管道自控溫電伴熱施工技術

劉利梅

(中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司，山西太原 030024)

1 概述

工程中處于露天、屋頂、開放、半開放的非采暖空間的管線如果不采取相應措施，在冬季嚴寒氣候下，存在被凍壞的危險，因此應采取有效的措施維持管道內流動介質的溫度。管道電伴熱技術就是為了維持消防及給排水用水的溫度，防止水管凍壞或凍裂而采用的一種施工技術，補充管道在低溫環境下的熱損失，達到維持管道溫度的目的。

2 工作的優點

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)自控溫電伴熱帶節約電能，穩態時，功率較小。3)相對于蒸汽伴熱，電伴熱節省鋼材、節約水資源，無泄漏，有利于環境保護。4)能解決蒸汽和熱水伴熱難以解決的問題，如長輸管道的伴熱，窄小空間的伴熱;無規則外形的設備(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。5)電伴熱設計工作量小，施工方便簡單，維護工作量小。6)效率高，能大大降低能耗。

3 工藝原理

管道保溫防凍的目的就是補充由于管道外殼內外溫差引起的熱散失。要達到管道防凍保溫的目的，只需要提供給管路損失的熱量，保持管道內流體的熱量平衡，就可維持其溫度基本不變。管道電伴熱系統就是提供給管路損失的熱量，維持其溫度基本不變。

電伴熱帶電纜是由導電高分子復合材料(塑料)和兩根平行金屬母線及絕緣護套構成的扁形帶狀電纜(見圖1)。

圖1 伴熱帶結構圖

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(見圖2)。由于整個溫度控制過程是由材料本身自動調節完成的，其控制溫度不會過高也不會過低。因此自調控電伴熱系統能夠準確、方便地起到保溫、防凍的作用。

圖2 導電塑料的自控原理

4 施工工藝

安裝準備→電伴熱帶安裝→電氣連接→中間驗收→保溫層安裝→檢查及調試。

4．1 施工前準備工作

1)管道系統:管道系統已施工完畢，并且按相關安裝規范試壓驗收完畢;管道及支吊架防銹防腐涂層已干透;檢查管道外表面確認無毛刺、銳角，以免在安裝時對電纜造成損壞;管道穿墻處預留好電纜穿墻套管，套管位置與數量根據該處穿越電纜位置數量確定。2)電伴熱帶和配件:檢查電熱帶表面有否破損;電熱帶的絕緣性能良好(要求用搖表在1 000 VDC測試時絕緣電阻為不小于20 MΩ);電熱帶與所有配件的型號與設計要求一致。

4．2 電伴熱帶的安裝

電伴熱帶安裝有單路、雙路及多路。由電源連接處開始安裝，電纜端頭應甩在連接電源處(先不接電)，管道至電源之間的電纜用金屬軟管連接。將電伴熱帶按設計要求的纏繞系數平敷在管道下半截面與垂直中心線相交45°的范圍內，并用玻璃纖維壓敏膠帶或鋁箔膠帶每隔約30 cm～50 cm處將電熱帶固定于管道上。支架、閥門、法蘭等散熱主體應按設計圖要求預留所需電熱帶長度，將此段電伴熱帶纏繞于散熱主體上并固定，電伴熱帶安裝時可互相交叉或重疊，但盡可能減少扭曲(見圖3)。在放置電伴熱帶前測量每根電伴熱線的電阻值，放置完成后再次測量其電阻值，確保無誤后，為強化傳熱效果，可在電伴熱帶的外面粘貼一層鋁箔膠帶。

圖3 電伴熱典型安裝圖

4．3 電氣連接

電伴熱電氣管路按電氣平面圖施工，由電源箱預留電伴熱電源引至電伴熱控制箱，再由電伴熱控制箱引至各電伴熱回路。各分電源線的截面應略大于電熱帶的線芯截面，總電源線應能承載電熱帶總和在最低環境溫度的總電流，每根電熱帶應有自己的開關，熔斷器或單極斷路器。在剝電熱線芯時，應避免斷股減小截面，引起過載。

1)電源電纜鋪設到電伴熱現場后，通過電源接線盒與電伴熱帶連接。安裝時，注意接線盒頂部電纜入口處的密封，以避免雨水進入。電熱帶與電源盒的連接一般場合可直接將電熱帶接至閘刀開關上，也可將導線絞接或焊接后用快干硅膠和熱縮套管密封，絞接處不得短于30 mm，焊接處不得短于10 mm。

2)電伴熱帶的分叉可采用絞接或焊接;電伴熱帶的接長也可采用絞接或焊接，接長時請注意不得超過最大使用長度;電伴熱帶終端也可采用快干硅膠和熱縮套管密封，任何情況下均嚴格禁止將尾部線芯連接。

3)在電伴熱帶的末端必須裝有密封端子，使電纜芯線免受潮氣侵蝕，并與帶電導體隔絕，安裝時，應避免密封端子和分線盒浸入液體中。

4)電源接線盒、T形、直型接線盒、終端均可用卡箍或尼龍扎帶緊固在管道上，盒內的防水膠墊不得遺漏，盒內接線處應用快干硅膠防水，在做保溫時應將接線盒置于保溫層內，但必須在保溫層外留下相應的標記。

4．4 中間驗收

檢查電伴熱帶表面是否損傷;檢查所有配件是否安裝完整;檢查電伴熱帶是否正確敷設;用搖表檢測每一獨立線路一端，絕緣電阻應在20 MΩ以上，電伴熱系統送電運行正常，中間驗收合格后可進行保溫層施工。

4．5 保溫層安裝

電熱帶施工測試后立即進行保溫層安裝。所采用保溫層的材料，厚度和規格與設計圖要求符合;施工時保溫材料必須干燥;保溫層外應加防水外罩;保溫層施工時應避免損傷電熱帶;保溫層施工后應立即對電熱帶進行絕緣測試;在保溫層外加警示標簽注明“內有電熱帶”更需注明所有配件的位置，同時在管網的主體圖中應該標明，電伴熱帶在保溫層內的實際走向，接線盒的實際位置。這對減少維修中保溫層的拆除量及維修工作量是很重要的。

4．6 檢查及調試

整個系統安裝完畢要進行全面系統的調試，確保系統正常安全工作。將全部回路的空氣保護開關斷開，用搖表檢測每個回路并作好記錄。通電前，要測量電源線及電伴熱帶是否接通等。通過測試檢查系統啟動是否自如，另外檢查電源箱各開關、顯示燈工作是否正常。通電試運行，觀察電伴熱工作情況及周期。

5 施工注意事項

1)伴熱電纜安裝時，不要在地面上拖拉，以免被鋒銳物損壞。不要與高溫物體接觸，防止電焊熔渣濺落到伴熱電纜上。

2)伴熱電纜有良好的柔性，但不允許硬折，最小彎曲半徑原則上應不小于其厚度的5倍。

3)伴熱電纜嚴禁用重物硬砸，如被砸伴熱電纜應重新進行電氣測試，合格后才能使用。

4)在線路的第一供電點和尾端各預留1 m長的電熱帶;在所有散熱體如支架、閥門、法蘭等處應預留一定長度電熱帶，以便隨時拆除、維修、更換等;在使用二通或三通配件處，電熱帶各端也應預留40 cm長度;多根電熱帶應注意合理選擇電源點，要便于維修。

5)安裝電伴熱帶要充分考慮管道附件和設備拆卸的可能性，確保電伴熱帶本身不損壞。

6)安裝附件時，要求膠圈、墊圈、緊固件等齊全，安裝正確、緊固，以防松動或盒內進水。

7)若被伴熱體為非金屬體，應用鋁箔膠帶增大接觸傳熱面積，用尼龍扎帶固定，嚴禁用金屬絲綁扎。

8)法蘭處介質易泄漏，纏繞電熱帶時應避開其正下方。

9)電熱帶一端接入電源，另一端線芯嚴禁短接或與導電物質接觸并剪切為“V”形，必須使用配套的封頭嚴密套封。

10)保溫層材料必須干燥，應加防水外罩，在保溫層外加警示標簽注明“內有電熱帶”。

6 效益分析

6．1 社會效益分析

自控溫電伴熱因本身根據感應管壁(介質)的溫度而自動調整發熱量，是一種節能措施。另外，由于自控電伴熱可以有效地杜絕跑、冒、滴、漏現象，還可改善企業生產環境。

采用自控溫電伴熱雖然一次性投資較高，但運行費用卻有較大降低，經濟效益非常顯著，電伴熱已經達到了預期效果。目前的市場中的電伴熱產品主要可分為國產及進口兩種。國產電伴熱線具有相對的價格優勢，一次性投入相對較低，其不足之處為相當一部分國產的電伴熱線仍采用落后的恒功率伴熱技術，在使用過程中會浪費大量能源;另外，其工作效率、安全性及使用壽命尚需改進。進口自控溫電伴熱線具有快速啟動、溫度均勻、安裝簡便及使用壽命長等技術優勢。

6．2 經濟效益分析

自控溫電伴熱因本身根據敏感管壁(介質)的溫度而調發熱量，是一種節能措施。工程案例中使用的自控溫電伴熱線每米用電量為17．2 W，管道全長為1 000 m，每小時用電量為1 000×17．2/1 000=17．2 kW·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 d(2 400 h)，則每年正常耗電費用為:(17．2×2 400)×0．60×60%=14 860元。

7 應用實例

西安北站工程中車站站臺板下及站廳層吊頂內的消防、給水管道采用電伴熱系統，在冬季嚴寒氣候下，消除了管道被凍壞的隱患，為以后此類問題的解決開創了一條新的途徑。

［1］ 核工業第二設計研究院．03S401管道和設備保溫、防結露及電伴熱［Z］．

［2］ 劉春陽．電伴熱原理及一般用法［J］．中國海上油氣(工程)，1998，10(6):83-85．