到维持温度上限时，电伴热的发热量将逐渐减少，输出功率亦随之下降，从而电伴热的耗电量一般为额定功率的60%；厂用电价按0.60元/ KW.h计，运行日为100天（2400小时），则每年正常耗电费用为：（15×2400）×0.60×60%=12960元，自控温电热带与温控器配合使用时，不但可以精确维持管道或加热体的介质温度，还可以大大的降低运行费用成本。

恒功率电热带单位长度的发热量恒定，使用的电热带越长输出的总功率越大。应用最广泛的恒功率电伴热线每米用电量为20W。管道全长为1000m,每小时用电量为1000×20/1000=20KW.h。当管道温度达到维持温度上限时，输出功率随之进入稳定，从而电伴热的耗电量保持不变；厂用电价按0.60元/ KW.h计，运行日为100天（2400小时），则每年正常耗电费用为：（20×2400）×0.60=28800元，恒功率电热带与温控器配合使用时，也可精确维持管道或加热体的介质温度。

5电热带使用寿命

在正确维护下，电伴热系统使用寿命为8年或更长。

6电伴热产品的应用范围

电伴热产品可广泛用于石油、化工、电力、医药、机械、食品、船舶等行业的管道、泵体　、阀门、槽池和罐体容积的伴热保温、防冻和防凝，是输液管道、储液介质罐体维持工艺温度　最先进、最有效的方法。电伴热不但适用于蒸汽伴热的各种场所，而且能解决蒸汽伴热难以解　决的问题，如：长输管道的伴热，窄小空间的伴热；无规则外型的设备（如泵）伴热；无蒸汽　热源或边远地区管道和设备的伴热；塑料与非金属管道的伴热，等等。

7常用电伴热的分类

常用电伴热针对不同的管道（罐体）可分为以下几种：

1. 自限温（自控温）电热带，此电热带随温度升高电阻变大功率变小，由于其启动时电流较大，所以使用长度一般不超过100米，电热带可随意剪切，电热带无论多长，通上额定电压都能发热。

2. 并联式电热带，此电热带两根（或三根）平行的绝缘铜绞线作为电源母线，PTC特性发热丝缠绕在骨架上，每隔一个发热节长度为母线交替连接，形成连续的并联电阻，此电热带使用长度10-800米左右。

3. 串联式电热带，此电热带将三根具有相同截面积，一定长度的平行绝缘铜绞线为电源母线和发热芯线，将其一端可靠短接，另一端接上380V（或设计的电压）电源，就形成了一个星形负载，根据焦耳一楞次定律：Q=0.24IRT电能转化为热能星形负载不断放出热量，形成一条连续的、发热均匀的电伴热带。根据实际情况需要，电伴热带的三相（单相）可以各自分开（分体式），也可以整合为一体。此电热带使用长度不能太短，一般使用500-2500米左右。

4. 高温电伴热带，此电热带由玻璃纤维或其它耐高温材料制成，耐温300℃以内，长度1-50米不等（由于其不可随意剪切，需找专业厂家设计）。

5. 硅橡胶电热带，此电热带可用于潮湿的、无爆炸性气体场所工业设备或实验室管箱，罐体和槽池，油桶（箱）的加热、伴热和保温，电热带长度1-15米（由于其不可随意剪切，需找专业厂家设计）

6. MI电缆，此电热带是金属线芯（发热体）、线芯周围紧密的环绕着矿物质氧化镁（绝缘层）及经过多次拉制过的金属管（通常是铜、钢或是不锈钢等）构成，连续工作温度可达250-590℃，短期工作温度可至1083℃，使长度18-680米（由于其不可随意剪切，需找专业厂家设计)。

8电伴热带的选型

在实际工程中如何选择电伴热带，要具体情况具体分析，不宜按油田区块划分，都选恒功率电伴热带，或都选自控温电伴热带，要从技术经济角度综合考虑，建议参照以下选型原则。

(1)在气分离缓冲罐及天然气分离器组成的油气分离区，地面油管道、油气分离缓冲罐排污管道、天然气分离器、液位计比较集中，对控制温度也较严，可以采用恒功率电伴热带，其中液位计采用单相恒功率电伴热带，其他采用三相恒功率电伴热带，这样可以用一套防爆配电箱、温控器进行统一控制，但配电箱、接线盒、温控器必须符合防爆要求。

(2)给水箱、给水管道一般远离防爆区，被伴热体不太集中，温度控制要求不高，只要使水温始终维持在一定范围内即可达到设计要求。因此，若采用自控温电伴热带，可以省去电伴热配件如配电箱、温控器等。

(3)在阀门弯头较多区域，可能出现交叉重叠式安装，因而不适宜安装恒功率电伴热带(有单独的电加热丝层)，易选用自控温电伴热带。

(4)从设计、安装角度讲，恒功率电伴热带一般受节长限制， 若切割时未能找准一个节长，则该部分伴热带不起作用，这不仅影响管道的伴热效果，同时也造成成浪费；而自控温电伴热带可随意切割，能确保电伴热完整。

9温控伴热电缆的简易测试方法

依据IEC1423标准向广大用户推荐以下简易测试方法：

1. 起动电流（is）或始动电流　设备：万用表、电源、插座（最好带开关），温度测试仪

测试步骤：

（1） 取1米长电缆（取3-4厘米作线头），电缆一头用绝缘带封头，一端要将导线剥出接插头。

（2） 在线路上串联万用表并调到（A-）10A档。

（3） 接通电源并读出瞬间最大电流值即电缆在当时温度环境下空气中的。

2. 标称功率　设备：万用表、电源、插座（最好带开关），温度测试仪、不锈钢水杯、保温材料

（1） 取1米长电缆（取3-4厘米作线头），接法同上。

（2） 水杯盛满水，把电缆缠绕在水杯上并保好保温，使电缆通电后体系温度保持不变5分钟。

（3） 接通电源，读出稳态（即电流值保持不变）电流值，记录温度，测量电源电压。

（4） 计算功率：P=UI单位W/M

上述方法简单易做，但不精确，仅供参考。但在相同温度及环境条件下，可对不同厂家，相同规格，相同功率的电热带等产品进行对照、比较。

3. 绝缘电阻

取3米长电缆，用DC，2.5KV兆欧表测量。没有金属编织的电缆，试验时应浸入水中，电压应施加在两根导体连在一起对水之间，兆欧表要均匀摇至1分钟再读数。绝缘电阻不小于500ΩM

10电伴热电缆的伴热方式

1、自控温电伴热的核心材料PTC半导电塑料，其电阻值随温度的升高而相应的增加，但是当温度上升到一定的数值时（这个温度值即为门槛温度，事实上它是可以根据需要进行调节大小的），电阻突然剧增，从而阻断电流停止加热；当温度低于门槛温度时，PTC材料的电阻自动下降导通电流，继续加热。从而使系统维持在一个稳定的温度值。 基本型自调控电伴热线（伴热电缆）由PTC芯带和绝缘层组成。将PTC材料厚度均匀、连续地挤包（或缠绕）在平行的金属线芯（亦称母线）上，制成的扁型带即为PTC芯带。在他的外面包裹一层聚乙烯高分子或聚氯乙烯绝缘层。而当环境有强化或耐腐蚀要求时，可以加一层编织层或氟聚合物外被。芯带一端的两根导电母线与电源接通时，电流便从一根母线横向流过并联的PTC材料层到达另一根母线，构成并联回路。一定长度的芯带在一定的温度下有一定的电阻，并具有PTC特性。电流流经并联的PTC材料层时产生焦耳热，使芯带发热升温。同时芯带的热量通过电缆绝缘层向温度低的被加热体系传递，以补偿体系向环境散失的热量。

2、恒功率型电伴热带在通电后功率输出是一直恒定的，不会随外界环境、保温材料、伴热的材质变化而变化，而其功率的输出或停止通常由温度传感器来控制。

A:并联式恒功率电伴热带其电阻丝是并联连接方式，其工作时是靠电阻丝发热对管道进行加热。

原理：两根相互平行的度镍铜绞线包覆在氟化物绝热层中，作为电源母线，并且在内绝热层外缠绕镍铬合金电热丝，每隔一个固定距离即将电热丝进行焊接，形成一个连续的并联电阻，当电源铜母线通电以后，各并联电阻随之发热，即形成一个连续发热的电热带，可任意剪切。

B:串联式恒功率电伴热带其电阻丝是串联连接方式，其工作时是靠电阻丝发热对管道进行加热。

原理：串联式电伴热带是由绝缘铜绞线为电源母线,即为发热芯线。具有一定内阻的芯线通过电流芯线就会产生焦耳热量(焦耳--楞次定律Q=0.24I\S2^;Rt),其大小与电流平方、芯线阻值和通过时间成正比。因此串联式电伴热带随着通电时间的延续,源源不断的发出热量，形成一条连续的、均匀发热的电伴热带。串联式电伴热带芯线电流相同、电阻相等，所以整根电伴热带首尾发热均匀，其输出功率恒定不受环境温度和管道温度影响。

3、矿物绝缘加热电缆是一种以金属作为外护套，电热材料作为发热元件，氧化镁粉作为绝缘的特殊加热电缆。矿物绝缘加热电缆的热发热量与工作电压、发热芯的截面及电缆的长度有关。

11自控温伴热电缆原理

自控温电伴热方案主要通过自控温电伴热线完成。自控温电伴热线由导电塑料和2根平行母线加绝缘层、金属屏蔽网、防腐外套构成。其中由塑料加导电碳粒经特殊加工而成的导电塑料是发热核心。当伴热线周围温度较低时，导电塑料产生微分子收缩，碳粒连接形成电路使电流通过，伴热线便开始发热；而温度较高时，导电塑料产生微分子膨胀，碳粒逐渐分开，导致电路中断，电阻上升，伴热线自动减少功率输出，发热量便降低。当周围温度变冷时，塑料又恢复到微分子收缩状态，碳粒相应连接起来形成电路，伴热线发热功率又自动上升。由于整个温度控制过程是由材料本省自动调节完成的，其控制温度不会过高也不会过低。因此电伴热所具有的良好特性是其他伴热系统所无法比拟的。

12恒功率电缆结构

1.1 单相并联式恒功率电热带内部结构：

两根平行的绝缘铜绞线作为电源母线，PTC特性发热丝缠绕在骨架上，每隔一个发热节长度为母线交替连接，形成连续的并联电阻。母线通上单相220V电源，各并联电阻发热。

1.2 单相并联式恒功率电热带外观：

A－芯线

B－芯线绝缘层氟塑料

C－骨架层

D－发热丝

E－绝缘护套氟塑料

F－金属屏蔽网

G－外护套氟塑料

2.1 三相并联式恒功率电热带内部结构：

三根并行绝缘铜绞线作为电源母线，每隔一个发热节长度依次与电源母线a-b-c-a-b-c交替循环连接，在每三相间形成连续的并联电阻，母线接上三相380V电源，各