伴热电缆

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。

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。

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。

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。

在正确维护下，电伴热系统使用寿命为8年或更长。

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。

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)。

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。

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

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。

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。

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，各并联电阻发热。

2.2三相并联式三相电伴热带结构

A－芯线

B－芯线绝缘层氟塑料

C－骨架层 compages

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

3.1 串联式电热带结构原理及外观

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。

1.三根恒功率串联式电热带 2.双根恒功率串联式电热带 3. 单根恒功率串联式电热带

A-线芯

B-母线绝缘层

C-外护套

D-金属屏蔽网

E-加强（防）护套

伴热电缆自控温伴热电缆性能特点

自控温伴热电缆加热时能够自动限定电缆的工作温度；自控温伴热电缆能随被加热体系的温度变化自动调整输出功率而无需外加设备；电缆可以任意裁短或在一定范围内接长使用，而上述性能不变；允许交叉重叠缠绕敷设而无过热及烧毁之忧；伴热管线温度均匀，不会过热，安全可靠；节约电能；间歇操作时，升温启动快速；安装及运行费用低；安装使用维护简便；便于自动化管理；无环境污染；使用寿命长等特点。

伴热电缆恒功率伴热电缆性能特点

恒功率并联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，管道维持温度高。该电热带在现场也能按实际长度任意剪切。此外，电热带因富有柔软行可以很方便的紧贴在管道表面，电热带外层金属屏蔽网可以防止静电产生并安全接地，它不仅提高了电热带的整体强度，还起着传热和散热的作用。

伴热电缆温度分类

根据高分子PTC材料的组成不同，自控温加热电缆分为低温型和高温型两类。

市场上常见的有以聚烯烃为基材的65℃温度等级的加热电缆和以含氟材料为基材的110℃和150℃加热电缆。此处的温度等级定义为加热电缆所能有效应用的最高环境温度(MAXIMUMPIPE MAINTENANCE TEMPERATURE)。也可以理解为电缆能够长期稳定应用并产生有效加热功率输出的最高环境温度，超过规定温度等级，一方面由于电阻增高，电缆本身的输出功率很小，实际加热效率很低。另一方面，长期的超温使用，使电缆性能如：PTC特性，加热功率等劣化或衰减，会降低电缆的使用寿命和运行可靠性。但短期间断地暴露于超过温度等极的温度环境，也是可以的。因此，除上述温度等级外，自控温加热电线，还有另一个温度等级。如对于65℃温度等级的电缆，该温度等级为85℃，对于110℃温度等级的电缆，为130℃，而对于150℃电缆，则为230℃。然而此时的电缆有效输出功率已接近于零。

由于相关文献资料太少，许多人对于自控温加热电缆的温度等级有着错误的理解，认为它是指加热电缆的最高表面温度，因此，出现了45.65,85和105℃温度等级聚烯烃加热的说法。而实际上，由于电缆的输出功率与环境温度有关，而电缆的表面温度与测试时的环境温度，保温状态都有密切联系。因此，用表面温度来定义自控温加热电缆的温度等级是不科学，也是不准确的。我们需要记住的是，对于以聚烯烃为基材的加热电缆其最高连续使用温度应不超过65℃。

伴热电缆按加热输出功率分类

自控温加热电缆的输出功率是指在环境温度为摄氏10度条件下，单位长度电缆的输出功率。按加热功率输出分类，自控温加热电缆有高中低三种类型。一般而言，加热功率小于35瓦/米的为低功率加热电缆；加热功率大于35瓦/米而小于70瓦/米的为中功率加热电缆；而加热大于65瓦/米的为高功率加热电缆。

伴热电缆按应用场所分类

通用型加热电缆：是指由铜导线，高分子PTC材料和单层阻燃护套所组成的加热电缆。主要应用于一般场合下的管网的加热或伴热。防爆增强型加热电缆：是在通用型电缆的外层再复合一层金属网，这种结构电缆可有效消除静电和抵御外来机械碰境。主要应用于具有防爆要求的场所。

防腐防爆增强型：这种结构的电缆是在防爆增强型加热电缆的金属网外层，再复合上一层含氟材料。具有这种结构的加热电缆可有效地防止和抵御静电，机械碰撞和各种腐蚀性介质。主要应用于环境恶劣或有易燃易爆物品的场所。 按电缆用途分类

普通型加热电缆：这是一种二芯结构的加热电缆。由两根平行金属导线外敷高分子PTC材料和阻燃护套材料或金属网和氟材料护套所构成。由于受导体直径和沿长电压降的影响，这种电缆的连接使用长度一般不超过200米。

超长型加热电缆这是一种特殊结构的五芯或六芯加热电缆。除由高分子PTC材料包敷的两根平行导线外，同方向还另布3-4根带绝缘护套的金属导线，外加金属铠装。用于传送电能。这种特殊的结构，使电缆的最长连续使用长度可超过1100米，因而可应用于输油输气道的伴热和油田井下伴热。

安全型加热电缆