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    伴熱電纜原理優點

    伴熱帶概述


    我國工藝管線和罐體容器的伴熱目前大多采用傳統的蒸汽或熱水伴熱。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***合理的工藝溫度,它是一種高新技術產品。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,熱水伴熱的 技術發展方向,是國家要點推廣的節能項目。

    伴熱帶原理


    電熱帶接通電源后(注意尾端線芯不得連接),電流由一根線芯經過導電的PTC材料到另一線芯而形成回路。電能使導電材料升溫,其電阻隨即增加,當芯帶溫度升至某值之后,電阻大到幾乎阻斷電流的程度,其溫度不再升高,與此同時電熱帶向溫度較低的被加熱體系傳熱。電熱帶的功率主要受控于 傳熱過程,隨被加熱體系的溫度自動調節輸出功率,而傳統的恒功率加熱器卻無此功能。

    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。

    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??;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。

    使用伴熱帶效益分析


    自控溫電伴熱因本省根據敏感管壁(介質)的溫度而自調發熱量,是一種節能措施。應用***廣泛的自控溫電伴熱線每米用電量為15W。管道全長為1000m,每小時用電量為1000×15/1000=15KW.h。當管道溫度達到維持溫度上限時,電伴熱的發熱量將逐漸減少,輸出功率亦隨之下降,從而電伴熱的耗電量一般為額定功率的60%;廠用電價按0.60元/ KW.h計,運行日為100天(2400小時),則每年正常耗電費用為:(15×2400)×0.60×60%=12960元,自控溫電熱帶與溫控器配合使用時,不但可以準確維持管道或加熱體的介質溫度,還可以大大的降低運行費用成本。

    恒功率電熱帶單位長度的發熱量恒定,使用的電熱帶越長輸出的總功率越大。應用***廣泛的恒功率電伴熱線每米用電量為20W。管道全長為1000m,每小時用電量為1000×20/1000=20KW.h。當管道溫度達到維持溫度上限時,輸出功率隨之進入穩定,從而電伴熱的耗電量保持不變;廠用電價按0.60元/ KW.h計,運行日為100天(2400小時),則每年正常耗電費用為:(20×2400)×0.60=28800元,恒功率電熱帶與溫控器配合使用時,也可準確維持管道或加熱體的介質溫度。

    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。

    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 ***xj****、***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。

    常用電伴熱的分類


    常用電伴熱針對不同的管道(罐體)可分為以下幾種:

    1. 自限溫(自控溫)電熱帶,此電熱帶隨溫度升高電阻變大功率變小,由于其啟動時電流較大,所以使用長度一般不超過100米,電熱帶可隨意剪切,電熱帶無論多長,通上額定電壓都能發熱。

    2. 并聯式電熱帶,此電熱帶兩根(或三根)平行的絕緣銅絞線作為電源母線,PTC特性發熱絲纏繞在骨架上,每隔一個發熱節長度為母線交替連接,形成連續的并聯電阻,此電熱帶使用長度10-800米左右。

    3. 串聯式電熱帶,此電熱帶將三根具有相同截面積,一定長度的平行絕緣銅絞線為電源母線和發熱芯線,將其一端可靠短接,另一端接上380V(或設計的電壓)電源,就形成了一個星形負載,根據焦耳一楞次定律:Q=0.24IRT電能轉化為熱能星形負載不斷放出熱量,形成一條連續的、發熱均勻的電伴熱帶。根據實際情況需要,電伴熱帶的三相(單相)可以各自分開(分體式),也可以整合為一體。此電熱帶使用長度不能太短,一般使用500-2500米左右。

    4. 高溫電伴熱帶,此電熱帶由玻璃纖維或其它耐高溫材料制成,耐溫300℃以內,長度1-50米不等(由于其不可隨意剪切,需找專業廠家設計)。

    5. 硅橡膠電熱帶,此電熱帶可用于潮濕的、無爆炸性氣體場所工業設備或實驗室管箱,罐體和槽池,油桶(箱)的加熱、伴熱和保溫,電熱帶長度1-15米(由于其不可隨意剪切,需找專業廠家設計)

    6. MI電纜,此電熱帶是金屬線芯(發熱體)、線芯周圍緊密的環繞著礦物質氧化鎂(絕緣層)及經過多次拉制過的金屬管(通常是銅、鋼或是不銹鋼等)構成,連續工作溫度可達250-590℃,短期工作溫度可至1083℃,使長度18-680米(由于其不可隨意剪切,需找專業廠家設計)。

    電伴熱帶的選型


    在實際工程中如何選擇電伴熱帶,要具體情況具體分析,不宜按油田區塊劃分,都選恒功率電伴熱帶,或都選自控溫電伴熱帶,要從技術經濟角度綜合考慮,建議參照以下選型原則。

    (1)在氣分離緩沖罐及天然氣分離器組成的油氣分離區,地面油管道、油氣分離緩沖罐排污管道、天然氣分離器、液位計比較集中,對控制溫度也較嚴,可以采用恒功率電伴熱帶,其中液位計采用單相恒功率電伴熱帶,其他采用三相恒功率電伴熱帶,這樣可以用一套防爆配電箱、溫控器進行統一控制,但配電箱、接線盒、溫控器須***符合防爆要求。

    (2)給水箱、給水管道一般遠離防爆區,被伴熱體不太集中,溫度控制要求不高,只要使水溫始終維持在一定范圍內即可達到設計要求。因此,若采用自控溫電伴熱帶,可以省去電伴熱配件如配電箱、溫控器等。

    (3)在閥門彎頭較多區域,可能出現交叉重疊式安裝,因而不適宜安裝恒功率電伴熱帶(有單***的電加熱絲層),易選用自控溫電伴熱帶。

    (4)從設計、安裝角度講,恒功率電伴熱帶一般受節長限制, 若切割時未能找準一個節長,則該部分伴熱帶不起作用,這不***影響管道的伴熱效果,同時也造成成浪費;而自控溫電伴熱帶可隨意切割,能確保電伴熱完整。

    溫控伴熱電纜的簡易測試方法


    依據IEC1423標準向廣大用戶推薦以下簡易測試方法:

    1. 起動電流(is)或始動電流 設備:萬用表、電源、插座(***好帶開關),溫度測試儀

    測試步驟:

    (1) 取1米長電纜(取3-4厘米作線頭),電纜一頭用絕緣帶封頭,一端要將導線剝出接插頭。

    (2) 在線路上串聯萬用表并調到(A-)10A檔。

    (3) 接通電源并讀出瞬間***大電流值即電纜在當時溫度環境下空氣中的。

    2. 標稱功率 設備:萬用表、電源、插座(***好帶開關),溫度測試儀、不銹鋼水杯、保溫材料

    (1) 取1米長電纜(取3-4厘米作線頭),接法同上。

    (2) 水杯盛滿水,把電纜纏繞在水杯上并保好保溫,使電纜通電后體系溫度保持不變5分鐘。

    (3) 接通電源,讀出穩態(即電流值保持不變)電流值,記錄溫度,測量電源電壓。

    (4) 計算功率:P=UI 單位W/M

    上述方法簡單易做,但不準確,***供參考。但在相同溫度及環境條件下,可對不同廠家,相同規格,相同功率的電熱帶等產品進行對照、比較。

    3. 絕緣電阻

    取3米長電纜,用DC,2.5KV兆歐表測量。沒有金屬編織的電纜,試驗時應浸入水中,電壓應施加在兩根導體連在一起對水之間,兆歐表要均勻搖至1分鐘再讀數。絕緣電阻不小于500ΩM

    電伴熱電纜的伴熱方式


    1、自控溫電伴熱的核心材料PTC半導電塑料,其電阻值隨溫度的升高而相應的增加,但是當溫度上升到一定的數值時(這個溫度值即為門檻溫度,事實上它是可以根據需要進行調節大小的),電阻突然劇增,從而阻斷電流停止加熱;當溫度低于門檻溫度時,PTC材料的電阻自動下降導通電流,繼續加熱。從而使系統維持在一個穩定的溫度值。 基本型自調控電伴熱線(伴熱電纜)由PTC芯帶和絕緣層組成。將PTC材料厚度均勻、連續地擠包(或纏繞)在平行的金屬線芯(亦稱母線)上,制成的扁型帶即為PTC芯帶。在他的外面包裹一層聚乙烯高分子或聚氯乙烯絕緣層。而當環境有強化或耐腐蝕要求時,可以加一層編織層或氟聚合物外被。芯帶一端的兩根導電母線與電源接通時,電流便從一根母線橫向流過并聯的PTC材料層到達另一根母線,構成并聯回路。一定長度的芯帶在一定的溫度下有一定的電阻,并具有PTC特性。電流流經并聯的PTC材料層時產生焦耳熱,使芯帶發熱升溫。同時芯帶的熱量通過電纜絕緣層向溫度低的被加熱體系傳遞,以補償體系向環境散失的熱量。

    2、恒功率型電伴熱帶在通電后功率輸出是一直恒定的,不會隨外界環境、保溫材料、伴熱的材質變化而變化,而其功率的輸出或停止通常由溫度傳感器來控制。

    A:并聯式恒功率電伴熱帶其電阻絲是并聯連接方式,其工作時是靠電阻絲發熱對管道進行加熱。

    原理:兩根相互平行的度鎳銅絞線包覆在氟化物絕熱層中,作為電源母線,并且在內絕熱層外纏繞鎳鉻合金電熱絲,每隔一個固定距離即將電熱絲進行焊接,形成一個連續的并聯電阻,當電源銅母線通電以后,各并聯電阻隨之發熱,即形成一個連續發熱的電熱帶,可任意剪切。

    B:串聯式恒功率電伴熱帶其電阻絲是串聯連接方式,其工作時是靠電阻絲發熱對管道進行加熱。

    原理:串聯式電伴熱帶是由絕緣銅絞線為電源母線,即為發熱芯線。具有一定內阻的芯線通過電流芯線就會產生焦耳熱量(焦耳--楞次定律Q=0.24IS2^;Rt),其大小與電流平方、芯線阻值和通過時間成正比。因此串聯式電伴熱帶隨著通電時間的延續,源源不斷的發出熱量,形成一條連續的、均勻發熱的電伴熱帶。串聯式電伴熱帶芯線電流相同、電阻相等,所以整根電伴熱帶首尾發熱均勻,其輸出功率恒定不受環境溫度和管道溫度影響。

    3、礦物絕緣加熱電纜是一種以金屬作為外護套,電熱材料作為發熱元件,氧化鎂粉作為絕緣的特殊加熱電纜。礦物絕緣加熱電纜的熱發熱量與工作電壓、發熱芯的截面及電纜的長度有關。

    自控溫伴熱電纜原理


    自控溫電伴熱方案主要通過自控溫電伴熱線完成。自控溫電伴熱線由導電塑料和2根平行母線加絕緣層、金屬屏蔽網、防腐外套構成。其中由塑料加導電碳粒經特殊加工而成的導電塑料是發熱核心。當伴熱線周圍溫度較低時,導電塑料產生微分子收縮,碳粒連接形成電路使電流通過,伴熱線便開始發熱;而溫度較高時,導電塑料產生微分子膨脹,碳粒逐漸分開,導致電路中斷,電阻上升,伴熱線自動減少功率輸出,發熱量便降低。當周圍溫度變冷時,塑料又恢復到微分子收縮狀態,碳粒相應連接起來形成電路,伴熱線發熱功率又自動上升。由于整個溫度控制過程是由材料本省自動調節完成的,其控制溫度不會過高也不會過低。因此電伴熱所具有的良好特性是其他伴熱系統所無法比擬的。


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