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1、电伴热带工作原理1、 概述自控温电伴热带（或称自限温电热带）。它是一种电热功率随系统温度自调的带状限温伴热器。即电缆本身具有自动限温，并随着被加热体系的温度变化能自动调整发热功率的功能，以保证工作体系始终稳定在设定的最佳操作温区正常运行。1.1 工作优点加热时能够自动限定电缆的工作温度；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。1.2 工作优点自控温电伴热带在用于防冻和保温时，具有如下优点：伴热管线温度均匀，不会过热，安全可靠；节约电能，稳态时，功率较小；间歇操作时，升温启动快速；安装
2、及运行费用低；安装使用维护简便；便于自动化管理。2、 PTC工作原理2.1 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材料是半晶离聚物与炭黑的共混物。2.2 工作原理自控温电伴热带的电热元件，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
3、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。2.3 工作性能2.3.1 功率自调性能自控温电伴热带的电热功率是随温度升高而自动减少，或随温度降低自动增大，同时电阻达到极大时，电热功率就趋于极小，温度便升到了高限， 这就是电缆的自限温特性。限温伴热是指电缆能在温度高限以下
4、某温区进行伴热的过程。2.3.2 PTC 记忆性能自控温电伴热带的电阻随着温度升高而增大，在降温时若电阻能沿着原升温路线返回原来的起点，便是具有 PTC记忆性能。 具有记忆性能的电缆才能长期反复使用。2.3.3 温度均匀性能自控温电伴热带的芯带是由大量的纤细导电网络形成的PTC并联单元组成。 当伴热管道任何区段出现料温及能耗波动时，所在部位的各个 PTC元都能直接感温并独立做出响应。即时朝着消除波动的方向自动调整各自的输出功率，温度低了功率调大， 温度高了功率调小， 并按温度波动的幅度大小， 给出功率调幅的大小，以维持整个系统各区段的运行温度均匀稳定。这是一种微区跟踪，全线同步，全自动的伴热保
5、温过程。3、 主要参数定义3.1 标称功率标称功率是指在额定工作电压下，在一定保温层内以电缆伴热的管道温度为 10时，每米温控伴热电缆输出的稳态电功率。3.2 温控指数温控指数是指温度每升高1时，电缆输出功率的下降值，或温度每降低 1时，电缆输出功率的增加值（一般给出最低值）。3.3 最高维持温度在用一定型号的电缆伴热某一体系时，能使体系维持到的最高温度称为该种型号的电缆的最高维持温度。维持温度是一个相对参数，它与保温体系的热损失大小有关，与伴热电缆的最高表面温度有关。 在使用中如设计得当， 可以使体系温度维持在从最高表面温度到环境温度之间的任何温度。3.4 最高曝露温度曝露温度是指外部热源施
6、加在电缆上的温度。曝露温度高于一定温度后， 将开始损坏电缆的电热性能。这个温度是温控伴热电缆所能承受的最高温度，称为最高曝露温度。3.5 最高表面温度指在良好的隔热条件下， 在额定电压下工作的伴热电缆表面所能达到的最高电热温度。 这一参数对有易燃物料和易爆气氛的场合是重要的。3.6 最大使用长度在单一电源的额定工作电压下，伴热电缆有允许使用的电大长度限制，这个长度为最大使用长度。最大使用长度与额定电压、功率、规格及环境温度有关。如果使用需要超过最大使用长度，应当另接电源。电伴热设计说明电伴热适用范围 : 适用于工业与民用建筑等行业众多场合, 金属管道及设备工艺装臵的保温和防冻。由于电伴热工程目
7、前暂无国家(或行业 ) 规范( 程) 和产品标准可遵循，所以安装和调试应在供货方的指导下或严格遵循本手册及有关国家标准、图集和有关安全规范进行。电伴热的设计和安装要求：由于电伴热的电热带是安装在绝热层和管道( 或设备 ) 外壁之间，利用电热来补充输贮过程中所散失的热量，以维持在一定的温度范围内，达到保温和防冻的目的。所以电伴热仍需有绝热层、防潮层和保护层。 绝热层的材质、 厚度和结构的选择应先按保温和防结露要求的绝热层厚度计算和选择电热带功率，当功率过大时，再增加绝热层厚度。用于保温为目的的绝热设防潮层。只有在确保夏季管道、 设备表面不结露的情况下才可不设防潮层。保护层的设臵要求与非电伴热保护
8、层的设臵要求相同。电热带分自控温和恒功率两种。（1）自控温电热带是由导电聚合物和两条平行金属导线及绝缘层构成。其特点是导电聚合物具有很高的电阻正温度系数特性，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。 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度点及烧坏之虑。一般情况下， 可不配温度控制器， 仅在温度控制精度要求很高场合才配温控器。温控器的选择和安装要求与恒功率电热带相同。自控温电热带分屏蔽型和加强型。 腐蚀区应采用加强型。在保温层内金属管道上放热量曲线见电伴热编制说明( 一) ； 电热带规格及技术特性见科阳产品样本；电器保护开关的选用见电
9、伴热编制说明（二）。（2）恒功率电热带是以金属电阻丝或专用碳纤维束串联或并联与导电线芯及绝缘材料结合而制成，由于其输出功率恒定， 温度积累必须采取通断电控温，因此使用时必须配臵温控器，不允许交叉、重叠及任意接长、剪断使用，否则会出现过热、过载、燃烧等恶性事故，因此恒功率电热带常用于非重要(非防爆 ) 场合，功率需要较大、温度较高的加热场合。电伴热设计方案散热量计算散热量计算有两种方法：一是查表法；二是按公式直接计算法。（1）查表法首先根据需要伴热的维持温度(T0) 和环境最低气温 （Ta）计算温差：t=T0-Ta 8-1 根据 t 查金属管道散热量(QB)表 5 或设备散热量 (QP)表 1
10、根据查得的 QB或 QP按下式计算出实际的散热量(QTB或 QTP ）管道 QTB=fQB （8-2）平壁设备 QTP=fQP （8-3）式中： T0需要电伴热维持温度（）即金属管道或设备的表面温度。Ta极端平均最低环境气温（），查全国各地气象参数表，室内有空调的按室内空调最低温度计算。QTB管道实际需要伴热量（W/m ）QTP平壁设备实际需要伴热量（W/m2 ）f 绝热材料修正系数（查表3）（2）直接计算法式中： T0需要电伴热维持温度（）即金属管道或设备的表面温度。Ta极端平均最低环境气温（），查全国各地气象参数表，室内有空调的按室内空调最低温度计算。QTB管道实际需要伴热量（W/m ）Q
11、TP平壁设备实际需要伴热量（W/m2 ）f 绝热材料修正系数（查表3）确定电热带的功率及长度根据散热量及维持温度选择相应系列的电热带，其最高维持温度必须高于介质维持温度。 单位长度散热量小于或等于电热带额定功率时，电热带长度等于管道长度乘以1.1 1.2 的未预见系数。单位长度热损失大于电热带额定功率时（即比值大于1 时），用以下方法修正：a、采用两条或更多条的平行电热带敷设，电热带长度为管道长度根数。b、采用卷绕法敷设，根据散热量与电热带功率的比值，查管道电热带缠绕安装图得到卷绕的螺距，并按此敷设。 电热带长度为管道长度比值。（安装空间比较紧张的场合不宜采用此法）。c、增加绝热层材料的厚度或
12、选用导热系数较低的绝热材料。d、管道零配件所需的电热带长度。法兰加上两倍法兰盘直径的长度；金属管架加上管架与管道接触长度的 23 倍；预留电源接线长约1 米；中间接线盒和尾端各预留 1 米；每个阀门加上每米管道需要的电热带长度阀门系数（阀门系数见表2）。计算出有关管道零配件所需电热带长度之和，再加上被伴热管道的电热带长度，其总和即为整个系统所需电热带的总长度。电热带选型在选择电热带产品时， 应综合考虑各种因素， 如适用性、 经济性、供电条件等，具体方法如下：a、根据管道维持温度及偶然性的最高操作温度选定电热带的耐温等级和发热温度等级。b、根据管道单位长度的散热量或设备单位面积上的散热量来确定所
13、需电热带的单位功率和长度。c、根据不同使用环境来确定所需电热带产品的结构型式，一般场合下选用屏蔽型，有腐蚀性物质的场合选用加强型。2.4 相关的电气设计设计电热带配电系统时，电热带应与过载、短路、漏电保护和温度保护装臵配合，并应符合我国有关电气规范要求。（1）单一电源电热带长度定义如下图：单一电源自控温电热带最大使用长度与过流保护开关的容量关系可查电伴热编制说明（二）。当实际过流保护开关容量介于两档之间时，应选用容量大的一档。（2）电路设臵安全保护每条电热带线路应采用30mA对地漏电开关做电气保护。特别是在防爆区、 危险区或腐蚀区， 和管道需要经常维修和电热带易受到机械损坏的区域。（3）Xhp
14、dx 配电箱是用于科阳电热带工程的标准配电箱，采用挂式或箱体结构，电源电缆进口在箱底部，防护等级IP54，内装有主断路器。分路漏电保护断路器，也可根据特别需要，配报警装臵及温控器。（详情见相关的电气配电箱样本）产品选型注意事项：（1）无论是否防爆场合，都应严格选用加强型产品或屏蔽型产品，应根据现场应用条件的宽严要求，可以选择双层不阻燃（-P/J ）、双层阻燃（ -Pz/Jz ）、双层不燃（ -Pf/Jf）产品或无防腐要求选择屏蔽型（-P、-Pz、-Pf ）产品。（2）根据（低、中、高温）产品最高维持温度下降155后仍需要设计的维持温度的电热要求，以及被电热介质的允许最高维持温度。确定产品温度（
15、高、中、低）等级的选型。（3）根据使用条件及产品的起始电流值的大小，确定控制器件参数。起始电流的说明：特别指出的是起始电流的高低不是判定性能稳定的技术指标，因为它无法独立进行比较。起始值受影响的因素较多，故业内专家引进了起始值和稳态值的“比值” 才较为贴切的反映了产品的性能，但它是一项当产品大量采用时对控制线路及开关容量的一项应用参数，而起始电流值与该产品稳态电流值的比值是一项影响辅助设施的经济指标。 电热带这项指标尚无国际国内标准值。国内外各厂家确定产品起动电流值为接通电源后某一时间值的电流值，时间越长，起动电流越小，同时起动电流又与该产品的发热温度、标称功率（ w/m10）, 和使用环境温
16、度高低、工作电压有关。电热带发热温度低，标称功率小，使用温度高、工作电压低，起动电流小。电热带发热温度高，标称功率大，使用温度低、工作电压高，起动电流大；以上定性规律，国际上根本无法以产品起动电流的大小来作为判别产品优劣这一说法，而是视其起动电流值与稳态工作电流值的比值来合理选用控制器件的（开关容量及熔断器的容量大小）一项重要依据。 一般以 2-5 倍为好，下限比值优于上限比值。中温屏蔽自控温电热带比较合适，并从产品样本查出10 （4）根据产品的最低环境使用温度，导电线芯截面大小、标称功率大小和最大使用长度以及过载保护器的容量大小校核安全负载，确定产品的实际使用长度，一般情况参阅编制说明（二）中表 4，但该表 4 同一型号产品的导线截面可能是不一样的，因此在该表允许最大使用长度的情况下同时也应满足产品合格证上标明的最大使用长度范围内方可，如果编制说明（二）表4 中产品的使用长度大于该产品合格证标示的长度应与制造商联系、咨询，不得未经核算即擅自确定最大使用长度。（
