电伴热

电伴热或表面加热，是一种使用伴热电缆保持或提高管道和容器温度的系统。微量加热采用沿管道长度物理接触的电加热元件的形式。管道通常覆盖有绝热材料，以保留管道的热量损失。然后由元件产生的热量保持管道的温度。微量加热可用于防止管道冻结、保持热水系统中的恒定流动温度或保持必须输送在环境温度下固化的物质的管道的工艺温度。在蒸汽不可用或不需要的情况下，电伴热电缆是蒸汽伴热的替代方案。

电伴热始于1930年代，但最初没有可用的专用设备。矿物绝缘电缆在高电流密度下运行以产生热量，并且控制设备从其他应用中改编而来。1950年代引入了矿物绝缘电阻加热电缆，并且可以在现场切割成长度的平行型加热电缆。自限性热塑性电缆于1971年上市。跟踪加热系统的控制系统从1970年代的毛细管填充灯泡恒温器和接触器发展到1990年代的网络化计算机控制，用于需要集中控制和监控的大型系统。一篇论文预计，在2000年至2010年期间，微量加热将占连接负载的100兆瓦，而微量加热和绝缘将占艾伯塔省油砂高达7亿加元的资本投资。用于电伴热系统设计和安装的国际标准包括IEEE标准515和622、英国标准BS6351和IEC标准60208。

最常见的管道伴热应用包括：

• 防冻保护
• 温度维持
• 车道上融雪

伴热带的其他用途包括：

• 坡道和楼梯防雪/防冰
• 沟渠和屋顶防雪/防冰
• 地板采暖
• 门/框接口防冰
• Windowde-misting
• 防冷凝
• 池塘防冻保护
• 土壤变暖
• 防止气蚀
• 减少Windows上的冷凝

当温度高于环境温度时，每条管道或容器都会发生热损失。隔热材料会降低热损失率，但不会消除它。微量加热通过平衡热量损失和供应热量来保持温度高于冰点。通常，恒温器用于在测量温度低于设定温度值时通电-通常在3°C和5°C之间，通常称为“设定点”。当恒温器测量温度上升到另一个设定温度值（通常比设定值高2°C）时，它会关闭伴热。

将伴热电缆放置在屋顶或排水沟中，以在冬季融化冰。当在排水沟中使用时，电缆并不意味着保持排水沟没有冰或雪，而只是为融化的水从屋顶和落水管或排水管道提供一条自由路径。

热水服务管道也可以追踪，因此不需要循环系统在出口处提供热水。伴热与工作环境温度的正确隔热相结合，可保持热平衡，伴热的热量输出与管道的热损失相匹配。已经开发出自限或调节加热带并且在该应用中非常成功。类似的原理可以应用于输送可能在低温下凝结的流体的工艺管道，例如焦油或熔融硫磺。高温微量加热元件可以防止管道堵塞。微量加热的工业应用范围包括化学工业、炼油厂、核电站、食品厂。例如，蜡是一种在70°C以下开始凝固的材料，通常远高于周围空气的温度。因此，必须为管道提供外部热源，以防止管道及其内部的材料冷却下来。微量加热也可以用蒸汽来完成，但这需要蒸汽源，安装和操作可能不方便。在实验室中，材料科学领域的研究人员使用微量加热对样品进行各向同性加热。他们可以结合自耦变压器使用伴热，以控制传递的热能。这是缓慢加热物体以测量热膨胀等热力学性质的有效手段。

由于加热稠的流体会降低其粘度，从而减少管道中发生的损失。因此，可以提高可用的净正吸入压头（压差），从而降低泵送时出现气蚀的可能性。但是，必须注意不要过多地增加流体的蒸汽压，因为这会对可用的头部产生强烈的副作用，可能超过任何好处。

串联加热电缆由一串高电阻导线制成，绝缘并通常包裹在保护套中。它以特定电压供电，电线的电阻热会产生热量。这些类型的加热器的缺点是，如果它们自身交叉，它们可能会过热和烧毁，它们提供特定的长度并且不能在现场缩短，此外，沿线的任何地方断裂都会导致故障整个电缆。好处是它们通常很便宜（如果是塑料式加热器），或者就像矿物绝缘加热电缆一样，它们可以暴露在非常高的温度下。矿物绝缘加热电缆适用于在工艺管线上保持高温或在可能变得极热的管线（例如高温蒸汽管线）上保持较低温度。通常串联元件用于长管道工艺加热，例如长油管道和炼油厂负载管道的码头侧。

恒功率电缆由多个恒功率区组成，通过将精细加热元件缠绕在两条绝缘的平行母线周围制成，然后在导体的交替两侧在绝缘层上制作一个凹口。然后将加热元件通常焊接到裸露的导线上，从而形成一个小的加热电路；然后沿着电缆的长度重复此过程。然后有一个内护套，将总线导线与接地编织层分开。在商业和工业电缆中，应用了额外的橡胶或特氟隆外护套。该系统相对于串联元件的好处是，如果一个小元件发生故障，则系统的其余部分将继续运行，另一方面，损坏的电缆部分（通常为3英尺跨度）将保持低温并可能导致冻结说部分。此外，由于其并联电路，该电缆可以在现场进行定长切割，但是，由于电路仅运行到电缆的最后一个区域，在现场安装时，您通常必须稍微超出电缆末端安装管道工作。安装恒定功率或任何伴热电缆时，重要的是不要重叠或接触电缆本身，因为它会过热和烧毁。恒功率电缆始终安装有恒温器来控制电缆的功率输出，使其成为非常可靠的加热源。这种电缆的缺点是大多数恒功率电缆没有焊接到母线，而是压接式接触，因此更容易由于电缆操作和安装造成的连接松动而产生冷路。

自调节伴热带是电阻随温度变化的电缆-低于电缆设定点的温度电阻低，高于电缆设定点的温度高电阻。当电缆温度达到设定点时，电阻达到一个高点，导致不再提供热量。这些电缆使用两条平行的总线，它们可以传输电力但不会产生大量热量。它们被包裹在半导体聚合物中。这种聚合物载有碳；当聚合物元件加热时，它允许更少的电流流动，因此电缆本质上是节能的，并且只在系统需要的地方和时间提供热量和电力。制造电缆，然后进行辐照，通过改变碳含量和剂量，可以生产出具有不同输出特性的不同胶带。这种电缆的好处是能够在现场切割成一定长度。它比恒定功率电缆更坚固、更可靠；它本身不会过热，因此可以交叉，但以这种方式安装胶带是不好的做法。此外，自限式磁带在冷启动时会承受更高的浪涌电流，类似于感应电机，因此需要更高额定值的接触器。

伴热电缆可以连接到单相或（成组）到三相电源。电源由接触器或固态控制器控制。对于自调节电缆，如果系统从冷启动条件开启，电源必须提供大的预热电流。如果需要精确的温度维持，接触器或控制器可能包括一个恒温器，或者可能只是在温和的天气中关闭防冻系统。电伴热系统可能需要具有接地泄漏（接地故障或RCD）装置，以保护人员和设备。系统设计必须尽量减少泄漏电流以防止误跳闸；这可能会限制任何单个加热回路的长度。

三相系统通过类似于三相电动机“直接在线”启动器的接触器供电，该启动器由线路中某处的恒温器控制。这样可以确保温度保持恒定，并且线路不会过热或过热。如果由于关闭加热而导致管线冻结，则使用微量加热可能需要一些时间才能解冻。这种解冻是通过使用“自动变压器”在三相系统上完成的，以提供更高的电压，从而提供更高的电流，并使微量加热元件更热。升压系统通常处于计时器状态，并在一段时间后切换回“正常”状态。