淺論電伴熱帶的選型、安裝和維護(hù)

文/王洪波

電伴熱帶的類(lèi)型特點(diǎn)、安裝的注意事項(xiàng)和日常維護(hù)方法——電伴熱與蒸汽伴熱相比，具有裝置簡(jiǎn)單，發(fā)熱量均勻，溫度控制準(zhǔn)確，節(jié)約水資源，環(huán)境污染小，熱交換率高，設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)難度小等優(yōu)點(diǎn)。電伴熱帶可分為恒功率型電伴熱帶和自控溫型電伴熱帶。與實(shí)際工作相結(jié)合，本文簡(jiǎn)單介紹了電伴熱帶的類(lèi)型特點(diǎn)、安裝的注意事項(xiàng)和日常維護(hù)方法。

電伴熱帶的類(lèi)型及特點(diǎn)

目前市場(chǎng)上的電伴熱帶根據(jù)控制原理主要分為2種：恒功率型電伴熱帶和自控溫型電伴熱帶。

恒功率型電伴熱帶

恒功率型電伴熱帶作為最早出現(xiàn)的電伴熱帶類(lèi)型又分為并聯(lián)型和串聯(lián)型。

（1）并聯(lián)型恒功率電伴熱帶原理和結(jié)構(gòu)、適用場(chǎng)所

多個(gè)恒功率的發(fā)熱單元并聯(lián)在一起組成的電伴熱帶就是并聯(lián)型恒功率電伴熱帶，如圖1所示它是由電源母線(xiàn)和母線(xiàn)絕緣、母線(xiàn)主絕緣、外護(hù)套、金屬屏蔽層、加強(qiáng)護(hù)套構(gòu)成。電源母線(xiàn)一般是2條或3條相互平行的絕緣銅線(xiàn)，在它的絕緣護(hù)套上纏繞電阻絲，電阻絲每隔一定距離（即“發(fā)熱單元長(zhǎng)”）與母線(xiàn)連接，構(gòu)成連續(xù)并聯(lián)電阻，在母線(xiàn)通電后，所有電阻絲發(fā)熱，形成連續(xù)的加熱帶，伴熱帶的發(fā)熱核心為電阻絲。

圖1 并聯(lián)型恒功率電伴熱帶

并聯(lián)型恒功率電伴熱帶主要用于石油、化工等行業(yè)，可以快速起動(dòng)，但是不能交叉或重疊使用，需要配套溫控系統(tǒng)，最高耐熱溫度為215℃，最短不能小于一個(gè)發(fā)熱單元長(zhǎng)度，最長(zhǎng)回路可達(dá)180 m。

（2）串聯(lián)式恒功率串聯(lián)式電伴熱帶原理和結(jié)構(gòu)、適用場(chǎng)所

串聯(lián)式恒功率電伴熱帶如圖2所示由電源母線(xiàn)（芯線(xiàn)）、母線(xiàn)絕緣層、外護(hù)套、金屬屏蔽層、加強(qiáng)（防腐）護(hù)套構(gòu)成。電流流過(guò)導(dǎo)體可以不斷釋放能量，構(gòu)成一條發(fā)熱均勻并且連續(xù)的的電伴熱帶，其發(fā)熱核心為母線(xiàn)（芯線(xiàn)）。

圖2 串聯(lián)式恒功率電伴熱帶

串聯(lián)型恒功率伴熱電纜主要用于石油、化工等行業(yè)，具有快速起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，但是不能交叉或重疊使用，需要配套溫控系統(tǒng)，最高耐熱溫度為215℃，單回路最長(zhǎng)可達(dá) 1 800 m左右，可以在長(zhǎng)距離輸送管道上使用。但是串聯(lián)型恒功率伴熱電纜必須根據(jù)實(shí)際使用情況設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，需要在生產(chǎn)廠(chǎng)預(yù)制，否則會(huì)無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)禁任意切割和延長(zhǎng)。

（3）恒功率型電伴熱帶的特性曲線(xiàn)和優(yōu)缺點(diǎn)

恒功率型電伴熱帶特性曲線(xiàn)見(jiàn)圖3。恒功率電伴熱帶的優(yōu)點(diǎn)：a.不存在啟動(dòng)大電流，功率恒定；b.具有使用壽命長(zhǎng)、啟動(dòng)電流小、記憶性能好、年衰減率低；c.升溫均勻；d.耐溫等級(jí)高，最高可耐溫215℃；e.節(jié)約電能、運(yùn)行費(fèi)用低；f.可以長(zhǎng)距離使用，單回路長(zhǎng)度大，在長(zhǎng)距離伴熱時(shí)，需要的回路少，總投資低。

圖3 恒功率型電伴熱帶特性曲線(xiàn)

恒功率電伴熱的缺點(diǎn)：a.不能交叉重疊使用，否則容易燒毀，在需要交叉重疊敷設(shè)且無(wú)法設(shè)置保溫層的場(chǎng)所（如圖4、5、6所示）敷設(shè)較困難；b.不能隨意剪裁或接長(zhǎng)，并聯(lián)型恒功率電伴熱帶雖然可以剪裁但是必須剪裁在發(fā)熱單元之間，而串聯(lián)型恒功率電伴熱帶則完全不能剪裁。

圖4 伴熱帶在閥體上的安裝方法

自控溫型電伴熱帶

（1）自控溫型電伴熱帶原理和結(jié)構(gòu)、適用場(chǎng)所

自控溫電伴熱帶如圖7所示是由2根平行導(dǎo)電金屬導(dǎo)線(xiàn)、發(fā)熱芯帶（PTC材料）、絕緣層、屏蔽層、外護(hù)套構(gòu)成。發(fā)熱芯帶（PTC材料）是發(fā)熱核心, PTC材料是一種在塑料中加入導(dǎo)電碳粒經(jīng)特殊加工而成的材料。當(dāng)伴熱帶環(huán)境溫度較低時(shí)，發(fā)熱芯帶（PTC）中的微分子收縮，碳顆粒相互聯(lián)通組成通電回路，伴熱帶就開(kāi)始發(fā)熱；環(huán)境溫度較高時(shí)，發(fā)熱芯帶（PTC）中的微分子膨脹，碳顆粒相互分離，使電路中斷，電阻變大，伴熱帶功率隨之降低，發(fā)熱量也隨之降低，這就是我們常說(shuō)的電阻正溫度系數(shù)（PTC）特性（見(jiàn)圖8）。伴熱帶的溫度變化過(guò)程通過(guò)PTC本身特性自行完成的，避免其伴熱溫度過(guò)高或過(guò)低。

圖7 自控溫電伴熱帶結(jié)構(gòu)圖

圖8 電阻正溫度系數(shù)（PTC）特性

自控溫電伴熱帶適用于石油、化工等行業(yè)，可以快速起動(dòng)，任何一個(gè)點(diǎn)都可以根據(jù)被伴熱處的溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，因此允許交叉重疊纏繞敷設(shè),不會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱和燒毀現(xiàn)象，若需要精確控制溫度，可以設(shè)置設(shè)溫控系統(tǒng)。最高耐熱溫度為 135℃左右，可任意剪切，且最大使用長(zhǎng)度約在 100 m左右。

（2）自控溫電伴熱帶的特性曲線(xiàn)和優(yōu)缺點(diǎn)

圖5 伴熱帶在過(guò)濾器上的安裝

圖6 伴熱帶在管道三通上的安裝

圖9 自控溫電伴熱帶特性曲線(xiàn)

自控溫伴熱帶的優(yōu)點(diǎn)：a.溫度均勻，不會(huì)過(guò)熱，安全可靠性高；b.節(jié)約電能，正常穩(wěn)態(tài)工作時(shí)每米功率約為8~10W；c.可以任意剪裁和接長(zhǎng)，便于設(shè)計(jì)和安裝；d.可以交叉重疊使用，在需要交叉重疊敷設(shè)且無(wú)法設(shè)置保溫層的場(chǎng)所（如圖4、5、6所示）可良好的達(dá)到伴熱效果；e便于自動(dòng)化管理。

自控溫伴熱帶的缺點(diǎn)：a.耐受溫度較低，最高耐溫約在135℃左右；b.最大使用長(zhǎng)度較短，為100 m左右；c.價(jià)格較昂貴。

電伴熱的安裝

電伴熱帶的敷設(shè)原則

1.嚴(yán)禁電伴熱帶與蒸汽伴熱在一個(gè)場(chǎng)所內(nèi)混合使用；

2.絕緣層不得損壞，應(yīng)緊貼在被加熱體表面以便提高伴熱效率，如果被加熱體為非金屬體，應(yīng)采用鋁箔膠帶增大解除傳熱面積，并用緊固帶固定，嚴(yán)禁采用金屬絲綁扎；

3.電伴熱帶需沿管道平行敷設(shè)時(shí)應(yīng)安裝在管道的下方，并且與管線(xiàn)橫截面水平軸線(xiàn)成45?角，如果采用兩根電伴熱帶應(yīng)對(duì)稱(chēng)敷設(shè)（如圖10所示）。

圖10 伴熱帶在管道上的安裝位置

4.電伴熱帶在管線(xiàn)或容器上每隔0.5m采用纖維壓敏膠帶或鋁膠帶固定一個(gè)點(diǎn)；

5.所有的散熱體（例如支架、閥門(mén)和法蘭）應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求預(yù)留所需長(zhǎng)度的電伴熱帶；

6.法蘭處的介質(zhì)容易泄露，因此電熱帶應(yīng)避免敷設(shè)在正下方；

7.應(yīng)避免電伴熱帶兩根母線(xiàn)直接接觸，造成短路；

8.處理電伴熱連接處和尾端采用的密封膠和絕緣膠布應(yīng)防水；

9.屏蔽層必須接地，接地電阻不大于4Ω；

10.電伴熱帶的最小安裝彎曲半徑必須大于伴熱帶厚度的5～6倍；

11.電伴熱帶附件，即電源接線(xiàn)盒、尾端接線(xiàn)盒、二通接線(xiàn)盒和三通接線(xiàn)盒都應(yīng)按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)進(jìn)行接線(xiàn)，并且由于接線(xiàn)盒內(nèi)部空間較小，芯線(xiàn)要盡可能剪短，兩股芯線(xiàn)距離不能太近，更不能搭接，嚴(yán)禁與編織層接觸，盒內(nèi)清理干凈不能留有雜物，以防漏電和短路。還應(yīng)在接線(xiàn)端預(yù)留一小段電伴熱帶以便將來(lái)維修使用；

12.安裝附件時(shí)，密封圈、緊固件要齊全，確保密封圈安裝到位，扣蓋緊固時(shí)，螺栓要對(duì)角緊固，使其均勻受力以防松動(dòng)或盒內(nèi) 進(jìn)水。

在保溫材料安裝之前應(yīng)檢查和測(cè)試

檢查電伴熱帶的表面是否存在損傷，附件是否安裝完整，用500 V兆歐表測(cè)試每一個(gè)回路，絕緣電阻應(yīng)在20MΩ以上。

在保溫層施工時(shí)注意事項(xiàng)

電伴熱帶安裝并試驗(yàn)合格后應(yīng)馬上開(kāi)始保溫層的施工，在保溫層施工時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.必須使用材料類(lèi)型、厚度、規(guī)格符合設(shè)計(jì)要求的保溫層材料；2.施工時(shí)必須采用干燥的保溫材料，不應(yīng)含有水分，并且保溫層外應(yīng)附有防水外罩；3.安裝保溫層時(shí)不得造成電伴熱帶的損傷，保溫層安裝完成后應(yīng)馬上對(duì)電伴熱帶進(jìn)行絕緣試驗(yàn)。4.在外包保溫鍍鋅鐵皮時(shí)，嚴(yán)禁使用鉚釘，防止造成電伴熱帶的破損，使用的螺釘不能過(guò)長(zhǎng)，以免刺破電伴熱帶護(hù)套；5.要在附件安裝位置的保溫層上貼標(biāo)識(shí)標(biāo)簽，便于出現(xiàn)故障時(shí)查找故障點(diǎn)和維修。

電伴熱的故障分析

電伴熱系統(tǒng)在正確安裝和操作的情況下，其運(yùn)行完全可靠，并且使用壽命比較長(zhǎng)。但是，在電伴熱及其附件是在項(xiàng)目建設(shè)期間安裝敷設(shè)的，無(wú)法完全避免由于安裝或維護(hù)不當(dāng)造成電伴熱帶的損壞以及由于電伴熱帶損壞而出現(xiàn)的各種故障。下面介紹幾種容易出現(xiàn)的電伴熱帶的故障現(xiàn)象和處理建議。

1.電伴熱帶絕緣低，原因主要有3個(gè)：a.固定保溫的釘子刺破了電伴熱帶的芯線(xiàn)絕緣造成了接地；b.電伴熱帶的尾端未做保護(hù)或者尾端密封不嚴(yán)進(jìn)水；c.電伴熱帶受潮或者是附件（如兩通、三通）進(jìn)水，建議更換有問(wèn)題的電伴熱帶，然后重新測(cè)量電伴熱回路絕緣阻值，直至滿(mǎn)足絕緣要求為止。

2.電伴熱帶過(guò)長(zhǎng)，超過(guò)最大回路允許長(zhǎng)度，造成電路過(guò)流，開(kāi)關(guān)跳閘。建議重新計(jì)算和設(shè)計(jì)電伴熱回路，增加一個(gè)電伴熱回路。

3.伴熱溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)溫度，原因主要有3個(gè)：a.電伴熱帶與被伴熱體的接觸不夠緊密；b.保溫層受潮；c.電伴熱帶的長(zhǎng)度不夠。

電伴熱的日常維護(hù)

為了保證電伴熱系統(tǒng)的安全運(yùn)行、伴熱效果達(dá)標(biāo)和延長(zhǎng)使用壽命，應(yīng)定期對(duì)電伴熱系統(tǒng)進(jìn)行檢查，通常按以下幾種情況進(jìn)行。

1.電伴熱系統(tǒng)完工后，第一次使用前。

2.每年例行檢查一次，一般在冬季之前或裝置檢修期間。

3.每次故障排除之后應(yīng)對(duì)維修后的回路進(jìn)行預(yù)防性檢查，主要檢查內(nèi)容。a.防護(hù)層：檢查所有電伴熱帶保溫材料外部的防護(hù)層有無(wú)損傷。防護(hù)鋁皮接縫處的密封硅膠是否完好，保溫層有無(wú)松動(dòng)和脫落；b.電源接線(xiàn)盒：檢查所有的接線(xiàn)盒的外觀是否有破損，密封是否完好，檢查接線(xiàn)盒內(nèi)部的接線(xiàn)點(diǎn)是否受潮和腐蝕，是否有松動(dòng)虛接；c.檢查控制電纜是否腐蝕、破損，配電箱內(nèi)熔斷器、指示燈等元件是否正常。

結(jié)語(yǔ)

電伴熱系統(tǒng)對(duì)于裝置的安全生產(chǎn)至關(guān)重要，因此要求施工人員一定要有高度的責(zé)任心，嚴(yán)格按照廠(chǎng)家資料和施工規(guī)范進(jìn)行施工，施工過(guò)程要注意保護(hù)，盡量減少施工過(guò)程中人為因素引起的故障，確保電伴熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 ●