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什么是温控电伴热带

日期:2015-07-01 作者:管理员

1 概述
  温控伴热电缆(简称电缆)又称自调控电伴热线或自限温电伴热带。它是一种电热功率随体系温度自调的带状限温伴热器。即电缆自身具有主动限温,并跟着被加热体系的温度改变能主动调整发热功率的功用,以确保作业体系一直安稳在设定的最好操作温区正常运转。
1.1 作业特色
— 加热时可以主动限制电缆的作业温度;
— 能随被加热体系的温度改变主动调整输出功率而无需外加设备;
— 电缆可以任意裁短或在必定规模内接长运用,而上述功能不变。
— 答应穿插重叠环绕敷设而无过热及焚毁之忧。
1.2 作业长处
温控电伴热带在用于防冻和保温时,具有如下长处:
— 伴热管线温度均匀,不会过热,安全可靠;
— 节省电能;
— 间歇操作时,升温发动疾速;
— 设备及运转费用低;
— 设备运用维护简洁;
— 便于主动化办理
— 无环境污染。
2 PTC作业原理
2.1 PTC效应及PTC资料
PTC效应即正温度系数效应,是特指资料电阻率跟着温度增加而增大,并在必定温度区间电阻率急剧增大的特性。具有PTC效应的资料称为PTC资料,本电缆的高分子PTC资料是半晶 高聚物与炭黑的共混物。
2.2 作业原理
温控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资料制成的芯带。PTC资料经熔融挤出、冷却定型以后,涣散其间的炭微粒构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资料层抵达另一根母线构成并联回路。PTC层即是接连并联在母线之间的电阻发热体,将电能转化成热能,对操作体系进行伴热保温。当芯带温度升到相应的高阻区时,电阻大到简直阻断电流的程度,芯带的温度将到达高限不再增加(即主动限温)。与此一起,芯带经过护套向温度较低的被加热体系传热,到达稳态时单位时刻传递的热量等于电缆的电功率。电缆的输出功率首要受控于传热进程以及被加热体系的温度。
2.3 电缆作业功能
2.3.1 功率自调功能
电伴热带的电热功率是随温度增加而主动削减,或随温度下降而主动增大。
2.3.2 自限温功能
电伴热带通电发热时温度增加、电阻增大,当电阻到达极大时,电热功率就趋于极小,温度便升到了高限,这即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某温区进行伴热的进程。
2.3.3 PTC回忆功能
电伴热带的电阻跟着温度增加而增大,在降温时若电阻能沿着原升温道路回来本来的起点,就是具有PTC回忆功能。具有回忆功能的电缆才干长时刻重复运用。
2.3.4 温度均匀功能
温控电伴热带的芯带是由很多的纤细导电网络构成的PTC并联单元构成。当伴热管道任何区段呈现料温及能耗动摇时,地点部位的各个PTC元都能直接感温并独立做出响应。即时朝着消除动摇的方向主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,并按温度动摇的起伏巨细,给出功率调幅的巨细,以保持悉数体系各区段的运转温度均匀安稳。这是一种微区跟踪,全线同步,全主动的伴热保温进程。
3 首要参数界说
3.1 标称功率
标称功率是指在额外作业电压下、在必定保温层内以电缆伴热的管道温度为10℃时,每米温控电伴热带输出的稳态电功率。
3.2 温控指数
温控指数是指温度每增加1℃时,电缆输出功率的下降值,或温度每下降1℃时,电缆输出功率的增加值(通常给出最低值)。
3.3 最高保持温度
在用必定类型的电缆伴热某一体系时,能使体系保持到的最高温度称为该种类型电缆的最高保持温度。保持温度是一个相对参数,它与保温体系的热丢失巨细有关,与电伴热带的最高外表温度有关。在运用中如规划妥当,可以使体系温度保持在从最高保持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加在电缆上的温度。曝露温度高于必定温度后,将开端损坏电缆的电热功能。这个温度是温控电伴热带所能接受的最高温度,称为最高曝露温度。
3.5 最高外表温度
指在杰出的隔热条件下、在额外电压下作业的电伴热带外表所能到达的最高电热温度。这一参数对有易燃物料和易爆氛围的场合是首要的。
3.6 最大运用长度
在单一电源的额外作业电压下,电伴热带有答应运用的最大长度限制,这个长度为最大运用长度。最大运用长度与额外电压、功率、规范及环境温度有关。假如运用需求超越最大运用长度,应当另接电源。
4 商品类型及构造
4.1 商品类型规范表明办法
商品类型、规范表明办法如下所示:
标称功率 温度等级 商品代号 额外电压 构造型式
从左向右
1)标称功率:例如“10”表明标称功率为10Wm-1。
2) 温度等级:D表明低温;Z表明中温。
3) 商品代号:WK表明温控型电缆。
4)额外电压:“1”表明110V;“2”表明220V;“3”表明380V。
5)构造型式:“J”表明根本型、“P”表明屏蔽型、“F”表明防护型。
示例:10DWK2-F
表明:防护型低温温控电伴热带(如图1所示构造),标称功率10Wm-1,额外电压220V。
4.2 商品类型规范
商品类型规范见表1

表1 商品类型规范(220V)

项 目 根本型 屏蔽型 防护型 标称功率W/m
低温系列 DWK-J DWK-P DWK-F 10、25、35、45
中温系列 ZWK-J ZWK-P ZWK-F 30、40、50、60

4.3 商品构造

(1) 导体(镀锡铜线1.0、1.5、2.5mm2)
(2) PTC芯带
(3) 改性聚烯烃绝缘层
(4) 镀锡铜丝织造屏蔽层

(5) 改性聚烯烃或氟碳树脂护套层


5 首要功能参数
5.1 低温系列功能参数
— 规范色彩:黑色
— 温度规模:最高保持温度65℃
最高曝露温度85℃
最高外表温度85℃
— 施工温度:最低-60℃
— 热安稳性:由10℃至99℃间来回循环 300次后,电缆发热量保持在90% 以上。
— 曲折半径:20℃室温时,为25.4mm,-30℃低温时,为35mm。
— 绝缘电阻:电伴热带长度100m,环境温度75℃时,绝缘电阻最小值为20MΩ。
5.2 DWK电伴热带功率—温度作业曲线图(电源220Vac),
5.3 中温系列功能参数
— 规范色彩:褐色
— 温度规模:最高保持温度105℃
最高曝露温度135℃
最高外表温度135℃
— 施工温度:最低-30℃
— 热安稳性:由10℃至149℃间来回循环300次后,电缆发热量保持在90%以上
— 曲折半径:20℃室温时,为25.4mm,-30℃低温时为35mm。
— 绝缘电阻:电伴热带长度100m,环境温度75℃时,绝缘电阻最小值为20 MΩ。
5.4 ZWK电伴热带功率—温度作业曲线图(电源220Vac),见图2
5.5 熔断器选型与单一电源最大运用长度见表2

表2 熔断器选型与最大运用长度

电缆类型规范 起动温度℃ 熔 断 器 单一电源最大运用长度(m)
15DWK2-J  -20-100+ 10A 10
25DWK2-J  -20-100+ 20A 10
35DWK2-J  -20-100+ 30A 10
40ZWK2-J  -20-100+ 40A 10
50ZWK2-J  -20-100+ 50A 10
60ZWK2-J  -20-100+ 60A 10

6 用处

— 需求防冻、融冰、化雪及防凝聚的部位或场所。
— 易液化、固化、易结晶及粘稠液体的管道、阀门、泵、容器、槽、罐、反应器等的伴热保温、降粘及防堵。如煤气、氯气、原油、重油、食用油及水管等,特别是当上述管道间歇操作而无法完全排空时。
— 丈量外表的支管,因其较细而物料又不活动。
— 无需准确恒温的外表、元件以及功率不大的限温加热。
— 农副商品加工以及别的用处,如发酵、孵化、饲养等。
7 运用留意事项
— 运送、贮存、设备及运用中要避免碾压、碰击、重复弯折以及有机溶剂或油污的侵入。
— 电缆一端接入电源,另一端的线芯不得短路或与导电物质触摸,有必要用配套的封头严密套封。在需求防爆的场合应运用配套的防爆接线盒。护套不得损坏,芯带不得裸露。
— 电伴热带的输出功率与伴热体系的许多要素有关,运用电伴热带时须进行热工规划,方能到达最好运转作用。
8 简便热工规划
  电伴热是运用电伴热带输出的热量来抵偿管道、容器、罐体等储运体系所耗散的热量,以保持体系操作介质一直处在技术请求的适宜温区。所以,热工规划首先要断定技术设备的热丢失即耗热量,然后根据耗热量断定所需电伴热带的功率和长度。
8.1 规划需求断定的技术参数
1) 管道请求的保持温度,TV;
2) 本地最低环境温度(℃),TA;
3) 管道的外径,D;
4) 容器的外表积,S;
5) 管道的保温资料种类及厚度;
 6) 管道是在室内或室外。
8.2 管道、平面热丢失核算
8.2.1 管道
保温管道的热丢失(加30%安全系数)按公式(1)核算:
Qt={[2π(TV-TA) ]/[( LnD0/D1)1/λ+2/( D0α)]}×1.3 ………(1)
8.2.2 平面
保温平面的热丢失(加30%安全系数)按公式(2)核算:
QP=[(TV-TA)/(δ/λ+1/α)] ×1.3 ……………………………(2)
式(1)和式(2)中:
Qt — 单位长度管道的热丢失,W/m;
Qp — 单位平面的热丢失,W/㎡;
TV — 体系请求的保持温度,℃;
TA — 本地的最低环境温度 ℃;
λ — 保温资料的导热系数,W/(m℃),见表3;
D1 — 保温层内径,(管道外径) m;
D0 — 保温层外径,m; D0=D1+2δ;
δ — 保温层厚度,m;
Ln — 自然对数;
α — 保温层外外表向大气的散热系数,W/(㎡℃)与风速ω,(m/s)有关, 
α值按公式(3)核算:
α=1.163(6+ω1/2) W/( ㎡℃ ) …………………………(3)
8.2.3 管道原料批改系数
不一样原料的导热系数不一样,在平等TV的状况下所需功率不一样,批改系数Kc,见表4;
Q t、Q P值的条件是钢材,如原料改变应乘以原料批改系数。例如式(4):

表3  常用保温资料导热系数

保温资料
导热系数W/ (m. ℃)
玻璃纤维
0.036
矿渣棉
0.038
硅酸钙
0.054
膨胀珍珠岩
0.054
蛭 石
0.084
岩 棉
0.043
聚氨脂
0.024
聚苯乙烯
0.031
泡沫塑料
0.042
石  棉
0.093
















表4   管道原料批改系数

管道资料
批改系数
碳 钢
1

0.9
不锈钢
1.25
塑 料
1.5

Q=Qt×kc W/m ………………………………………(4)
8.3 核算所需电伴热带的总长度L
用Q值来挑选合适规范的电伴热带,并断定每米管道所用电伴热带的长度和敷设办法。
8.3.1 管道部分用电伴热带长度Lg
1)  每米管道应敷设电伴热带的长度Lg为:
Lg=Q/QM m/m  ……………………………………………(5)
 式中,QM为某一规范电伴热带在保持温度TV时的输出功率(W/m)。
2)  Lg小于1时,每米管道选用的电伴热带小于1m无法敷设,所以Lg不能小于1。
3)  Lg等于1时,则每米管道选用1 m该规范的电伴热带,单根直线敷设。
4)   Lg等于n时(n为整数),则每米管道选用n根这种规范的电伴热带,n根直线敷设。
5)  Lg大于1且不等于n ,可选用螺旋卷绕敷设,节距为LS(m)
LS=π(D+d)/(Lg2-1)0.5 m ………………………(6)
D为管道外径(m);d为电伴热带厚度(m)
6) 管道部分用电伴热带长度,为: 
L1=管道总长度×Lg m ………………………………(7)
8.3.2 平面部分用电伴热带长度L2
1) 每平方米外表应敷设电伴热带长度为:
Lp=(Qp×Kc)/ QM m/㎡
2) Lp≥3,即每㎡面积须敷设不短于3 m长度的电伴热带
3) 平面部分用电伴热带长度为:
L2=S×Lp m…………………………………………………(8)
S为散热平面面积(m2)。当管径大于600mm时可当作平面容器处理。
8.3.3 管道附件用电伴热带长度
管道附件的热丢失可换算成必定长度一样管径管道的热丢失,所需电缆应敷设在相应附件上。
管道附件所需电伴热带长度 = 附件散热系数×每米管道所需同种电缆长度
1) 每个阀门所需电缆长度Lf,为:
Lf=kf×Lg………………………………………………………(9)
式中,kf为阀门散热系数,见表5

表5   阀门散热系数

阀门种类 散热系数
闸 阀 1.5
蝶 阀 0.9
球 阀 1.0
球心阀 1.4

2) 每个管道别的附件所需电缆长度Lj为:

Lj=kj×Lg …………………………………………………(10)
式中,kj为别的附件散热系数,见表6:

表6 管道附件散热系数

附件项目 散热系数
法兰 2
弯头 2
直型接头 2
T型接头 3
托架 3
吊架 3

8.3.4 接头留用长度L3
1) 每个电源引进端预留1m;
2) 每个尾端留0.5m;
3) 每个直型或T型接线盒预留0.5m;
4) 备用(按工程需求);
所需电伴热带总长度L为(增加30%的安全系数), L = (L1+L2+Lf+Lj+L3)×1.3
8.4 电伴热带选型事项 
8.4.1 根据管道也许饱尝的最高温度来挑选相应最高露出温度的电伴热带
断定管道是不是会呈现偶发性温升(如蒸汽、热水、热油打扫管道)及最高温度,所选电伴热带的最高露出温度应不低于偶发性温升。
如偶发性温增加于最高露出温度,可在进行热工估算后,调整设备办法,即在电伴热带与管道之间加一层恰当厚度的保温层,以减轻偶发温升对电缆的影响。
8.4.2 根据功率—温度曲线挑选电伴热带功率
  挑选电伴热带的输出功率,不是以标称功率为根据,而是以体系保持温度时电伴热带有必要输出的功率为根据。
挑选电缆的温度等级及伴热功率与体系所需的保持温度有直接关系,应选用最高外表温度高于体系保持温度(例如20℃)并能抵偿体系热丢失的电缆。
8.4.3 单一电源最大电伴热带长度的断定
   从同一个电源接线盒引出的所有各段电伴热带的长度之和,称为单一电源最大电伴热带长度。据此挑选过流维护开关的容量。根据管道散布及支线长短选用电缆,低功率电缆单根运用长度较大,适合较长的支线运用,若一根的功率不行可用多根。
8.4.4 电缆构造的挑选
  根据设备环境和条件进行构造挑选
  1)在塑料或外表涂有油漆,而不能可靠接地的容器和管道上可选用屏蔽型商品。
  2)在易燃易爆区域,或管内介质是易燃易爆介质,应选用屏蔽型商品。
3)管道内介质如有腐蚀性,或电缆有也许触摸腐蚀屏蔽层的化学品,则应选用防护型商品。
8.4.5 别的事项
1)电伴热带的电源接线截面要大于电伴热带导体截面。
2)熔断器、空气开关要挑选适中,要考虑大于全线起动电流。
3)易燃易爆区域有必要选用专用的电源接线盒,中心接线盒和终端等专用附件。
4 ) 根据电源容量、电压、电网平衡状况,断定选用单相供电或三相供电及电压等级。
5 ) 管道周围环境是不是便于电缆设备,断定电伴热带,选用直线敷设还是螺旋敷设。
9 电伴热体系图 
9.1 电伴热体系图制作准则
1)每个单一电源供电的电伴热体系,应制作各自的电伴热体系图。
2)电伴热体系图以该被伴热管道配管图为根据,用轴侧投影图表明。
3)电伴热体系图是示意图,可以不按份额制作。
9.2 电伴热体系图图示请求
1)电伴热体系图应列出管道编号、管径、原料,保温原料和保温厚度;
2)应标出管道上的阀门、管件、支架、法兰的方位及管道的长度,一起标出接线盒的方位;
3)列出管内介质的称号、操作温度,保持温度,也许最高温度,最低环境温度、温差、散热损 
失、风险区域分类;
4) 列出电伴热带的规范,数量及其在保持温度时的发热量以及电器设备的数量、规范、类型及
别的附件。
10 电伴热设备的设备
10.1 设备前的预备
1) 所有电伴热带均须进行电路接连性和绝缘功能的测验,不契合规则的不能运用。
2) 电气设备和操控设备均须进行外观查看,有变形、有裂纹,器材不全又无法修复的,不能运用。
3) 设备前,应先按照电伴热体系图,逐一核对管道编号、管道规范、技术条件、电伴热带参数、
规范类型、电气设备和操控设备规范类型,承认无误后,才干进行设备。
4) 没有商品符号,或符号模糊不清,无法辨认的商品,不能设备。
5) 电伴热体系设备前,被伴热管道有必要悉数施工结束,并经水压实验(或/和气密实验)查看合
格。
10.2 设备留意事项
1) 电伴热带设备时,不要在地面上迁延,避免被锋锐物损坏。不要与高温物体触摸,避免电焊
熔渣溅落到电伴热带上。
2) 电伴热带有杰出的柔性,但不答应硬折,需求曲折时,曲折半径不得小于伴热电缆厚度的6倍。
3) 电伴热带严禁用重物硬砸,如被砸 伴热电缆应重新进行电气测验,合格后才干运用。
4) 电伴热带应与被伴热管道(或设备)贴紧并固定,以进步伴热效率。固定伴热电缆时使用专
用尼龙扎带,严禁用金属丝绑扎。
5)非金属管道应在管外壁与电伴热带之间贴一层铝胶带,用来增大触摸传热面积。
图3 管道上电伴热带环绕办法图
1、扎带 2、管子 3、扎带 4、电伴热带
两扎带间距离最大300mm
图4 法兰处电伴热带的环绕办法 图5 电伴热带在管道上设备与固定 
1、 法兰 2、管子 3、扎带 4、电伴热带 1、管道 2、保温层 3、外维护层 4、扎带 5、电伴热带
6) 电伴热带的设备要充分考虑管道附件(或设备)的拆开也许性,且电伴热带又不需求被堵截。电缆被剪断或接头时要留意接头的密封。
7) 每米管道热丢失大于每米电伴热带输出功率时,可按图4敷设电伴热带,以利修理时拆开。
8)法兰处易发生走漏,环绕电伴热带时,应避开其正下方,如图5所示。
9) 电伴热带在管道上的设备办法与固定,可按图6进行。扎带资料应根据管道的温度选用。
10) 伴热体系设备结束后,有必要逐一回路进行电气测验合格后,再进行通电实验,查看电伴热带
发热状况。承认正常后,才答应保温。
11) 保温资料应枯燥。湿润的保温资料不光影响伴热作用,还会导至对电伴热带的腐蚀,缩短使
用寿数,未包外维护层的保温管道,被雨雪浇湿后,应风干后再施工外维护层。
12) 伴热体系施工结束,应在管道的外维护层,做出明显的电伴热符号,以提示大家留意。
13) 电伴热带设备时,当电缆一端接入电源前应将母线另一端用配套的封头套封好,两条母线不
得短路。
14) 多回路电伴热带从同一接线盒接出时,各母线都要有绝缘套阻隔,以防短路。
15) 接线盒应密封,避免雨水进入。 
10.3 电伴热带典型设备图(见图7~图17) 
图6 电伴热带总装示意图
图7 三通处电伴热带的设备 图8 阀门上电伴热带的设备
1、扎带 2、电伴热带 3、管道 1、扎带 2、电伴热带 3、管道 4、阀体
电伴热带抽出敷设於弯头外侧
图9 弯头处电伴热带设备 图10 “U”型管卡处的电伴热带设备
1、扎带 2、管道 3、电伴热带 1、扎带 2、电伴热带 3、管道 4、U型卡 5、支架
图11 平管管托处电伴热带设备 图12 弯管管托处电伴热带的设备
1、管道 2、电伴热带 3、扎带 4、管托 1、管道 2、电伴热带 3、扎带 4、管托
图13 管道与支架处电伴热带设备 图14 管道吊架处电伴热带设备
1、扎带 2、管道 3、支架 4、电伴热带 1、吊架 2、密封胶 3、防水罩 4、保温层
5、管道 6、电伴热带 7、扎带
图15 泵上电伴热带的设备 图16 液面操控器上电伴热带设备
1、电机 2、 泵出口 3、电伴热带 4、泵进口 5、泵体 1、电伴热带 2、扎带 3、尾端密封 4、接线盒
10.4电伴热体系的现场测验与查看
1) 电伴热带的接连性和绝缘电阻,用500V摇表查看,体系绝缘电阻大于5MΩ为合格。
2) 伴热体系设备结束,每个电伴热回路的测验成果应有记录和陈述。
3) 查看人员应按照工程规则对伴热体系的设备进行中心查看和终究核实、检验,必要时可请电缆厂帮忙。
温控电伴热带的构造资料:
1、 芯带层:
PTC芯带是将PTC资料均匀的挤包在两根平行镀锡铜线上,构成并联回路。
芯带的断面可认为哑铃形或扁圆形。
2、 绝缘层:
电缆绝缘应为契合电缆最高作业温度等级的改性聚烯烃及其它绝缘资料,绝缘应严密挤包在PTC芯带上,其外表应光滑、平坦、色泽均匀,绝缘不应与芯带粘连。绝缘厚度为0.6 mm±0.1 mm,绝缘厚度的任何一点可小于规则值,但只需不小于规则值的90%-0.1mm。应按GB/T 2951.1中8.1条规则的实验办法查看是不是契合请求。应在最少相隔1米的3处各取一段电缆试样。绝缘线芯应能饱尝GB/T 3048.9电线电缆绝缘线芯工频火花实验办法 规则的沟通50Hz火花实验,作为中心查看,火花实验电压值为6kV。
绝缘机械物理功能实验请求
序号 实验项目 单位 规范请求
11.11.2 老化前机械功能抗张强度,最小开裂伸长率,最小 MPa% 12.5200
22.12.2 空气箱老化后机械功能处理条件:温度持续时刻抗张强度改变率,最大开裂伸长改变率,最大 ℃d%% 135±37±25±25
33.13.2 热延伸实验处理条件:空气温度载荷时刻机械负荷负荷下伸长率,最大冷却后持久伸长率,最大 ℃minMPa%% 200±3150.217515
44.1 吸水实验 分量法处理条件:温度时刻分量改变率,最大 ℃dmg/cm2 85±2141
55.1 缩短实验处理条件:温度时刻缩短改变率,最大 ℃h% 135±314
3、 蔽层:
屏蔽型电缆的屏蔽层应选用镀锡铜线织造在绝缘层上。织造用镀锡铜线直径的最大值如下表: 
镀锡铜线尺度
电缆宽度 镀锡铜线最大值
b≤10.0mm 0.16mm
10.0mm<b≤20.0mm 0.21mm
织造覆盖率应为75% 以上。
4、 护套层:
电缆护套应选用改性聚烯烃及其它护套料,护套应单层挤包。当电伴热带为防护型时,护套挤包在绝缘层或金属屏蔽层上。护套应严密挤包,护套外表应平坦、色泽均匀,且应容易剥离而不损害绝缘和织造层。护套厚度为0.75mm±0.1mm 。护套厚度的任何一点可小于规则值,但只需不小于规则值的85%-0.1mm 。应按GB/T 2951.1—1997中8.2条规则的实验办法查看是不是契合请求。应在最少相隔1米的3处各取一段电缆试样。
护套机械物理功能实验请求
序号 实验项目 单位 规范请求
11.11.2 老化前机械功能抗张强度,最小开裂伸长率,最小 MPa% 12.5200
22.12.2 空气箱老化后机械功能处理条件:温度持续时刻抗张强度改变率,最大开裂伸长改变率,最大 ℃d%% 135±310±25±25
3 碳黑含量,最小 % 2
4 耐环境应力开裂,最小 h 1000
55.15.2 热延伸实验处理条件:温度机械负荷载荷时刻负荷下伸长率,最大冷却后持久伸长率,最大 ℃MPamin%% 200±50.21517515

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