一、概述 伴熱作為一種有效的管道(儲(chǔ)罐)保溫及防凍方案一直被廣泛應(yīng)用。其工作原理是通過(guò)伴熱媒體散發(fā)一定的熱量,通過(guò)直接或間接的熱交換補(bǔ)充被伴熱管道的損失,以達(dá)到升溫、保溫或防凍的正常工作要求。20世紀(jì)70年代，美國(guó)能源行業(yè)就提出用電伴熱方案來(lái)替代蒸汽伴熱的設(shè)想。70年代末80年代初，包括能源行業(yè)在內(nèi)的很多工業(yè)部門已廣泛推廣了電伴熱技術(shù)，以電伴熱全面代替蒸汽伴熱。電伴熱技術(shù)發(fā)展至今，已由傳統(tǒng)的恒功率伴熱發(fā)展到以導(dǎo)電塑料為核心的自控溫電伴熱。
    1、原理對(duì)比
    1、1自控溫伴熱電纜原理
　　自控溫電伴熱方案主要通過(guò)自控溫電伴熱線完成。自控溫電伴熱線由導(dǎo)電塑料和2根平行母線加絕緣層、金屬屏蔽網(wǎng)、防腐外套構(gòu)成。其中由塑料加導(dǎo)電碳粒經(jīng)特殊加工而成的導(dǎo)電塑料是發(fā)熱核心。當(dāng)伴熱線周圍溫度較低時(shí)，導(dǎo)電塑料產(chǎn)生微分子收縮，碳粒連接形成電路使電流通過(guò)，伴熱線便開始發(fā)熱；而溫度較高時(shí)，導(dǎo)電塑料產(chǎn)生微分子膨脹，碳粒逐漸分開，導(dǎo)致電路中斷，電阻上升，伴熱線自動(dòng)減少功率輸出，發(fā)熱量便降低。當(dāng)周圍溫度變冷時(shí)，塑料又恢復(fù)到微分子收縮狀態(tài)，碳粒相應(yīng)連接起來(lái)形成電路，伴熱線發(fā)熱功率又自動(dòng)上升。由于整個(gè)溫度控制過(guò)程是由材料本省自動(dòng)調(diào)節(jié)完成的，其控制溫度不會(huì)過(guò)高也不會(huì)過(guò)低。因此電伴熱所具有的良好特性是其他伴熱系統(tǒng)所無(wú)法比擬的。
1、2 恒功率伴熱電纜原理
　　恒功率伴熱電纜分為并聯(lián)式電熱帶和串聯(lián)式電熱帶。恒功率并聯(lián)電熱帶由于其多個(gè)發(fā)熱節(jié)在整個(gè)長(zhǎng)度并聯(lián)聯(lián)接，故簡(jiǎn)稱為并聯(lián)式電熱帶，它是由電源母線和母線絕緣、主絕緣、發(fā)熱絲、外護(hù)套、金屬屏蔽網(wǎng)、加強(qiáng)護(hù)套構(gòu)成。恒功率并聯(lián)電熱帶由于其多個(gè)發(fā)熱節(jié)在整個(gè)長(zhǎng)度并聯(lián)聯(lián)接。電源母線為二根或三根平行絕緣銅導(dǎo)線，并在其表面上纏繞電熱絲，并將該電熱絲每隔一定距離（“即發(fā)熱節(jié)長(zhǎng)”）與母線連接，形成連續(xù)并聯(lián)電阻，母線通電后，各并聯(lián)電阻發(fā)熱，因而形成一條連續(xù)的加熱帶；恒功率串聯(lián)電熱帶由電源母線和發(fā)熱芯、復(fù)合絕緣、外護(hù)套、銅編織、加強(qiáng)層構(gòu)成。根據(jù)焦耳定律可知，電流通過(guò)導(dǎo)體不斷的放出能量，形成一條連續(xù)的、發(fā)熱均勻的電伴熱帶。
2、產(chǎn)品性能特點(diǎn)對(duì)比
2、1自控溫伴熱電纜性能特點(diǎn)
　　自控溫伴熱電纜加熱時(shí)能夠自動(dòng)限定電纜的工作溫度；自控溫伴熱電纜能隨被加熱體系的溫度變化自動(dòng)調(diào)整輸出功率而無(wú)需外加設(shè)備；電纜可以任意裁短或在一定范圍內(nèi)接長(zhǎng)使用，而上述性能不變；允許交叉重疊纏繞敷設(shè)而無(wú)過(guò)熱及燒毀之憂；伴熱管線溫度均勻，不會(huì)過(guò)熱，安全可靠；節(jié)約電能；間歇操作時(shí)，升溫啟動(dòng)快速；安裝及運(yùn)行費(fèi)用低；安裝使用維護(hù)簡(jiǎn)便；便于自動(dòng)化管理；無(wú)環(huán)境污染；使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
2、2恒功率伴熱電纜性能特點(diǎn)
　　恒功率串聯(lián)電熱帶單位長(zhǎng)度的發(fā)熱量恒定，使用的電熱帶越長(zhǎng)輸出的總功率越大，管道維持溫度高。該電熱帶在現(xiàn)場(chǎng)不完全能按實(shí)際長(zhǎng)度任意剪切。此外，電熱帶柔軟行沒(méi)有自控溫較柔軟，能夠緊貼在管道表面，電熱帶外層金屬屏蔽網(wǎng)可以防止靜電產(chǎn)生并安全接地，它不僅提高了電熱帶的整體強(qiáng)度，還起著傳熱和散熱的作用。
應(yīng)用場(chǎng)合
　　自控溫伴熱電纜（電伴熱帶）廣泛應(yīng)用在石油、化工、鋼鐵、電力等工業(yè)企業(yè)的管線、儲(chǔ)罐的伴熱保溫、抗凝、防凍。伴熱電纜使用于普通區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)和腐蝕區(qū)。
　　 恒功率伴熱電纜主要使用于管道、閥門、泵體、儲(chǔ)罐、反應(yīng)塔、儀表箱等防凍和保溫，或者維持儀管線的工藝溫度，應(yīng)用于加熱、高溫伴熱場(chǎng)合。
效益分析
　　自控溫電伴熱因本省根據(jù)敏感管壁（介質(zhì)）的溫度而自調(diào)發(fā)熱量，是一種節(jié)能措施。應(yīng)用最廣泛的自控溫電伴熱線每米用電量為15W。管道全長(zhǎng)為1000m，每小時(shí)用電量為1000×15/1000=15KW.h。當(dāng)管道溫度達(dá)到維持溫度上限時(shí)，電伴熱的發(fā)熱量將逐漸減少，輸出功率亦隨之下降，從而電伴熱的耗電量一般為額定功率的60％；廠用電價(jià)按0.60元/ KW.h計(jì)，運(yùn)行日為100天（2400小時(shí)），則每年正常耗電費(fèi)用為：（15×2400）×0.60×60％＝12960元，自控溫電熱帶與溫控器配合使用時(shí)，不但可以精確維持管道或加熱體的介質(zhì)溫度，還可以大大的降低運(yùn)行費(fèi)用成本。
　　 恒功率電熱帶單位長(zhǎng)度的發(fā)熱量恒定，使用的電熱帶越長(zhǎng)輸出的總功率越大。應(yīng)用最廣泛的恒功率電伴熱線每米用電量為20W。管道全長(zhǎng)為1000m,每小時(shí)用電量為1000×20/1000=20KW.h。當(dāng)管道溫度達(dá)到維持溫度上限時(shí)，輸出功率隨之進(jìn)入穩(wěn)定，從而電伴熱的耗電量保持不變；廠用電價(jià)按0.60元/ KW.h計(jì)，運(yùn)行日為100天（2400小時(shí)），則每年正常耗電費(fèi)用為：（20×2400）×0.60＝28800元，恒功率電熱帶與溫控器配合使用時(shí)，也可精確維持管道或加熱體的介質(zhì)溫度。
結(jié)論
　　由以上的分析可知，同樣都是給管線、儲(chǔ)罐伴熱保溫，但他們之間有著很大的區(qū)別，在采用自控溫電伴熱與恒功率電伴熱一次性投資差不多，但自控溫電伴熱運(yùn)行費(fèi)用卻有較大降低，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。而且，從國(guó)內(nèi)目前已經(jīng)采用自控溫伴熱系統(tǒng)的電力工業(yè)、石油化工、建筑業(yè)、公共事業(yè)設(shè)備等的運(yùn)行情況看，可以預(yù)見工業(yè)企業(yè)的管線、儲(chǔ)罐的伴熱保溫、抗凝、防凍應(yīng)用中，針對(duì)伴熱的特殊技術(shù)要求，自控溫電伴熱系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、方便地起到保溫、防凍的作用電伴熱已達(dá)到了預(yù)期的效果。恒功率電熱帶較自控溫電熱帶產(chǎn)品雖然存在較多缺點(diǎn)，產(chǎn)品本身不能智能化，但在一定條件下，通過(guò)輔助控制在某些高溫伴熱或加熱場(chǎng)合，特別是超長(zhǎng)度管輸?shù)陌闊峄蚣訜幔€是有相當(dāng)大的應(yīng)用需求。

自限式電熱帶　
　　自限溫（自限式、自調(diào)控、自控溫、變功率）電熱帶（電熱線、電纜、伴熱電纜、伴熱帶、伴熱線）是當(dāng)今世界上先進(jìn)的智能型高分子電熱器件，其發(fā)熱元件是由具有“PTC”效應(yīng)的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料擠包在兩股平行導(dǎo)電線芯之間形成的帶狀（線狀、板狀）器件。該發(fā)熱元件是由氟樹脂為基料或以聚乙烯為基料的PTC材料（簡(jiǎn)稱，含氟PTC和普通PTC），通過(guò)兩股導(dǎo)線形成PTC芯帶并等效于無(wú)限個(gè)可自調(diào)并聯(lián)電阻電路，所謂“PTC”效應(yīng)是指發(fā)熱材料的電阻隨溫度的升高而增大的現(xiàn)象，因此，它可隨溫度的變化而自動(dòng)調(diào)整電熱輸出功率，當(dāng)溫升至某一溫度時(shí)，其電阻趨向于無(wú)窮大，即輸出功率近似于零，反之亦然。上述現(xiàn)象稱之謂PTC產(chǎn)品的記憶特性和開關(guān)特性。
　　自限溫電熱帶的好壞主要指其記憶特性和開關(guān)特性（開關(guān)點(diǎn)）的穩(wěn)定程度，當(dāng)產(chǎn)品處于某一臨界高溫點(diǎn)時(shí)（最高承受溫度），其穩(wěn)定程度積累性衰減直至不發(fā)熱，在某一條件下（即指工作電壓的高低、通電次數(shù)的多少、使用時(shí)的內(nèi)外環(huán)境溫度的高低、長(zhǎng)期處于的工作狀態(tài)即輸出功率的大小等），條件越苛刻，“記憶”和“開關(guān)”特性越穩(wěn)定，其品質(zhì)越好。因此比較自限溫電熱帶的優(yōu)劣應(yīng)在同一使用條件下進(jìn)行應(yīng)用比較或同類產(chǎn)品其穩(wěn)定性適應(yīng)條件的苛刻程度進(jìn)行比較，適應(yīng)條件越苛刻，其品質(zhì)越好，特別提出的是其最高承受溫度這一條件，即很多需蒸汽掃線的場(chǎng)合對(duì)此產(chǎn)品要求較高。
在尚未應(yīng)用時(shí)應(yīng)怎樣比較呢？
（1）理應(yīng)先以其核心“PTC”材料分析，高分子“PTC”材料分為兩類（見表一），含氟樹脂或非含氟樹脂（聚乙烯）為基體，由于氟樹脂的特殊性能，以其為基體的“PTC”材料（含氟PTC）基本性能特別是熱穩(wěn)定性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于聚乙烯為基體的PTC材料（普通PTC）。所謂含氟PTC，指的是電熱帶黑色的發(fā)熱芯帶材料而絕非是電熱帶的絕緣或加強(qiáng)護(hù)層材料為氟材料。

因此國(guó)際上通常是以含氟PTC材料制作中、高溫帶和普通PTC材料制作低溫帶。
（2）技術(shù)指標(biāo)是代表產(chǎn)品水平和品質(zhì)的定量表示，但主要是指代表上述兩項(xiàng)穩(wěn)定性的一些指標(biāo)。例如：
a、最高承受溫度 b、衰減率（溫度、功率）
c、起始電流與穩(wěn)態(tài)電流的比值 d、阻燃性
e、耐電壓等級(jí)或可在高電壓條件下的性能穩(wěn)定或不擊穿。
　　特別指出的是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(wú)法獨(dú)立進(jìn)行比較。起始值受影響的因素較多，故行業(yè)內(nèi)專家引進(jìn)了起始值與穩(wěn)態(tài)值的“比值”才較為貼切地反映了產(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)。電熱帶這項(xiàng)指標(biāo)尚無(wú)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)值。國(guó)內(nèi)外各廠家界定產(chǎn)品起始電流值時(shí)以接通電源后某一時(shí)間值是不一樣的，是瞬間、幾秒鐘，還是更長(zhǎng)，時(shí)間越長(zhǎng)，起始電流越小，產(chǎn)品起始電流又因該產(chǎn)品的發(fā)熱溫度高低、標(biāo)稱功率大小（w/m•10℃），通電時(shí)產(chǎn)品的使用環(huán)境溫度高低、工作電壓、使用長(zhǎng)度有著直接的關(guān)系，電熱帶發(fā)熱溫度低，功率小，每米電阻大，起始電流小；電熱帶發(fā)熱溫度高，功率大，每米電阻小，起始電流大；使用環(huán)境溫度低，起始電流大，使用環(huán)境溫度高，起始電流小，以上定性規(guī)律，國(guó)際上根本無(wú)法以產(chǎn)品起始電流的大小來(lái)作為判別產(chǎn)品優(yōu)劣這一說(shuō)法，而是視其起始電流值與穩(wěn)態(tài)工作電流值的比值來(lái)合理選用控制器件的（開關(guān)容量及熔斷器的容量大小）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。
　　如果簡(jiǎn)單地在不同的使用條件、不同的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)，以電熱帶的起始電流的大小，甚至以較小的功率（≤10W/m，10℃）、較低發(fā)熱溫度（≤60℃）的電熱帶與25W/m，10℃功率，發(fā)熱溫度≤80℃的電熱帶在非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行起始電流值的大小比較，甚至將此產(chǎn)品混同普通電線電纜，以電熱帶導(dǎo)電線芯截面大小判定優(yōu)劣，這就是誤導(dǎo)。電熱帶絕對(duì)不能等同于普通電線電纜，更不能以導(dǎo)電線芯截面大小作為計(jì)價(jià)的主要依據(jù)。
　　符合國(guó)際安全認(rèn)可，符合國(guó)家CCC強(qiáng)制認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求的電熱帶產(chǎn)品結(jié)構(gòu)應(yīng)如圖二所示為加強(qiáng)型電熱帶，由于此產(chǎn)品國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此目前較多場(chǎng)合大量地存在著使用單一功能的產(chǎn)品，即基本型或屏蔽型結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。目前世界上先進(jìn)水平的產(chǎn)品長(zhǎng)期承受溫度一般在155℃左右，短時(shí)間可以承受205℃，