伴熱電纜/電熱帶設(shè)計(jì)安裝指南

1.伴熱電纜設(shè)計(jì)說明

1.1 電伴熱適用范圍：適用于工業(yè)與民用建筑等行業(yè)眾多場(chǎng)合，金屬管道及設(shè)備工藝裝置的保溫和防凍。

1.2 由于電伴熱工程目前暫無國(guó)家或行業(yè)規(guī)范和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)可遵循，所以安裝和調(diào)試應(yīng)在供貨方的指導(dǎo)下或嚴(yán)格遵循本手冊(cè)及有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、圖集和有關(guān)安全規(guī)范進(jìn)行。

1.3 電伴熱的設(shè)計(jì)和安裝要求：

由于電伴熱帶是安裝在絕熱層和管道（或設(shè)備）外壁之間，利用電熱來補(bǔ)充輸貯過程中所散失的熱量，以維持在一定的溫度范圍內(nèi)，達(dá)到保溫和防凍的目的。所以電伴熱仍需有絕熱層、防潮層和保護(hù)層。絕熱層的材質(zhì)、厚度和結(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)先按保溫和防結(jié)露要求的絕熱層厚度計(jì)算和選擇電伴熱帶功率，當(dāng)功率過大時(shí)，再增加絕熱層厚度。用于保溫為目的的絕熱設(shè)防潮層。只有在確保夏季管道、設(shè)備表面不結(jié)露的情況下才可不設(shè)防潮層。保護(hù)層的設(shè)置要求與非電伴熱保護(hù)層的設(shè)置要求相同。

1.4 電伴熱帶分自控溫和恒功率兩種。

（1 ）自控溫電伴熱帶是由導(dǎo)電聚合物和兩條平行金屬導(dǎo)線及絕緣層構(gòu)成。其特點(diǎn)是導(dǎo)電聚合物具有很高的電阻正溫度系數(shù)特性，且相互并聯(lián)；能隨被加熱體系的溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率，自動(dòng)限制加熱的溫度?？梢匀我饨囟袒蛟谝欢ǚ秶鷥?nèi)接長(zhǎng)使用，并允許多次交叉重疊而無高溫度點(diǎn)及燒壞之慮。一般情況下，可不配溫度控制器，在溫度控制精度要求很高場(chǎng)合才配溫控器。溫控器的選擇和安裝要求與恒功率電熱帶相同。自控溫電熱帶分屏蔽型和加強(qiáng)型。腐蝕區(qū)應(yīng)采用加強(qiáng)型。在保溫層內(nèi)金屬管道上放熱量曲線見電伴熱編制說明（一）；電伴熱帶規(guī)格及技術(shù)特性見中睿電伴熱產(chǎn)品樣本；電器保護(hù)開關(guān)的選用見電伴熱編制說明（二）。

（2）恒功率電伴熱帶是以金屬電阻絲或?qū)Ｓ锰祭w維束串聯(lián)或并聯(lián)與導(dǎo)電線芯及絕緣材料結(jié)合而制成，由于其輸出功率恒定，溫度積累須采取通斷電控溫，因此使用時(shí)須配置溫控器，不允許交叉、重疊及任意接長(zhǎng)、剪斷使用，否則會(huì)出現(xiàn)過熱、過載、燃燒等惡性事故，因此恒功率電伴熱帶常用于非重要(非防爆)場(chǎng)合，功率需要較大、溫度較高的加熱場(chǎng)合。

2.電伴熱設(shè)計(jì)

2.1散熱量計(jì)算

散熱量計(jì)算有兩種方法：一是查表法；二是按公式直接計(jì)算法。

(1)查表法

首先根據(jù)需要伴熱的維持溫度（To）和環(huán)境低氣溫（Ta）計(jì)算溫差：

△t=To-Ta………………………(8-1)

根據(jù)△t查金屬管道散熱量(QB)表5 或設(shè)備散熱量(QP)表1

根據(jù)查得的QB或QP按下式計(jì)算出實(shí)際的散熱量(QTB或QTP)

管道QTB=f×QB……………………………(8-2)

平壁設(shè)備QTP=f×QP………………………(8-3)

式中：To需要電伴熱維持溫度(℃)即金屬管道或設(shè)備的表面溫度。

          Ta極端平均低環(huán)境氣溫(℃)，查全國(guó)各地氣象參數(shù)表，室內(nèi)有空調(diào)的按室內(nèi)空調(diào)低溫度計(jì)算。

          QTB管道實(shí)際需要伴熱量(W/m)

          QTP平壁設(shè)備實(shí)際需要伴熱量(W/m2)

          f絕熱材料修正系數(shù)(查表3)

(2)直接計(jì)算法

管道Q1＝1.3*2π×λ×(To-Ta)/In {D1/D2+2/aD2}

式中：To需要電伴熱維持溫度(℃)即金屬管道或設(shè)備的表面溫度。

          Ta極端平均低環(huán)境氣溫(℃)，查全國(guó)各地氣象參數(shù)表，室內(nèi)有空調(diào)的按室內(nèi)空調(diào)低溫度計(jì)算。

          QTB管道實(shí)際需要伴熱量(W/m)

          QTP平壁設(shè)備實(shí)際需要伴熱量(W/m2)

          f絕熱材料修正系數(shù)(查表3)

2.2 確定電伴熱帶的功率及長(zhǎng)度

根據(jù)散熱量及維持溫度選擇相應(yīng)系列的電伴熱帶，其高維持溫度須高于介質(zhì)維持溫度。單位長(zhǎng)度散熱量小于或等于電伴熱帶額定功率時(shí)，電伴熱帶長(zhǎng)度等于管道長(zhǎng)度乘以1.1～1.2的未預(yù)見系數(shù)。單位長(zhǎng)度熱損失大于電伴熱帶額定功率時(shí)(即比值大于1時(shí))，用以下方法修正：

a、采用兩條或更多條的平行電熱帶敷設(shè)，電伴熱帶長(zhǎng)度為管道長(zhǎng)度×根數(shù)。

b、采用卷繞法敷設(shè)，根據(jù)散熱量與電伴熱帶功率的比值，查管道電伴熱帶纏繞安裝圖得到卷繞的螺距，并按此敷設(shè)。電伴熱帶長(zhǎng)度為管道長(zhǎng)度×比值(安裝空間比較緊張的場(chǎng)合不宜采用此法)。

c、增加絕熱層材料的厚度或選用導(dǎo)熱系數(shù)較低的絕熱材料。

d、管道零配件所需的電熱帶長(zhǎng)度。

   法蘭加上兩倍法蘭盤直徑的長(zhǎng)度；金屬管架加上管架與管道接觸長(zhǎng)度的2～3倍；預(yù)留電源接線長(zhǎng)約1米；中間接線盒和尾端各預(yù)留1米；每個(gè)閥門加上每米管道需要的電伴熱帶長(zhǎng)度×閥門系數(shù)(閥門系數(shù)見表2)。

   計(jì)算出有關(guān)管道零配件所需電伴熱帶長(zhǎng)度之和，再加上被伴熱管道的電伴熱帶長(zhǎng)度，其總和即為整個(gè)系統(tǒng)所需電伴熱帶的總長(zhǎng)度。

2.3 電伴熱帶選型

在選擇電伴熱帶產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種因素，如適用性、經(jīng)濟(jì)性、供電條件等，具體方法如下：

a、根據(jù)管道維持溫度及偶然性的高操作溫度選定電伴熱帶的耐溫等級(jí)和發(fā)熱溫度等級(jí)。

b、根據(jù)管道單位長(zhǎng)度的散熱量或設(shè)備單位面積上的散熱量來確定所需電伴熱帶的單位功率和長(zhǎng)度。

c、根據(jù)不同使用環(huán)境來確定所需電伴熱帶產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)型式，一般場(chǎng)合下選用屏蔽型，有腐蝕性物質(zhì)的場(chǎng)合選用加強(qiáng)型。

2.4 相關(guān)的電氣設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)電伴熱帶配電系統(tǒng)時(shí)，電熱帶應(yīng)與過載、短路、漏電保護(hù)和溫度保護(hù)裝置配合，并應(yīng)符合我國(guó)有關(guān)電氣規(guī)范要求。

(1)單一電源電熱帶長(zhǎng)度定義

單一電源自控溫電伴熱帶大使用長(zhǎng)度與過流保護(hù)開關(guān)的容量關(guān)系可查電伴熱編制說明(二)。當(dāng)實(shí)際過流保護(hù)開關(guān)容量介于兩檔之間時(shí)，應(yīng)選用容量大的一檔。

(2)電路設(shè)置安全保護(hù)

每條電伴熱帶線路應(yīng)采用30mA對(duì)地漏電開關(guān)做電氣保護(hù)。特別是在防爆區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)或腐蝕區(qū)，和管道需要經(jīng)常維修和電熱帶易受到機(jī)械損壞的區(qū)域。

(3)PDX配電箱是用于電伴熱帶工程的標(biāo)準(zhǔn)配電箱，采用掛式或箱體結(jié)構(gòu)，電源電纜進(jìn)口在箱底部，防護(hù)等級(jí)IP54，內(nèi)裝有主斷路器。分路漏電保護(hù)斷路器，也可根據(jù)特別需要，配報(bào)警裝置及溫控器(詳情見相關(guān)的電氣配電箱樣本)。

2.5 產(chǎn)品選型注意事項(xiàng)

(1)無論是否防爆場(chǎng)合，都應(yīng)嚴(yán)格選用加強(qiáng)型產(chǎn)品或屏蔽型產(chǎn)品，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用條件的寬嚴(yán)要求，可以選擇雙層不阻燃(-P/J)、雙層阻燃(-Pz/Jz)、雙層不燃(-Pf/Jf)產(chǎn)品或無防腐要求選擇屏蔽型(-P、-Pz、-Pf)產(chǎn)品。

(2)根據(jù)(低、中、高溫)產(chǎn)品高維持溫度下降15℃±5℃后仍≥需要設(shè)計(jì)的維持溫度的電伴熱要求，以及被電熱介質(zhì)的允許高維持溫度。確定產(chǎn)品溫度(高、中、低)等級(jí)的選型。

(3)根據(jù)使用條件及產(chǎn)品的起始電流值的大小，確定控制器件參數(shù)。

※起始電流的說明：

起始電流的高低不是判定性能穩(wěn)定的技術(shù)指標(biāo)，因?yàn)樗鼰o法單個(gè)進(jìn)行比較。起始值受影響的因素較多，故業(yè)內(nèi)引進(jìn)了起始值和穩(wěn)態(tài)值的“比值”才較為貼切的反映了產(chǎn)品的性能，但它是一項(xiàng)當(dāng)產(chǎn)品大量采用時(shí)對(duì)控制線路及開關(guān)容量的一項(xiàng)應(yīng)用參數(shù)，而起始電流值與該產(chǎn)品穩(wěn)態(tài)電流值的比值是一項(xiàng)影響輔助設(shè)施的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。電伴熱帶這項(xiàng)指標(biāo)尚無國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)值。國(guó)內(nèi)外各廠家確定產(chǎn)品起動(dòng)電流值為接通電源后某一時(shí)間值的電流值，時(shí)間越長(zhǎng)，起動(dòng)電流越小，同時(shí)起動(dòng)電流又與該產(chǎn)品的發(fā)熱溫度、標(biāo)稱功率(w/m·10℃)和使用環(huán)境溫度高低、工作電壓有關(guān)。電伴熱帶發(fā)熱溫度低，標(biāo)稱功率小，使用溫度高、工作電壓低，起動(dòng)電流小。電伴熱帶發(fā)熱溫度高，標(biāo)稱功率大，使用溫度低、工作電壓高，起動(dòng)電流大；以上定性規(guī)律，國(guó)際上根本無法以產(chǎn)品起動(dòng)電流的大小來作為判別產(chǎn)品優(yōu)劣這一說法，而是視其起動(dòng)電流值與穩(wěn)態(tài)工作電流值的比值來合理選用控制器件(開關(guān)容量及熔斷器的容量大小)的一項(xiàng)重要依據(jù)。一般以2-5倍為好，下限比值優(yōu)于上限比值。

(中溫屏蔽加強(qiáng)型)自控溫電伴熱帶比較合適，并從產(chǎn)品樣本查出10(4)根據(jù)產(chǎn)品的低環(huán)境使用溫度，導(dǎo)電線芯截面大小、標(biāo)稱功率大小和大使用長(zhǎng)度以及過載保護(hù)器的容量大小校核安 全負(fù)載，確定產(chǎn)品的實(shí)際使用長(zhǎng)度，一般情況參閱編制說明(二)中表4，但該表4同一型號(hào)產(chǎn)品的導(dǎo)線截面可能是不一樣的，因此在該表允許大使用長(zhǎng)度的情況下，同時(shí)也應(yīng)滿足產(chǎn)品合格證上標(biāo)明的大使用長(zhǎng)度范圍內(nèi)方可，如果編制說明(二)表4中產(chǎn)品的使用長(zhǎng)度大于該產(chǎn)品合格證標(biāo)示的長(zhǎng)度應(yīng)與中睿電氣聯(lián)系、咨詢，不得未經(jīng)核算即擅自確定大使用長(zhǎng)度。

(5)對(duì)被伴熱管線介質(zhì)溫度短時(shí)間超過電伴熱帶高承受溫度或間隙使用蒸汽清掃管線除垢的場(chǎng)合，應(yīng)嚴(yán)格遵循優(yōu)先選擇特種系列產(chǎn)品，適宜選擇Pf、Pb、Pf/Jf或Pb/Jf結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，并均皆應(yīng)按照特種情況設(shè)計(jì)規(guī)定隔熱隔離法安裝使用，否則為誤用。

(6)電壓≤110V或≥380V產(chǎn)品的應(yīng)用，因本手冊(cè)無該類產(chǎn)品的工作曲線，因此設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)向制造商咨詢，在制造商指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用選型。

(7)根據(jù)管線長(zhǎng)度，盡量減少節(jié)點(diǎn)，確定平敷、纏繞以及提供電源點(diǎn)的地理位置條件和長(zhǎng)輸還是短輸，確定采用通用型、中長(zhǎng)型還是超長(zhǎng)型以及工作電壓的大小。

2.6 實(shí)例

(1)室內(nèi)熱水管道伴熱

熱水維持溫度To=50℃，偶然性操作溫度65℃。室內(nèi)空調(diào)低溫度16℃，管道通過普通區(qū)。電壓220V。管徑DN100，管長(zhǎng)50m，管道上有3個(gè)閘閥，8對(duì)法蘭(包括閥門的6對(duì))5個(gè)管架。保溫層材料為泡沫橡塑(λ=0.038W/m·℃，0℃時(shí))，厚30mm，確定電伴熱帶的長(zhǎng)度、功率和選型。

第一步，計(jì)算溫差△t。根據(jù)(8-1)式 △t=To-Ta，To=50℃，Ta=16℃。 △t=50-16=34℃

第二步，計(jì)算管道散熱量QB。查表5(P14頁)，當(dāng)△t=30℃，QB=21.8W/m，△t=40℃，QB=29.0W/m。采用內(nèi)差法求得：QB=21.8+［(29-21.8)÷(40-30)］×(34-30)=24.68W/m。

第三步，計(jì)算實(shí)際散熱量QTB，根據(jù)(8-2)式：QTB=f×QB，查表3，f=1.23。QTB=1.23×24.68=30.36W/m。

第四步，計(jì)算電伴熱帶總長(zhǎng)度L：查電伴熱編制說明(一)和產(chǎn)品樣本可知 ，選用ZBR-P-45-220型(中溫屏蔽加強(qiáng)型)自控溫電伴熱帶比較適合，并叢產(chǎn)品樣本10℃時(shí)，每米輸出功率45W/m，50℃時(shí)輸出功率28.8W/m，小于散熱量QTB=30.36W/m，因此選擇ZBR-P-45-220時(shí)，需要確定安裝系數(shù)30.36/28.8=1.06。

電伴熱帶總長(zhǎng)度計(jì)算如下：

管道部分L1=50×1.06=53m

法蘭部分:L2=8×(2×0.215)=3.44m(0.215法蘭盤直徑)

閘閥部分:L3=3×1.06×1.3=3.9m(1.3系數(shù)，查表2)

管架部分:L4=5×3×0.15=2.25m(0.15為管道與支架接觸長(zhǎng)度)

其它部分:L5=2×1=2m(一個(gè)接線盒，一個(gè)尾端)

總長(zhǎng)度:L=L1+L2+L3+L4+L5 =53+3.44+4.13+2.25+2=64.82m

查電伴熱編制說明(二):Ta=10℃，Lmax=65m，20A開關(guān)；Lmax=96m，30A開關(guān)。

電伴熱帶實(shí)際總長(zhǎng)度L=64.82m，選用30A開關(guān)，電伴熱帶可以任意切割。

總功率N=L×QTB=64.82×28.8=1867W(1.867KW)。

(2)室內(nèi)管道防凍

北京地下室不采暖車庫消防管道防凍，管道冬季維持水溫TO=5℃，其它條件同前例。

第一步，計(jì)算溫差，查表全國(guó)各地氣象參數(shù)知北京Ta=-17.1℃?！鱰 =(To-Ta)=5-(-17.1)=22.1℃

第二步，計(jì)算管道散熱量QB查表，△t=20℃，QB=14.5W/m，△t=30℃，QB =21.8W/m。采用內(nèi)差法求得：QB=14.5+[(21.8-14.5)÷(30-20)]×(22.1-20)=16.03 W/m。

第三步，計(jì)算實(shí)際散熱量，查表f=1.23，QTB=f×QB=1.23×16.03=19.72 W/m。

第四步，計(jì)算電伴熱帶總長(zhǎng)度：查電伴熱帶編制說明(一)和產(chǎn)品樣本可知，選用DBR-P-15-220型(低溫屏蔽加強(qiáng)型)自控溫電伴熱帶比較合適，電壓220V，并從電伴熱帶產(chǎn)品樣本查出10℃時(shí)，每米輸出功率15W/m，5℃時(shí)輸出功率16.4W/m，小于散熱量QTB=19.72W/m，因此選擇DBR-P-15-220時(shí)，需要確定安裝系數(shù)19.72/16.4=1.2。

電熱帶總長(zhǎng)度計(jì)算如下：

管道部分:L1=50×1.2=60m

法蘭部分:L2=8×(2×0.215)=3.44m(0.215法蘭盤直徑)

閘閥部分:L3=3×1.2×1.3=4.68m(1.3系數(shù)，查表2)

管架部分:L4=5×3×0.15=2.25m(0.15為管道與支架接觸長(zhǎng)度)

其它部分:L5=2×1=2m(一個(gè)接線盒，一個(gè)尾端)

總長(zhǎng)度:L=L1+L2+L3+L4+L5 =72.37m

查電伴熱帶編制說明(二)：Ta=0℃，Lmax=96m，15A開關(guān)。

電伴熱帶實(shí)際總長(zhǎng)度L=72.37m(＜96m)，選用15A開關(guān)滿足要求。

總功率N=L×QTB=72.37×16.6=1201W(1.201KW)。

(3)水箱防凍

水箱的維持水溫To=5℃，偶然操作溫度60℃，當(dāng)?shù)氐铜h(huán)境溫度Ta=-17.1℃，水箱位于層頂不采暖房間，供電電壓為220V，水箱尺寸：長(zhǎng)為1.6米，寬為1米，高為1.2米，水箱外部全用40mm的玻璃棉保溫，確定電伴熱帶的型號(hào)及用量。

第一步，計(jì)算水箱總散熱量QT(也可查表)

查表知玻璃棉導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.038 W/m·℃

放熱系數(shù)α=11.63 W/m2·℃

將以上數(shù)據(jù)代入上式得：

水箱總表面積

ST=(1.6×1.0+1.6×1.2+1.0×1.2)×2=9.44m2

QT=(QP×ST)=25.23×9.44=238.17W 

第二步，電伴熱帶選型：

根據(jù)To=5℃，偶然性操作溫度60℃，選用DBR-P-15-220型(低溫屏蔽加強(qiáng)型)自控溫電伴熱帶。

第三步，電伴熱帶總長(zhǎng)度：

a、水箱部分：

L1=QT÷每米電伴熱帶5℃時(shí)的發(fā)熱量=238.17÷16.4≌15(m)

b、其它部分：

L2=2×1=2(m)(一個(gè)接線盒、一個(gè)尾端)

總長(zhǎng)度：L=L1+L2=15+2=17(m)

2.7 專用產(chǎn)品的設(shè)計(jì)選型

為了滿足專用特殊要求和簡(jiǎn)化熱工設(shè)計(jì)，可根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)直接參閱產(chǎn)品目錄選擇專用產(chǎn)品，但安全規(guī)范及施工驗(yàn)收規(guī)范不能簡(jiǎn)化。

3.推薦應(yīng)用場(chǎng)合 

伴熱電纜/電伴熱帶廣泛應(yīng)用于石油、石化、航天、軍工、港口、電力、環(huán)保、化工、油田、鋼鐵、冶煉、水泥、制藥、食品、飲料、造紙、保健、建筑、消防、地暖、融雪等領(lǐng)域。

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