自控温电伴热带

（也称温控电伴热带电缆）的工作原理

温控电伴热带电缆由导电高分子复合材料(塑料)和两根平行金属导线及绝缘护套构成的扁形带状电缆。其特性是导电高分子复合材料具有正温度系数“PTC”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。“PTC”特性即正温度系数效应，是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。温控伴热电缆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热点及烧毁之虑。因此温控伴热电缆优点是：

温控电伴热带电缆相应被伴热体系具有自动调节输出功率，因此不会因自身发热而烧毁，却因实际需要热量进行补偿，因此为新一代节能型恒温加热器。

低温状态快速启动，温度均匀，每一局部皆可因其被伴热处的温度变化自动调节。

安装简便，维护简单，自动化水平高，运行及维护费用低。

安全可靠，用途广，不污染环境，寿命长。

PTC工作原理

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 高聚物与炭黑的共混物。

2.PTC工作原理

温控电伴热带电缆的电热元件，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特性

自控温电热带、自限温电热带具有自动控温和自动限温的特性体现在：

它是由导电聚合物（塑料）和两根平行金属导线及绝缘护层构成。其特点是导电聚合物具有很高的正温度数"PTC"特性，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热点及烧毁之虑.因此上述带状恒温加热器是其适应被加热体系,而传统的恒功率加热器是其影响被加热体系.故此种自控温电热带实际优点是：

* 电热带相应被伴热体系具有自动调节输出功率，因此不会因自身发热而烧毁，却因实际需要热量进行补偿，故为新一代节能型恒温加热器。

* 低温状态、快速起动，温度均匀，因每一局部皆可因其被伴热处的温度变化自动调节。

* 安装简便、维护简单、全天服务，自动化水平高，运行及维护费用低。

* 安全可靠、用途广、不污染环境、寿命长。

（1）功率-温度特性

  低温型自控温电伴热带功率特性图

该特性是模拟管道伴热保温条件下测定的。随体系温度的增加，功率大致呈线性下降，其斜率为体系温度每改变一度时电热带功率的减少量，它反映了功率随温度自动调节的能力。应当指出，电热带的功率是稳定态参数，影响的因素较多，不能简单地用电流乘以电压加以计算。

（2）zui高维持温度

用电热带伴热某一体系，若单位时间内电热带向体系传递的热量等于体系向环境传递的热量，体系的温度便得以维持不变。

（3）zui高承受温度

  中温型自控温电伴热带功率特性图

电热带能承受低于一定温度的外部热源的影响，高于此温度后，功率会缓慢下降而且是积累性的。因此，使用中不要超过电热带的zui高承受温度。本参数是选择电热带的主要参数之一。

（4）zui高表面温度

在隔热良好的密闭容器内放放足够长度的电热带，在额定电压下达到的zui高温度为电热带的zui高表面温度。这一参数对有易燃物料或有易爆气体的场合是重要的。

（5）zui大使用长度

电热带可以任意剪短使用，但只能在一定长度范围内任意接长；换言之，不得超过zui大使用长度。zui大使用长度与额定电压、功率规格及使用时zui低环境温度有关。如果要求使用的长度超过电热带的zui大使用长度，应当另接电源或使用特殊规格的特长型伴热电缆。

3特点

我国工艺管线和罐体容器的伴热大多采用传统的蒸气或热水伴热。电伴热是用电热的能量来补充被伴热体在工艺流程中所散失的热量，从而维持流动介质zui合理的工艺温度，它是一种*产品。电伴热是沿管线长度方向或罐体容积大面积上的均匀放热，它不同于在一个点或小面积上热负荷高度集中的电伴热；电伴热温度梯度小，热稳定时间较长，适合长期使用，其所需的热量(电功率)大大低于电加热。电伴热具有热效率高，节约能源，设计简单，施工安装方便，无污染，使用寿命长，能实现遥控和自动控制等优点，是取代蒸汽或热水伴热的技术发展方向，是国家重点推广的节能项目。

4优点

电伴热与蒸汽（热水）相比，具有诸多优势如下：

（1）电伴热装置简单、发热均匀、控温准确，能进行远控，遥控，实现自动化管理。

（2）热具有防爆、全天候工作性能，可靠性高，使用寿命长。

（3）电伴热无泄漏，有利于环境保护。

（4）节省钢材：它不需要蒸气伴热所需的一来一去二趟伴热管路。

（5）节省保温材料。

（6）节约水资源，不象锅炉每天需要大量的水。

（7）电伴热还能解决蒸气和热水伴热难以解决的问题。

（8）电伴热设计工作量小，施工方便简单，维护工作量小。

（9）效率高，能大大降低能耗。

有的项目，无论是一次性投资，还是年运行费用，电伴热带比蒸汽伴热带都要节省；有的项目电伴热带的一次性投资可能会略高于蒸汽热水伴热，但以年运行费用论，通常电伴热运行1-2年节省的费用就能收回投资。

5使用寿命

在正确维护下，电伴热系统使用寿命为8年或更长。

6应用范围

电伴热产品可广泛用于石油、化工、电力、医药、机械、食品、船舶等行业的管道、泵体、阀门、槽池和罐体容积的伴热保温、防冻和防凝，是输液管道、储液介质罐体维持工艺温度有效的方法。电伴热不但适用于蒸汽伴热的各种场所，而且能解决蒸汽伴热难以解决的问题，如：长输管道的伴热，窄小空间的伴热；无规则外型的设备（如泵）伴热；无蒸汽热源或边远地区管道和设备的伴热；塑料与非金属管道的伴热，等等。

主要应用场所举例如下：

（1）、石油管线防凝、解蜡和伴热保温。

（2）、油田井口采油树的伴热防凝，提高产量。

（3）、化工管道、罐体、仪表管线的伴热保温。

（4）、海上石油平台输油管线伴热和水管防冻。

（5）、油轮和船舶管线、容器的伴热保温。

（6）、发电厂重油管道的伴热保温和水管的防冻。

（7）、间歇输送介质管道的升温和伴热保温。

（8）、需要严格控制介质温度管线的伴热保温。

温控伴热电缆由导电高分子复合材料(塑料)和两根平行金属导线及绝缘护套构成的扁形带状电缆。其特性是导电高分子复合材料具有正温度系数”PTC”特性，且相互并联，能随被加热体系的温度变化自动。

安装简便，维护简单，自动化水平高，运行及维护费用低。

7技术指标

1、电缆结构：内层导电热塑料、外层为双层阻燃聚烯烃并带有屏蔽层

  伴热带通用包装方式

2、温度范围：

zui高暴露温度85℃，zui高表面温度85℃

zui高维持温度65℃，zui低使用温度-60℃

3、施工温度： zui低：-5℃

4、热稳定性：由10℃至99℃间来回循环300次后， 电缆发热量维持在90%以上。

5、弯曲半径：20℃室温时为25.4mm，-30℃低温时为35.0mm

8选型方式

伴热带主要分为低温型和中温型，配合恒功率高温电热带以及铠装MI电缆统称为电伴热。如何正确地为一个项目工程选择一款合适、省点、节能、高效并且使用寿命长的电伴热带呢？

首先要从选型方面，就拿管道来距离。某个管道需要防冻，5度以上不结冰， 那么只要是在常温环境下，都可以选用低温自限温电热带，若是低温条件非常低，可以适当地调整安装比例，以达到合适的热补偿热平衡；再如某个管道需要保温，本身管道介质有温度，需要使用电伴热带来给管道提供热损失维持热量，那么就可以选用中温和高温的恒功率伴热带。以上两点都比较好理解。比较麻烦的是加热方面，*，电伴热带顾名思义，以伴热为主加热为辅的一种可发热电缆。加热功能稍弱，长期出于满负荷运行会降低其使用寿命。这就需要使用MI加热电缆，一种铠装电缆，zui高耐温可达1000度，每米功率根据理论热量损失来进行定制，这种电伴热带甚至可以放入水中使用。

选择一个正确的型号，对日后安全使用、节能减排、高效作业都有一定的帮助，使用寿命也将控制在理论范围。

9分类

按温度分

根据高分子PTC材料的组成不同，自控温伴热带分为低温型和高温型两类。

市场上常见的有以聚烯烃为基材的65℃温度等级的加热电缆和以含氟材料为基材的110℃和150℃加热电缆。此处的温度等级定义为加热电缆所能有效应用的zui高环境温度(MAXIMUMPIPE MAINTENANCE TEMPERATURE)。也可以理解为电缆能够长期稳定应用并产生有效加热功率输出的zui高环境温度，超过规定温度等级，一方面由于电阻增高，电缆本身的输出功率很小，实际加热效率很低。另一方面，长期的超温使用，使电缆性能如：PTC特性，加热功率等劣化或衰减，会降低电缆的使用寿命和运行可靠性。但短期间断地暴露于超过温度等极的温度环境，也是可以的。因此，除上述温度等级外，自控温加热电线，还有另一个温度等级。如对于65℃温度等级的电缆，该温度等级为85℃，对于110℃温度等级的电缆，为130℃，而对于150℃电缆，则为230℃。然而此时的电缆有效输出功率已接近于零。

由于相关文献资料太少，许多人对于自控温加热电缆的温度等级有着错误的理解，认为它是指加热电缆的zui高表面温度，因此，出现了45.65,85和105℃温度等级聚烯烃加热的说法。而实际上，由于电缆的输出功率与环境温度有关，而电缆的表面温度与测试时的环境温度，保温状态都有密切联系。因此，用表面温度来定义自控温加热电缆的温度等级是不科学，也是不准确的。我们需要记住的是，对于以聚烯烃为基材的加热电缆其zui高连续使用温度应不超过65℃。

按功率分

自控温伴热带的输出功率是指在环境温度为摄氏10度条件下，单位长度电缆的输出功率。按加热功率输出分类，自控温伴热带有高中低三种类型。一般而言，加热功率小于35瓦/米的为低功率加热电缆；加热功率大于35瓦/米而小于70瓦/米的为中等功率加热电缆；而加热大于65瓦/米的为高功率加热电缆。

按应用分

通用型伴热带：是指由铜导线，高分子PTC材料和单层阻燃护套所组成的加热电缆。主要应用于一般场合下的管网的加热或伴热。防爆增强型加热电缆：是在通用型电缆的外层再复合一层金属网，这种结构电缆可有效消除静电和抵御外来机械碰境。主要应用于具有防爆要求的场所。

防腐防爆增强型：这种结构的电缆是在防爆增强型加热电缆的金属网外层，再复合上一层含氟材料。具有这种结构的加热电缆可有效地防止和抵御静电，机械碰撞和各种腐蚀性介质。主要应用于环境恶劣或有易燃易爆物品的场所。

按用途分

普通型伴热带：这是一种二芯结构的加热电缆。由两根平行金属导线外敷高分子PTC材料和阻燃护套材料或金属网和氟材料护套所构成。由于受导体直径和沿长电压降的影响，这种电缆的连接使用长度一般不超过200米。

超长型伴热带：这是一种特殊结构的五芯或六芯加热电缆。除由高分子PTC材料包敷的两根平行导线外，同方向还另布3-4根带绝缘护套的金属导线，外加金属铠装。用于传送电能。这种特殊的结构，使电缆的zui长连续使用长度可超过1100米，因而可应用于输油输气道的伴热和油田井下伴热。

安全型伴热带：这是一种三芯加热电缆。在电缆中，在阻燃护套内沿长度方向另布一根监视电线。监视电线可随时把沿线的输出功率异常变化，过电流情况，局部损伤等信息及时传送到中央控制室，便于及时了解沿线加热情况，保证电缆的安全可靠运行。

按电压分

低电压型：是指适用电压范围在12-36V之间的伴热带。这类电缆一般加热功率较低，连续使用长度不超过10米。使用时需严格遵守电压要求，否则，可导致电缆着火等意外事故。应用范围主要为民用保健品及车船用加热坐椅等。

中电压型：是指适用电压在100-660V之间的加热电缆。我们一般所说的自控温伴热带均指这一类电缆。在实际应用中，120和250V电缆可互换，但120V加热电缆的zui大连续使用长度通常为240V的一半。这类电缆的连续应用长度通常不超过200米。高压型伴热带：是指适用电压在380-650V之间的加热电缆。它们主要为前面所提及的5-6芯加热电缆。连续应用长度通常大于500米。