儀表管道電伴熱帶保溫選型
**選型步驟與關(guān)鍵考慮因素：**
1. **明確設(shè)計(jì)參數(shù) (基礎(chǔ))：**
* **維持溫度 (Tm)：** 需要保持的介質(zhì)***低溫度（例如，防凍通常取5-10°C；防止凝結(jié)或維持流動(dòng)性可能更高）。
* *****低環(huán)境溫度 (Ta)：** 安裝地點(diǎn)可能出現(xiàn)的***低空氣溫度（考慮極端情況，有氣象數(shù)據(jù)***好）。
* **暴露風(fēng)速 (V)：** 管道安裝位置的平均或***大風(fēng)速（影響散熱）。
* **管道參數(shù)：**
* 材質(zhì)（碳鋼、不銹鋼、銅、塑料等 - 導(dǎo)熱系數(shù)不同）
* 外徑 (OD)
* 長(zhǎng)度 (L)
* 是否有法蘭、閥門(mén)、支撐？ (這些是散熱點(diǎn)，需要額外補(bǔ)償)
* **介質(zhì)參數(shù)：**
* 類(lèi)型（水、油、氣體、化學(xué)品等）
* 初始溫度（如果需要從低溫啟動(dòng)加熱）
* 是否有相變？（如蒸汽伴熱管的冷凝水）
* **保溫層參數(shù) (非常重要！)：**
* 材質(zhì)（巖棉、玻璃棉、橡塑、PIR/PUR等）
* 厚度 (δ)
* 導(dǎo)熱系數(shù) (k - 通常由廠家提供)
* **電源：** 可用電壓（220V AC, 380V AC, 110V AC等）、頻率（50Hz/60Hz）。
* **安裝環(huán)境：**
* 區(qū)域分類(lèi)（普通區(qū)、防爆區(qū) - 1區(qū)、2區(qū)；粉塵防爆區(qū) - 21區(qū)、22區(qū)）**至關(guān)重要！**
* 環(huán)境腐蝕性（是否需要防腐型外護(hù)套）
* 安裝空間限制（是否便于安裝和維修）
* **控制要求：**
* 是否需要準(zhǔn)確溫控？
* 是否需要遠(yuǎn)程監(jiān)控或報(bào)警？
* 是否需要防凍保護(hù)即可（簡(jiǎn)單的溫控器）？
2. **計(jì)算熱損失 (Qloss)：**
* 這是選型的核心依據(jù)。需要計(jì)算在***低環(huán)境溫度下，維持目標(biāo)溫度時(shí)，單位長(zhǎng)度管道（W/m）的總熱損失。
3. **選擇電伴熱帶類(lèi)型：**
* 根據(jù)熱損失、維持溫度、管道長(zhǎng)度、控制要求、環(huán)境（特別是防爆）選擇：
* **自限溫伴熱帶 (Self-Regulating)：**
* **原理：** PTC高分子導(dǎo)電材料，溫度升高電阻增大，功率自動(dòng)降低。輸出功率隨被伴熱體溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)。
* **優(yōu)點(diǎn)：** 自動(dòng)調(diào)節(jié)功率，不會(huì)過(guò)熱（即使重疊安裝）；安裝相對(duì)簡(jiǎn)單，可現(xiàn)場(chǎng)裁剪；啟動(dòng)電流小；節(jié)能（尤其在環(huán)境溫度波動(dòng)時(shí)）。
* **缺點(diǎn)：** 維持溫度有限（通常≤85°C或≤110°C高溫型）；單位長(zhǎng)度功率密度較低（相對(duì)恒功率）；冷態(tài)啟動(dòng)電流大（但持續(xù)時(shí)間短）；價(jià)格通常比恒功率高；老化后功率會(huì)衰減。
* **適用：** 大多數(shù)儀表管道防凍和維持溫度不太高的場(chǎng)合（<85°C）。是儀表伴熱的主流選擇。尤其適合溫度波動(dòng)大、形狀復(fù)雜（有閥門(mén)法蘭）、不同管徑混合的場(chǎng)合。
* **恒功率伴熱帶 (Constant Wattage)：**
* **原理：** 電阻絲發(fā)熱，功率恒定不變。需要配合溫控器使用，防止過(guò)熱。
* **優(yōu)點(diǎn)：** 維持溫度高（可達(dá)150°C以上甚至更高）；單位長(zhǎng)度功率密度高；價(jià)格相對(duì)較低；長(zhǎng)度可以很長(zhǎng)（串聯(lián)型）。
* **缺點(diǎn)：** 須***配合溫控器使用；安裝需要準(zhǔn)確計(jì)算長(zhǎng)度（并聯(lián)型需專用接線盒，串聯(lián)型長(zhǎng)度固定）；重疊安裝會(huì)過(guò)熱損壞；啟動(dòng)電流等于工作電流。
* **適用：** 需要較高維持溫度（>85°C）或超長(zhǎng)距離伴熱（串聯(lián)型）的場(chǎng)合。在儀表伴熱中相對(duì)少用，除非有特殊高溫需求。
* **礦物絕緣 MI 加熱電纜 (Mineral Insulated)：**
* **原理：** 金屬護(hù)套（銅或不銹鋼）內(nèi)封裝高電阻合金絲和密實(shí)的氧化鎂絕緣粉。本質(zhì)是恒功率加熱元件。
* **優(yōu)點(diǎn)：** 機(jī)械強(qiáng)度極高，耐壓、耐腐蝕、耐高溫（***高可達(dá)600°C以上）；長(zhǎng)度定制靈活；壽命極長(zhǎng)；防爆性能優(yōu)異。
* **缺點(diǎn)：** 價(jià)格昂貴；安裝需要專用端子和密封技術(shù)（冷端處理）；彎曲半徑較大；須***配合溫控器使用。
* **適用：** 高溫需求、極端環(huán)境（高壓、強(qiáng)腐蝕、高機(jī)械損傷風(fēng)險(xiǎn)）、高可靠性要求（如核電站）、危險(xiǎn)區(qū)域核心設(shè)備。儀表伴熱中用于特殊苛刻環(huán)境或關(guān)鍵儀表。
* **集膚效應(yīng)伴熱帶 (Skin Effect)：**
* **原理：** 利用交流電在鐵磁性材料（鋼管）上的集膚效應(yīng)加熱管道本身。需要專用電源和鋼管。
* **適用：** 超長(zhǎng)距離（公里級(jí)）、大管徑、需要集中供電的場(chǎng)合（如長(zhǎng)輸管道）。儀表伴熱基本不用。
4. **確定伴熱帶規(guī)格：**
* **功率密度 (W/m)：** 選擇的伴熱帶在維持溫度下的標(biāo)稱功率密度 **須***大于或等于** 計(jì)算出的單位長(zhǎng)度熱損失 `Qloss`。通常選擇略大于 `Qloss` 的規(guī)格（留有10%-20%裕量，考慮老化、保溫性能下降、安全系數(shù)）。**注意：** 自限溫伴熱帶的功率密度隨溫度變化，要查其在`Tm`下的功率值。
* **維持溫度等級(jí)：** 伴熱帶的***高維持溫度或暴露溫度須***高于所需的`Tm`。
* **電壓等級(jí)：** 匹配現(xiàn)場(chǎng)可用電源電壓。
* **長(zhǎng)度：** 根據(jù)管道總長(zhǎng)度 + 所有補(bǔ)償點(diǎn)（法蘭、閥門(mén)等）所需額外長(zhǎng)度確定。自限溫可裁剪，恒功率（并聯(lián)型）需按廠家推薦的***大回路長(zhǎng)度設(shè)計(jì)。
* **防爆等級(jí)：** **須***嚴(yán)格匹配安裝區(qū)域的防爆要求！**
* 明確區(qū)域劃分（氣體：Zone 1/2, Class I Div 1/2；粉塵：Zone 21/22, Class II Div 1/2）。
* 選擇具有相應(yīng)認(rèn)證的伴熱帶和控制元器件（如ATEX, IECEx, UL, CSA等）。認(rèn)證標(biāo)識(shí)要清晰完整。
* 自限溫和MI電纜在防爆區(qū)域應(yīng)用廣泛。
* **護(hù)套材質(zhì)：** 根據(jù)環(huán)境腐蝕性選擇（如氟聚合物FEP/PFA耐化學(xué)腐蝕，改性聚烯烴PO經(jīng)濟(jì)通用）。室外安裝需耐紫外線。
5. **選擇保溫材料及厚度：**
* 保溫層是電伴熱系統(tǒng)有效、節(jié)能運(yùn)行的關(guān)鍵。保溫效果差會(huì)導(dǎo)致熱損失劇增，伴熱帶功率不足或能耗巨大。
* **材質(zhì)：** 選擇導(dǎo)熱系數(shù)低、適合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境（溫度、濕度、化學(xué)兼容性）的材料。常用巖棉、玻璃棉（耐高溫好），橡塑（閉孔結(jié)構(gòu)，防水汽好，適用于≤105°C），PIR/PUR（保溫性能優(yōu)異）。
* **厚度：** 根據(jù)熱損失計(jì)算和經(jīng)濟(jì)性確定。厚度增加會(huì)顯著減少`Qloss`，從而降低所需伴熱功率和運(yùn)行能耗。通常有推薦的***小厚度（如DN15水管在-20°C環(huán)境下，橡塑保溫可能需要30-40mm厚）。**確保保溫層連續(xù)、完整、干燥、密封良好（特別是室外和潮濕環(huán)境）。**
6. **設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)：**
* **目的：** 準(zhǔn)確控制溫度、節(jié)能、報(bào)警。
* **簡(jiǎn)單防凍：** 使用機(jī)械式溫控器（如管道恒溫器），設(shè)定在維持溫度略上（如5°C）。
* **準(zhǔn)確控溫/節(jié)能：** 使用電子溫控器（帶PID或ON/OFF控制），配合管道溫度傳感器（RTD Pt100或熱電偶）。
* **關(guān)鍵儀表/遠(yuǎn)程監(jiān)控：** 使用智能溫度控制器或RTU/PLC，具備溫度顯示、設(shè)定、報(bào)警（超溫、低溫、斷線）、通訊（4-20mA, Modbus, HART等）功能。
* **防爆要求：** 控制箱、傳感器、接線盒等**須*****滿足所在區(qū)域的防爆要求。
* **回路設(shè)計(jì)：** 確定每個(gè)溫控回路控制的伴熱帶長(zhǎng)度（需考慮伴熱帶的***大允許回路長(zhǎng)度、啟動(dòng)電流、斷路器容量）。
7. **電氣設(shè)計(jì)與附件：**
* **電源接線盒 (Junction Box)：** 連接電源線和伴熱帶，需要匹配防爆等級(jí)和環(huán)境防護(hù)等級(jí)（IP）。
* **尾端接線盒 (End Seal)：** 密封伴熱帶末端，防止潮氣侵入（自限溫、恒功率并聯(lián)型必需）。
* **三通接線盒 (Tee Kit)：** 用于伴熱帶在閥門(mén)、法蘭、儀表處的分叉連接。
* **溫控器安裝套管 (Thermowell)：** 用于安裝管道溫度傳感器，確保測(cè)量準(zhǔn)確。
* **鋁箔膠帶/熱傳導(dǎo)膠泥：** 用于將伴熱帶緊密固定在管道上，特別是閥門(mén)法蘭等補(bǔ)償部位，改善熱傳導(dǎo)。
* **固定件：** 耐熱扎帶或玻璃纖維帶，固定伴熱帶和保溫層。
* **斷路器/熔斷器：** 提供過(guò)載和短路保護(hù)。選擇時(shí)需考慮伴熱帶的啟動(dòng)電流（尤其是自限溫）和工作電流。
* **接觸器/固態(tài)繼電器：** 用于溫控器控制伴熱帶主回路通斷（大電流時(shí)必需）。
* **警示標(biāo)簽：** 在保溫層外標(biāo)明“內(nèi)有電伴熱”。
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