伴熱帶基礎知識

伴熱帶

什么是電伴熱帶？

　　電伴熱就是利用電伴熱設備將電能轉化為熱能，通過直接或間接的熱交換，補充被伴熱設備通過保溫材料所損失的熱量，并采用溫度控制，達到跟蹤和控制伴熱設備內介質的溫度，使之維持在一個合理和經濟的水平上。 過去，蒸汽伴熱始終是一種主要的保溫方式。其工作原理是通過蒸汽伴熱管道散熱以補充被保溫管道的熱損失。由于蒸汽的散熱量不易控制，其保溫效率始終處于一個較低的水平。20世紀70年代，美國能源行業就提出用電伴熱方案來替代蒸汽伴熱的設想。70年代末80年代初，包括能源業在內的很多工業部門已廣泛推廣了電伴熱技術，以電伴熱全面代替蒸汽伴熱。電伴熱技術發展至今，已由傳統的恒功率伴熱發展到以導電塑料為核心的自控溫電伴熱

電熱帶、電伴熱帶、伴熱帶的工作原理

　　電伴熱帶電纜由導電高分子復合材料(塑料)和兩根平行金屬導線及絕緣護套構成的扁形帶狀電纜。其特性是導電高分子復合材料具有正溫度系數“PTC”特性，且相互并聯，能隨被加熱體系的溫度變化自動調節輸出功率，自動限制加熱的溫度。“PTC”特性即正溫度系數效應，是指材料電阻率隨著溫度升高而增大，并在一定溫度區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接長使用，并允許多次交叉重疊而無高溫熱點及燒毀之慮。因此溫控伴熱電纜優點是： 
溫控電伴熱帶電纜相應被伴熱體系具有自動調節輸出功率，因此不會因自身發熱而燒毀，卻因實際需要熱量進行補償，因此為新一代節能型恒溫加熱器。 
低溫狀態快速啟動，溫度均勻，每一局部皆可因其被伴熱處的溫度變化自動調節。 
安裝簡便，維護簡單，自動化水平高，運行及維護費用低。 
安全可靠，用途廣，不污染環境，壽命長。

PTC工作原理

　　1.PTC效應及PTC材料
PTC效應即正溫度系數效應,是特指材料電阻率隨著溫度升高而增大，并在一定溫度區間電阻率急劇增大的特性。具有PTC效應的材料稱為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
溫控伴熱電纜的電熱元件，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材料經熔融擠出、冷卻定型之后，分散其中的炭微粒形成無數纖細的導電炭網絡。當它們跨接在兩根平行母線上時，就構成芯帶的PTC并聯回路。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材料層到達另一根母線形成并聯回路。PTC層就是連續并聯在母線之間的電阻發熱體，將電能轉化成熱能，對操作系統進行伴熱保溫。當芯帶溫度升到相應的高阻區時，電阻大到幾乎阻斷電流的程度，芯帶的溫度將達到高限不再升高(即自動限溫)。與此同時，芯帶通過護套向溫度較低的被加熱體系傳熱，達到穩態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。

自控溫電熱帶、自限溫電熱帶的特點

　　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在：
它是由導電聚合物（塑料）和兩根平行金屬導線及絕緣護層構成。其特點是導電聚合物具有很高的正溫度數"PTC"特性，且相互并聯，能隨被加熱體系的溫度變化自動調節輸出功率，自動限制加熱的溫度。可以任意截短或在一定范圍內接長使用，并允許多次交叉重疊而無高溫熱點及燒毀之慮.因此上述帶狀恒溫加熱器是其適應被加熱體系,而傳統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點是：
* 電熱帶相應被伴熱體系具有自動調節輸出功率，因此不會因自身發熱而燒毀，卻因實際需要熱量進行補償，故為新一代節能型恒溫加熱器。 
* 低溫狀態、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節。 
* 安裝簡便、維護簡單、全天服務，自動化水平高，運行及維護費用低。 
* 安全可靠、用途廣、不污染環境、壽命長。 
（1）功率-溫度特性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節的能力。應當指出，電熱帶的功率是穩定態參數，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，若單位時間內電熱帶向體系傳遞的熱量等于體系向環境傳遞的熱量，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。本參數是選擇電熱帶的主要參數之一。 
（4）zui高表面溫度 
在隔熱良好的密閉容器內放放足夠長度的電熱帶，在額定電壓下達到的zui高溫度為電熱帶的zui高表面溫度。這一參數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、功率規格及使用時zui低環境溫度有關。如果要求使用的長度超過電熱帶的zui大使用長度，應當另接電源或使用特殊規格的特長型伴熱電纜。

電伴熱的特點、優點、壽命、應用范圍介紹

　　一、電伴熱的特點 
我國工藝管線和罐體容器的伴熱目前大多采用傳統的蒸氣或熱水伴熱。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zui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，是取代蒸汽或熱水伴熱的技術發展方向，是國家重點推廣的節能項目。
二、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）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。
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。
三、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。
四、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　zui*、zui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。
主要應用場所舉例如下：
（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）、發電廠重油管道的伴熱保溫和水管的防凍。 
（7）、間歇輸送介質管道的升溫和伴熱保溫。 
（8）、需要嚴格控制介質溫度管線的伴熱保溫。
溫控伴熱電纜由導電高分子復合材料(塑料)和兩根平行金屬導線及絕緣護套構成的扁形帶狀電纜。其特性是導電高分子復合材料具有正溫度系數”PTC”特性，且相互并聯，能隨被加熱體系的溫度變化自動 調節輸出功率，自動限制加熱的溫度。“PTC”特性即正溫度系數效應，是指材料電阻率隨著溫度升高而增大，并在一定溫度區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接長使用，并允許多次交叉重疊而無高溫熱點及燒毀之慮。因此溫控伴熱電纜優點是：
溫控伴熱電纜相應被伴熱體系具有自動調節輸出功率，因此不會因自身發熱而燒毀，卻因實際需要熱量進行補償，因此為新一代節能型恒溫加熱器。
低溫狀態快速啟動，溫度均勻，每一局部皆可因其被伴熱處的溫度變化自動調節。
安裝簡便，維護簡單，自動化水平高，運行及維護費用低。

技術指標

1、電纜結構：內層導電熱塑料、外層為雙層阻燃聚烯烴并帶有屏蔽層
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、熱穩定性：由10℃至99℃間來回循環300次后， 電纜發熱量維持在90%以上。
5、彎曲半徑：20℃室溫時為25.4mm，-30℃低溫時為35.0mm

伴熱帶的基本結構和分類

按溫度分類

　　根據高分子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用的zui高環境溫度(MAXIMUMPIPE MAINTENANCE TEMPERATURE)。也可以理解為電纜能夠長期穩定應用并產生有效加熱功率輸出的zui高環境溫度，超過規定溫度等級，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。? 
由于相關文獻資料太少，許多人對于自控溫加熱電纜的溫度等級有著錯誤的理解，認為它是指加熱電纜的zui高表面溫度，因此，出現了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境溫度有關，而電纜的表面溫度與測試時的環境溫度，保溫狀態都有密切聯系。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，也是不準確的。我們需要記住的是，對于以聚烯烴為基材的加熱電纜其zui高連續使用溫度應不超過65℃。

按加熱輸出功率分類

　　自控溫伴熱帶的輸出功率是指在環境溫度為攝氏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。

按應用場所分類

　　通用型伴熱帶：是指由銅導線，高分子PTC材料和單層阻燃護套所組成的加熱電纜。主要應用于一般場合下的管網的加熱或伴熱。防爆增強型加熱電纜：是在通用型電纜的外層再復合一層金屬網，這種結構電纜可有效消除靜電和抵御外來機械碰境。主要應用于具有防爆要求的場所。? 
防腐防爆增強型：這種結構的電纜是在防爆增強型加熱電纜的金屬網外層，再復合上一層含氟材料。具有這種結構的加熱電纜可有效地防止和抵御靜電，機械碰撞和各種腐蝕性介質。主要應用于環境惡劣或有易燃易爆物品的場所。

按電纜用途分類

　　普通型伴熱帶：這是一種二芯結構的加熱電纜。由兩根平行金屬導線外敷高分子PTC材料和阻燃護套材料或金屬網和氟材料護套所構成。由于受導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：這是一種特殊結構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線外，同方向還另布3-4根帶絕緣護套的金屬導線，外加金屬鎧裝。用于傳送電能。這種特殊的結構，使電纜的zui長連續使用長度可超過1100米，因而可應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，在阻燃護套內沿長度方向另布一根監視電線。監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。

按施用電壓分類

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，連續使用長度不超過10米。使用時需嚴格遵守電壓要求，否則，可導致電纜著火等意外事故。應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。在實際應用中，120和250V電纜可互換，但120V加熱電纜的zui大連續使用長度通常為240V的一半。這類電纜的連續應用長度通常不超過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。連續應用長度通常大于500米。

詞條標簽： 防凍 電伴熱帶 伴熱帶 自限溫伴熱帶 伴熱電纜