电伴热带的选型、安装与维护
一、电伴热带概述
电伴热方式在海洋石油工程中得到了广泛的应用。电伴热带分为恒功率电伴热带和自限温电伴热带，通过对两种电伴热带工作原理及其特点的分析，并结合现场施工经验，介绍了电伴热带的选型、安装和维护方法，zui后对施工中经常出现的问题进行了总结。
海上采油平台的管线及容器内液体的温度是平台日常工作过程中比较重要的控制参数。由于海上环境温度变化较大，尤其是在冬季，温度较低，管线中的介质很难保证其正常的流动，可能发生介质冷凝，造成管线阻塞，严重时还可能造成管线断裂，危急平台的安全生产。因此，海上石油、天然气设备管线的保温是一项极为重要的工作。当前海上平台对各种管线及容器多是采用电能来维持其内部介质的操作温度，称为电伴热。电伴热是用电热来补充被伴热体在工艺过程中所散失的热量，从而维持流动介质zui合理的工艺温度范围。电伴热的应用范围很广，可广泛用于石油、化工、电力、医药、机械、食品和船舶等行业的管线、泵体、阀门、槽池和罐体容器的温度维持、防冻和防凝。
二、电伴热带的选型
在以往的工程中，曾使用其他方法来防止石油管线因温度过低而造成的影响，如蒸汽伴热、热水伴热，但其缺陷比较明显，如初次安装及维护管理费用高；伴热管线需要常年伴热，锅炉必须常年运行，能源消耗大，利用率低；伴热管会产生“跑、冒、滴、漏”现象；回水不易回收，水资源浪费严重。相比之下，电伴热方式具有装置简单，发热均匀，控温准确，节约水资源，无环境污染，热交换效率高，使用寿命长，设计、安装和维护工作量小，能实现遥控和自动控制等突出优点，是继蒸汽伴热、热水伴热之后的新一代伴热技术。
三、电伴热带的种类及其特点
电伴热带就伴热类型可分为两类：恒功率电伴热带和自限温电伴热带 。恒功率电伴热带包括单相并联带、三相并联带和三相串联带。以常用的单相并联带为例，该类型电伴热带采用合金加热丝，输出功率恒定，电源母线为两根平行绝缘铜线，在绝缘层上缠绕电热丝，并将电热丝每隔一定距离（即发热节长）与母线连接，形成连续并联电阻。母线通电后，各并联电阻发热，因而形成一条连续的加热带。恒功率电伴热带单位长度发热量恒定，适用于温度要求非常严格的场所。因此，恒功率电伴热带回路应配有温控器来监控其温度，当温度过高时切断电路，当温度低于设定值时则起动电路。电伴热带外层的编织层不仅起着传热和散热的作用，还可提高电伴热带的整体强度，同时作为安全的接地线。恒功率电伴热带zui大的特点是它的起动电流比较小，在运行过程中基本上无功率衰减。自限温电伴热带一般是由导电橡胶和两根平行母线外加绝缘层构成，无单独发热丝。在每根电伴热带内，母线的电阻随温度的变化而变化，当电伴热带周围的温度变冷时，导电橡胶产生微分子收缩而使碳粒连接成电路，电流流经这些电路使电伴热带发热；当温度升高时，导电橡胶产生微分子膨胀，碳粒渐渐分开，引起电路中断，电阻上升，电伴热带自动减少功率输出。这种电伴热带的功率随周围温度的变化而变化。自限温电伴热带其发热材料一般为导电橡胶，也有合金、高分子材料和陶瓷材料。该材料具有很高的正温度系数，常称电伴热带，具有特性的材料既是电发热元件，又是温度测量元件和功率调整元件，因此使用该电伴热带不需设置温控器。
四、电伴热带的选取
纵观海上平台使用的电伴热带的情况，几年来使用的电伴热带基本上为自限温电伴热带。就海上石油生产的特点进行分析，其原因可归纳为以下几点：’）从两种电伴热带类型的比较可知，恒功率电伴热带发热稳定，其发热量与长度成正比，使用的电伴热带越长，输出的总功率越大。它不能够随着外界环境以及管子温度的变化自动调节其热量输出，因而当电伴热带交叉敷设时就会出现局部管线过热的情况，这样就会使管线内的介质受热不均进而影响其性能。而自限温电伴热带可以随着环境温度及流体温度的变化而自动调节其功率输出，使管线内介质始终保持在一定温度范围内。
从设计安装角度来讲，恒功率电伴热带一般受节长的限制，若切割时未能找准一个节长，则该部分电伴热带就起不到伴热作用，这不仅影响到管线的伴热效果，同时也会造成一定的浪费。平台上的管线走向复杂，并且阀门、弯头较多，电伴热带经常出现交叉重叠式敷设，若使用恒功率电伴热带，就会出现局部温度过高的现象，因此，恒功率电伴热带一般适用于长距离、直管线的伴热保温。而自限温电伴热带则比较易于安装，可以在阀门、弯头、法兰和管线上根据需要缠绕。设计人员只需将电伴热带的规格及长度计算出来，便可以根据现场实际需要任意截取电伴热带长度，从而减少许多不必要的浪费。以曹妃甸 ()#* 组块为例，根据平台工艺管线所流过的流体介质，要求伴热的系统主要有注水系统、热水系统、化学注入系统、污水处理系统、消防水系统、柴油系统、开排和闭排等。管线保温施工过程中，选用了 +,-%)./ 公司的自限温电伴热带中的 0$1、2$1 系列。其中，0$1系列电伴热带从特性上讲主要是应用于管线和设备的防冻保护，也可用于维持温度不超过 34 5或偶然温度不超过64 5的工艺操作温度；2$1 系列电伴热带主要用于维持温度zui高不超过 ’’7 5的工艺操作温度，也可用于热量较大或偶然温度不超过 ’84 5的管线的防冻。
五、电伴热带的安装
电伴热带的现场安装，要在有施工经验的电力工人参加或指导下，按照相关的施工程序进行，以达到规范要求和设计意图，从而为确保完工后电伴热系统的正常运行打下坚实的基础。
六、电伴热带的施工
仔细阅读施工图样、伴热系统配套材料附件清单，与到货材料进行核对，并检查电伴热带表面有否损破，电伴热带的绝缘性能是否良好，电伴热带及所有配件的型号与设计要求是否一致。确认施工条件已经具备，即管线系统与配套设备都已施工完毕，防锈防腐涂层已干透，已锉去所有毛刺和利角。敷设电伴热带时，首先根据 #9* 图和施工系统图，确定所要敷设的管线的长度，电伴热带的长度，阀门、法兰、管支架及弯头三通等的数量，并确定电伴热带附件及感温探头的位置。具体敷设电伴热带时要遵循以下原则：!在线路的*供电点和尾端各预留约 ’ : 长的电伴热带作为余量。"沿管线平行敷设的电伴热带一般安装在管线下方，且与管线横截面的水平轴线呈 ;4<角，若用两根电伴热带要对称敷设，在容器上安装时，电伴热带应缠绕在容器的中下部，通常不超过容器高度的 &=8，一般为 ’=8，如图 ’ 所示。#玻璃纤维压敏胶带或铝胶带每隔 477 :: 将电伴热带固定于管线或容器上。$所有散热体（如支架、阀门和法兰等）应按设计要求预留所需电伴热带长度，如下表所示，将此段电伴热带缠绕于散热体上并固定。%电伴热带附件，即电源接线盒、尾端接线盒、二通接线盒和三通接线盒，要根据说明书进行接线，每一接线端要预留一段电伴热带以便将来维修时使用保温材料安装前进行检查与测试。检查电伴热带表面是否损伤，配件是否安装完整，用,&& 1 兆欧表测试每一独立回路，绝缘电阻应在)& 2! 以上。,）电伴热带施工测试后立即进行保温层安装，此时要注意："所采用保温层的材料，厚度和规格与设计要求相符合。#施工时保温材料必须干燥，保温层外应加防水外罩。$保温层施工时应避免损伤电伴热带，保温层施工后对电伴热带进行绝缘测试。!& 电伴热带的安装细节对于管线上的一些特殊散热体，如管支架、阀门和法兰等以及外径较大的管线，要预留规定长度的电伴热带以达到预期的伴热效果，其缠绕和固定方式都有特殊要求，通常以尽可能使散热体必要时随时可拆除进行维修或更换而不损坏电伴热带或影响其他线路为原则。图 ) 3 图 . 为不同缠绕体的伴热带缠绕方式。
七、电伴热带的故障分析
电伴热系统在正确安装和操作的情况下，其运行*可靠，使用寿命也较长。但是，电伴热带及其附件都是在平台施工过程中安装，难免会由于安装或维护不当造成其损坏而出现各种故障。下面针对现场施工中遇到的各种情况予以分析。电伴热带被保温钉刺破或被电气焊及其他不明原因破坏致使电伴热带中的芯线与管线或编织层（编织层接地）连接，致使线路绝缘低。通常的解决办法是将已损坏的电伴热带去除，再用一两通连接。施工人员疏忽未安装尾端。解决办法是查该处电伴热带是否受潮，若已受潮则更换该段电伴热带，然后重新测量该路绝缘电阻，若电阻没有问题，则安装尾端。电伴热带部分受潮，以及电伴热带附件（如两通、三通和尾端）进水。解决办法是更换附件及受潮电伴热带，然后重新测量该路绝缘电阻，直至绝缘满足要求为止。电伴热带长度超过zui大回路长度，致使回路电流大，引起开关跳闸。解决办法是重新计算，更换开关或增加一个伴热回路。保温层受潮、阀门( 管支架及其他散热体上缠绕的电伴热带长度不够，致使回路发热量正常但管线达不到应有的维持温度。解决办法是更换干燥的保温材料，增加相应的缠绕长度但不要超过zui大回路长度。电伴热带的维护电伴热带的选型设计、安装施工固然是一项非常重要的工作，但维护也不容忽视，它关系到整个系统的安全运行、伴热效果和使用寿命。因此，必须对电伴热带进行定期检查，通常按以下
几种情况进行：系统安装完毕后，初次使用之前。年进行一次例行检查，一般在冷天来临之前或检修时进行。每次排除故障之后对故障回路进行预防性检查，检查的内容主要包括：!防护层：检查所有电伴热带保温材料外部的防护层有无损伤，防护铝皮接缝处的密封硅胶是否完好，保温层有无松动和脱落。"电源接线盒：检查所有的接线盒，同时检查系统内各管线上的接线点是否受到腐蚀和潮气的侵蚀。#检查控制电缆是否腐蚀、破损，配电箱内熔断器、指示灯是否正常。
结束语
电伴热系统对于平台的安全生产至关重要，因此要求施工人员一定要有高度的责任心，严格按照厂家资料和施工规范进行施工，施工过程要注意保护，同时要注意积累经验，尽量减少施工过程中人为因素引起的故障，确保电伴热系统的正常运行。针对电伴热带施工过程中经常出现的问题，结合自己的施工经验，提出以下几点建议：敷设安装时要注意电伴热带的zui小弯曲半径要求，防止过度弯曲损坏电伴热带，更要防止打结。接线时，由于盒内空间很小，芯线要尽可能剪短，两股芯线距离不能太近，更不能搭接，严禁与编织层接触，同时要把盒内的编织层碎屑清理干净，防止漏电和短路。使用二通、三通附件处，电伴热带各端要留出余量，长度大约是附件长度的 & )* 倍，便于出现故障时进行维修。安装附件时，密封圈、紧固件要齐全，确保密封圈安装到位，扣盖紧固时，螺栓要对角紧固，使其均匀受力以防松动或盒内进水。法兰处介质易泄漏，缠绕电伴热带时应避开其正下方。保温材料必须干燥，潮湿的保温材料不但影响保温效果，还可能腐蚀电伴热带，缩短其寿命。安装保温层和防水层，特别是外包保温镀锌铁皮时，严禁铆钉损坏电伴热带，固定铁皮的螺钉不得过长，以免刺破护套。要在附件安装位置的保温层上贴标识标签，便于出现故障时查找故障点和维修。
