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自控温电伴热带
  • 发布日期:2020-05-31      浏览次数:416
    • 自控温电伴热带

      (也称温控电伴热带电缆)的工作原理

      温控电伴热带电缆由导电高分子复合材料(塑料)和两根平行金属导线及绝缘护套构成的扁形带状电缆。其特性是导电高分子复合材料具有正温度系数“PTC”特性,且相互并联,能随被加热体系的温度变化自动调节输出功率,自动限制加热的温度。“PTC”特性即正温度系数效应,是指材料电阻率随着温度升高而增大,并在一定温度区间电阻率急剧增大的特性。温控伴热电缆可以任意截短或在一定范围内接长使用,并允许多次交叉重叠而无高温热点及烧毁之虑。因此温控伴热电缆优点是:

      温控电伴热带电缆相应被伴热体系具有自动调节输出功率,因此不会因自身发热而烧毁,却因实际需要热量进行补偿,因此为新一代节能型恒温加热器。

      低温状态快速启动,温度均匀,每一局部皆可因其被伴热处的温度变化自动调节。

      安装简便,维护简单,自动化水平高,运行及维护费用低。

      安全可靠,用途广,不污染环境,寿命长。

      PTC工作原理

      1.PTC效应及PTC材料

      PTC效应即正温度系数效应,是特指材料电阻率随着温度升高而增大,并在一定温度区间电阻率急剧增大的特性。具有PTC效应的材料称为PTC材料,本电缆的高分子PTC材料是半晶 高聚物与炭黑的共混物。

      2.PTC工作原理

      温控电伴热带电缆的电热元件,是在两根平行金属母线之间均匀的挤包一层PTC材料制成的芯带。PTC材料经熔融挤出、冷却定型之后,分散其中的炭微粒形成无数纤细的导电炭网络。当它们跨接在两根平行母线上时,就构成芯带的PTC并联回路。电缆一端的两根母线与电源接通时,电流从一根母线横向流过PTC材料层到达另一根母线形成并联回路。PTC层就是连续并联在母线之间的电阻发热体,将电能转化成热能,对操作系统进行伴热保温。当芯带温度升到相应的高阻区时,电阻大到几乎阻断电流的程度,芯带的温度将达到高限不再升高(即自动限温)。与此同时,芯带通过护套向温度较低的被加热体系传热,达到稳态时单位时间传递的热量等于电缆的电功率。电缆的输出功率主要受控于传热过程以及被加热体系的温度。

      2特性

      自控温电热带、自限温电热带具有自动控温和自动限温的特性体现在:

      它是由导电聚合物(塑料)和两根平行金属导线及绝缘护层构成。其特点是导电聚合物具有很高的正温度数"PTC"特性,可以任意截短或在一定范围内接长使用,并允许多次交叉重叠而无高温热点及烧毁之虑.因此上述带状恒温加热器是其适应被加热体系,而传统的恒功率加热器是其影响被加热体系.故此种自控温电热带实际优点是:

      * 电热带相应被伴热体系具有自动调节输出功率,因此不会因自身发热而烧毁,却因实际需要热量进行补偿,故为新一代节能型恒温加热器。

      * 低温状态、快速起动,温度均匀,因每一局部皆可因其被伴热处的温度变化自动调节。

      * 安装简便、维护简单、全天服务,自动化水平高,运行及维护费用低。

      * 安全可靠、用途广、不污染环境、寿命长。

      (1)功率-温度特性

      低温型自控温电伴热带功率特性图

        低温型自控温电伴热带功率特性图

      该特性是模拟管道伴热保温条件下测定的。随体系温度的增加,功率大致呈线性下降,其斜率为体系温度每改变一度时电热带功率的减少量,它反映了功率随温度自动调节的能力。应当指出,电热带的功率是稳定态参数,影响的因素较多,不能简单地用电流乘以电压加以计算。

      (2)zui高维持温度

      用电热带伴热某一体系,若单位时间内电热带向体系传递的热量等于体系向环境传递的热量,体系的温度便得以维持不变。

      (3)zui高承受温度

      中温型自控温电伴热带功率特性图

        中温型自控温电伴热带功率特性图

      电热带能承受低于一定温度的外部热源的影响,高于此温度后,功率会缓慢下降而且是积累性的。因此,使用中不要超过电热带的zui高承受温度。本参数是选择电热带的主要参数之一。

      (4)zui高表面温度

      在隔热良好的密闭容器内放放足够长度的电热带,在额定电压下达到的zui高温度为电热带的zui高表面温度。这一参数对有易燃物料或有易爆气体的场合是重要的。

      (5)zui大使用长度

      电热带可以任意剪短使用,但只能在一定长度范围内任意接长;换言之,不得超过zui大使用长度。zui大使用长度与额定电压、功率规格及使用时zui低环境温度有关。如果要求使用的长度超过电热带的zui大使用长度,应当另接电源或使用特殊规格的特长型伴热电缆。

      3特点

      我国工艺管线和罐体容器的伴热大多采用传统的蒸气或热水伴热。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zui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,是取代蒸汽或热水伴热的技术发展方向,是国家重点推广的节能项目。

      4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)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。

      有的项目,无论是一次性投资,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。

      5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。

      主要应用场所举例如下:

      (1)、石油管线防凝、解蜡和伴热保温。

      (2)、油田井口采油树的伴热防凝,提高产量。

      (3)、化工管道、罐体、仪表管线的伴热保温。

      (4)、海上石油平台输油管线伴热和水管防冻。

      (5)、油轮和船舶管线、容器的伴热保温。

      (6)、发电厂重油管道的伴热保温和水管的防冻。

      (7)、间歇输送介质管道的升温和伴热保温。

      (8)、需要严格控制介质温度管线的伴热保温。

      温控伴热电缆由导电高分子复合材料(塑料)和两根平行金属导线及绝缘护套构成的扁形带状电缆。其特性是导电高分子复合材料具有正温度系数”PTC”特性,且相互并联,能随被加热体系的温度变化自动。

      安装简便,维护简单,自动化水平高,运行及维护费用低。

      7技术指标

      1、电缆结构:内层导电热塑料、外层为双层阻燃聚烯烃并带有屏蔽层

      伴热带通用包装方式

        伴热带通用包装方式

      2、温度范围:

      zui高暴露温度85℃,zui高表面温度85℃

      zui高维持温度65℃,zui低使用温度-60℃

      3、施工温度: zui低:-5℃

      4、热稳定性:由10℃至99℃间来回循环300次后, 电缆发热量维持在90%以上。

      5、弯曲半径:20℃室温时为25.4mm,-30℃低温时为35.0mm

      8选型方式

      伴热带主要分为低温型和中温型,配合恒功率高温电热带以及铠装MI电缆统称为电伴热。如何正确地为一个项目工程选择一款合适、省点、节能、高效并且使用寿命长的电伴热带呢?

      首先要从选型方面,就拿管道来距离。某个管道需要防冻,5度以上不结冰, 那么只要是在常温环境下,都可以选用低温自限温电热带,若是低温条件非常低,可以适当地调整安装比例,以达到合适的热补偿热平衡;再如某个管道需要保温,本身管道介质有温度,需要使用电伴热带来给管道提供热损失维持热量,那么就可以选用中温和高温的恒功率伴热带。以上两点都比较好理解。比较麻烦的是加热方面,众所周知,电伴热带顾名思义,以伴热为主加热为辅的一种可发热电缆。加热功能稍弱,长期出于满负荷运行会降低其使用寿命。这就需要使用MI加热电缆,一种铠装电缆,zui高耐温可达1000度,每米功率根据理论热量损失来进行定制,这种电伴热带甚至可以放入水中使用。

      选择一个正确的型号,对日后安全使用、节能减排、高效作业都有一定的帮助,使用寿命也将控制在理论范围。

      9分类

      按温度分

      根据高分子PTC材料的组成不同,自控温伴热带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zui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zui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zui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zui高连续使用温度应不超过65℃。

      按功率分

      自控温伴热带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,自控温伴热带有高中低三种类型。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/米的为中等功率加热电缆;而加热大于65瓦/米的为高功率加热电缆。

      按应用分

      通用型伴热带: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。

      按用途分

      普通型伴热带: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。

      超长型伴热带: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zui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。

      安全型伴热带:这是一种三芯加热电缆。在电缆中,在阻燃护套内沿长度方向另布一根监视电线。监视电线可随时把沿线的输出功率异常变化,过电流情况,局部损伤等信息及时传送到中央控制室,便于及时了解沿线加热情况,保证电缆的安全可靠运行。

      按电压分

      低电压型:是指适用电压范围在12-36V之间的伴热带。这类电缆一般加热功率较低,连续使用长度不超过10米。使用时需严格遵守电压要求,否则,可导致电缆着火等意外事故。应用范围主要为民用保健品及车船用加热坐椅等。

      中电压型:是指适用电压在100-660V之间的加热电缆。我们一般所说的自控温伴热带均指这一类电缆。在实际应用中,120和250V电缆可互换,但120V加热电缆的zui大连续使用长度通常为240V的一半。这类电缆的连续应用长度通常不超过200米。高压型伴热带:是指适用电压在380-650V之间的加热电缆。它们主要为前面所提及的5-6芯加热电缆。连续应用长度通常大于500米。

      品名

      型 号

      标称功率( W/m .10 ℃ )

      zui高维持温度

      ( ℃ )

      zui高承受温度( ℃ )

      zui高表面温度( ℃ )

      zui低安装温度( ℃ )

      低温通用型电热带

      DXW

      10-35

      ≤70

      105

      ≤80

      -40

      低温宽型电热带

      DXKW

      10-35

      ≤70

      105

      ≤80

      -40

      中温通用型电热带

      ZXW

      15-45

      ≤105

      135

      ≤110

      -40

      中温宽型电热带

      ZXKW

      15-45

      ≤105

      135

      ≤110

      -40

      高温通用型电热带

      GXW

      25-70

      ≤135

      155

      ≤140

      -40

      高温宽型电热带

      GXKW

      25-70

      ≤135

      155

      ≤140

      -40

      采暖用自控温电热带

      CNXW

      10-25

      ≤70

      105

      ≤80

      -40

       

       

     
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