控溫伴熱電纜原理

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自控溫電伴熱方案主要通過(guò)自控溫電伴熱線完成。自控溫電伴熱線由導(dǎo)電塑料和2根平行母線加絕緣層、金屬屏蔽網(wǎng)、防腐外套構(gòu)成。其中由塑料加導(dǎo)電碳粒經(jīng)特殊加工而成的導(dǎo)電塑料是發(fā)熱核心。當(dāng)伴熱線周?chē)鷾囟容^低時(shí)，導(dǎo)電塑料產(chǎn)生微分子收縮，碳粒連接形成電路使電流通過(guò)，伴熱線便開(kāi)始發(fā)熱；而溫度較高時(shí)，導(dǎo)電塑料產(chǎn)生微分子膨脹，碳粒逐漸分開(kāi)，導(dǎo)致電路中斷，電阻上升，伴熱線自動(dòng)減少功率輸出，發(fā)熱量便降低。當(dāng)周?chē)鷾囟茸兝鋾r(shí)，塑料又恢復(fù)到微分子收縮狀態(tài)，碳粒相應(yīng)連接起來(lái)形成電路，伴熱線發(fā)熱功率又自動(dòng)上升。由于整個(gè)溫度控制過(guò)程是由材料本省自動(dòng)調(diào)節(jié)完成的，其控制溫度不會(huì)過(guò)高也不會(huì)過(guò)低。因此電伴熱所具有的良好特性是其他伴熱系統(tǒng)所無(wú)法比擬的。

恒功率電纜結(jié)構(gòu)

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1.1 單相并聯(lián)式恒功率電熱帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

兩根平行的絕緣銅絞線作為電源母線，PTC特性發(fā)熱絲纏繞在骨架上，每隔一個(gè)發(fā)熱節(jié)長(zhǎng)度為母線交替連接，形成連續(xù)的并聯(lián)電阻。母線通上單相220V電源，各并聯(lián)電阻發(fā)熱。

1.2 單相并聯(lián)式恒功率電熱帶外觀：

A

B－芯線絕緣層氟塑料

C－骨架層

D－發(fā)熱絲

E－絕緣護(hù)套氟塑料

F－金屬屏蔽網(wǎng)

G－外護(hù)套氟塑料

2.1 三相并聯(lián)式恒功率電熱帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

三根并行絕緣銅絞線作為電源母線，每隔一個(gè)發(fā)熱節(jié)長(zhǎng)度依次與電源母線a-b-c-a-b-c交替循環(huán)連接，在每三相間形成連續(xù)的并聯(lián)電阻，母線接上三相380V電源，各并聯(lián)電阻發(fā)熱。

2.2三相并聯(lián)式三相電伴熱帶結(jié)構(gòu)

A－芯線

B－芯線絕緣層氟塑料

C－骨架層 compages

D－發(fā)熱絲

E－絕緣護(hù)套氟塑料

F－金屬屏蔽網(wǎng)

G－外護(hù)套氟塑料

3.1 串聯(lián)式電熱帶結(jié)構(gòu)原理及外觀

三根具有相同截面積，一定長(zhǎng)度的平行絕緣銅絞線為電源母線和發(fā)熱芯線，將其一端可靠短接，另一端接上380V電源，就形成了一個(gè)星形負(fù)載，根據(jù)焦耳一楞次定律：Q=0.24IRT電能轉(zhuǎn)化為熱能星形負(fù)載不斷放出熱量，形成一條連續(xù)的、發(fā)熱均勻的電伴熱帶。根據(jù)實(shí)際情況需要，電伴熱帶的三相（單相）可以各自分開(kāi)（分體式），也可以整合為一體。

1.三根恒功率串聯(lián)式電熱帶 2.雙根恒功率串聯(lián)式電熱帶 3. 單根恒功率串聯(lián)式電熱帶

A-線芯

B-母線絕緣層

C-外護(hù)套

D-金屬屏蔽網(wǎng)

E-加強(qiáng)（防）護(hù)套

伴熱電纜性能特點(diǎn)

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自控溫伴熱電纜性能特點(diǎn)

自控溫伴熱電纜加熱時(shí)能夠自動(dòng)限定電纜的工作溫度；自控溫伴熱電纜能隨被加熱體系的溫度變化自動(dòng)調(diào)整輸出功率而無(wú)需外加設(shè)備；電纜可以任意裁短或在一定范圍內(nèi)接長(zhǎng)使用，而上述性能不變；允許交叉重疊纏繞敷設(shè)而無(wú)過(guò)熱及燒毀之憂；伴熱管線溫度均勻，不會(huì)過(guò)熱，安全可靠；節(jié)約電能；間歇操作時(shí)，升溫啟動(dòng)快速；安裝及運(yùn)行費(fèi)用低；安裝使用維護(hù)簡(jiǎn)便；便于自動(dòng)化管理；無(wú)環(huán)境污染；使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

恒功率伴熱電纜性能特點(diǎn)

恒功率并聯(lián)電熱帶單位長(zhǎng)度的發(fā)熱量恒定，使用的電熱帶越長(zhǎng)輸出的總功率越大，管道維持溫度高。該電熱帶在現(xiàn)場(chǎng)也能按實(shí)際長(zhǎng)度任意剪切。此外，電熱帶因富有柔軟行可以很方便的緊貼在管道表面，電熱帶外層金屬屏蔽網(wǎng)可以防止靜電產(chǎn)生并安全接地，它不僅提高了電熱帶的整體強(qiáng)度，還起著傳熱和散熱的作用。

根據(jù)高分子PTC材料的組成不同，自控溫加熱電纜分為低溫型和高溫型兩類(lèi)。

市場(chǎng)上常見(jiàn)的有以聚烯烴為基材的65℃溫度等級(jí)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(jí)定義為加熱電纜所能有效應(yīng)用的最高環(huán)境溫度(MAXIMUMPIPE MAINTENANCE TEMPERATURE)。也可以理解為電纜能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定應(yīng)用并產(chǎn)生有效加熱功率輸出的最高環(huán)境溫度，超過(guò)規(guī)定溫度等級(jí)，一方面由于電阻增高，電纜本身的輸出功率很小，實(shí)際加熱效率很低。另一方面，長(zhǎng)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(huì)降低電纜的使用壽命和運(yùn)行可靠性。但短期間斷地暴露于超過(guò)溫度等極的溫度環(huán)境，也是可以的。因此，除上述溫度等級(jí)外，自控溫加熱電線，還有另一個(gè)溫度等級(jí)。如對(duì)于65℃溫度等級(jí)的電纜，該溫度等級(jí)為85℃，對(duì)于110℃溫度等級(jí)的電纜，為130℃，而對(duì)于150℃電纜，則為230℃。然而此時(shí)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(duì)于自控溫加熱電纜的溫度等級(jí)有著錯(cuò)誤的理解，認(rèn)為它是指加熱電纜的最高表面溫度，因此，出現(xiàn)了45.65,85和105℃溫度等級(jí)聚烯烴加熱的說(shuō)法。而實(shí)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(cè)試時(shí)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(lái)定義自控溫加熱電纜的溫度等級(jí)是不科學(xué)，也是不準(zhǔn)確的。我們需要記住的是，對(duì)于以聚烯烴為基材的加熱電纜其最高連續(xù)使用溫度應(yīng)不超過(guò)65℃。

按加熱輸出功率分類(lèi)

自控溫加熱電纜的輸出功率是指在環(huán)境溫度為攝氏10度條件下，單位長(zhǎng)度電纜的輸出功率。按加熱功率輸出分類(lèi)，自控溫加熱電纜有高中低三種類(lèi)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)用場(chǎng)所分類(lèi)

通用型加熱電纜：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(chǎng)合下的管網(wǎng)的加熱或伴熱。防爆增強(qiáng)型加熱電纜：是在通用型電纜的外層再?gòu)?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(lái)機(jī)械碰境。主要應(yīng)用于具有防爆要求的場(chǎng)所。

防腐防爆增強(qiáng)型：這種結(jié)構(gòu)的電纜是在防爆增強(qiáng)型加熱電纜的金屬網(wǎng)外層，再?gòu)?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(chǎng)所。 按電纜用途分類(lèi)

普通型加熱電纜：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(zhǎng)電壓降的影響，這種電纜的連接使用長(zhǎng)度一般不超過(guò)200米。

超長(zhǎng)型加熱電纜這是一種特殊結(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)，使電纜的最長(zhǎng)連續(xù)使用長(zhǎng)度可超過(guò)1100米，因而可應(yīng)用于輸油輸氣道的伴熱和油田井下伴熱。

安全型加熱電纜?這則一種三芯加熱電纜。在電纜中，在阻燃護(hù)套內(nèi)沿長(zhǎng)度方向另布一根監(jiān)視電線。監(jiān)視電線可隨時(shí)把沿線的輸出功率異常變化，過(guò)電流情況，局部損傷等信息及時(shí)傳送到中央控制室，便于及時(shí)了解沿線加熱情況，保證電纜的安全可靠運(yùn)行。

按適用電壓分類(lèi)

低電壓型：是指適用電壓范圍在12-36V之間的加熱電纜。這類(lèi)電纜一般加熱功率較低，連續(xù)使用長(zhǎng)度不超過(guò)10米。使用時(shí)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(chē)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(shuō)的自控溫加熱電纜均指這一類(lèi)電纜。在實(shí)際應(yīng)用中，120和250V電纜可互換，但120V加熱電纜的最大連續(xù)使用長(zhǎng)度通常為240V的一半。這類(lèi)電纜的連續(xù)應(yīng)用長(zhǎng)度通常不超過(guò)200米。

高壓型電纜：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(zhǎng)度通常大于500米。

系統(tǒng)組成

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任意型號(hào)規(guī)格伴熱電纜，如自限溫電熱帶，恒功率電熱帶等

防爆電源接線盒：用來(lái)保護(hù)電熱帶的安全接線，接頭的好壞關(guān)系到電伴熱系統(tǒng)的安全使用與使用壽命，通用的型號(hào)是FDZ

防爆中間接線盒：便于在電熱帶在復(fù)雜管線管路上的連接。在保證不超過(guò)最大使用長(zhǎng)度的前提下，亦可當(dāng)做電源接線盒使用，通用的型號(hào)是FIH和FTH等

尾端接線盒：自限溫電熱帶的一段連接電源，另外一段使用尾端接線盒進(jìn)行密封處理即可，或者使用熱縮套管，切忌不可將電熱帶兩段進(jìn)行連接，不可將兩根平行母線進(jìn)行連接FZH

防爆溫度控制器：利用熱電偶溫控探頭感測(cè)伴熱帶溫度，手動(dòng)精確控溫，PTC自限溫電熱帶可以不安裝，利用發(fā)熱絲進(jìn)行發(fā)熱的如恒功率電伴熱必須使用溫控器來(lái)限溫，通用型號(hào)BJW

鋁箔膠帶:用來(lái)擴(kuò)大電伴熱帶的受熱面積，增大聚熱絕熱范圍，提高伴熱效率

熱敏膠帶：用來(lái)給電伴熱系統(tǒng)起到固定的作用，一般是將電熱帶黏貼固定在伴熱管道或相關(guān)設(shè)備上，也有使用不銹鋼扎帶進(jìn)行固定

警示標(biāo)簽：在施工完畢后，黏貼在伴熱管線外表面，作為示意及通電示警 [1] 

伴熱電纜的安裝施工

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安裝施工是用好伴熱電纜的關(guān)鍵，安裝前仔細(xì)閱讀并由專(zhuān)業(yè)電工負(fù)責(zé)。安裝施工大體分為：

1.確認(rèn)是否具備安裝條件；2.安裝伴熱電纜及終端；3.安裝電源盒；4.測(cè)量絕緣電阻；5.接電源和開(kāi)關(guān)；6.通電實(shí)驗(yàn)；7.做電伴熱標(biāo)記；8.重復(fù)4，6；9.做保溫及防水；10.驗(yàn)收。

1)產(chǎn)品選型有誤或技術(shù)參數(shù)選擇偏低。

2)使用條件與設(shè)計(jì)選型依據(jù)不相符 。

3)假冒偽劣（低、中、高溫產(chǎn)品外表很難鑒別）產(chǎn)品銷(xiāo)售商欺騙用戶(hù)所致。

1)嚴(yán)格按本 “指南”，初步設(shè)計(jì)和產(chǎn)品選型；

2)目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)能達(dá)標(biāo)的制造廠家僅1-2家，特種PTC制造廠家僅蕪湖科華一家。選擇特種專(zhuān)利產(chǎn)品，認(rèn)準(zhǔn)品牌，選擇產(chǎn)品。

技術(shù)指標(biāo):

1、標(biāo)準(zhǔn)顏色:紅色

2、溫度范圍:最高工作溫度130±5℃；最高曝露溫度150℃；最高承受溫度:改良性聚烯烴105℃、阻燃聚烯烴105℃、含氟聚烯烴180℃、全氟材料205℃

3、施工溫度:最低-40℃

4、熱穩(wěn)定性:由10℃至149℃間來(lái)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℃時(shí)為38.5mm；-30℃時(shí)為49.0mm

6、絕緣電阻:電纜長(zhǎng)度100m，恒溫水域75℃時(shí)；測(cè)試絕緣電阻最小值20MΩ，有屏蔽或防爆防護(hù)型，室溫20℃時(shí)用2,500VDC在屏蔽層與導(dǎo)電線芯之間搖試1分鐘，絕緣電阻最小值為1200MΩ。