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关于温控伴热电缆-自控温电热带的发展和简单介绍新闻来源：未知作者：日期：2004-2-2717:55:00辐射交联自控温伴热电缆原理与应用北京哈表荣兴达自动化测控技术有限公司010-64049527一、辐射交联自控温加热电缆简介自控温伴热电缆或称自限温加热带，是美国RAYCHEM公司80年代开发成功的智能型保温伴热产品，其英文名称SELF-REGULATINGHEATER（CABLE）和SELF-REGULATINGTRACE。这种电缆的基本结构，是由两根平行的镀锡或镀银的铜导线，外敷一层具有正温度系数特性的高分子半导体材料，最外层则为阻燃绝缘护套。其最大特点是加热功率随外界环境或被加热物体的温度而自动调节。当温度升高时，高分子PTC发热或被加热物体的温度而自动调节。当温度升高时，高分子PTFC发热体电阻增大，输出功率降低，反之，输出功率则增加。电缆的这种独特设计结构，使其电路结构相当于两根平行金属导线之间充满无数个发热电阻，因而，使用时可根据需要裁剪成任意长度使用。自控温加热电缆的最突出优点是即使在外界环境温度异常或重叠使用情况下，其发热体表面温度也在温度范围内，不会出现其它加热材料所常用的过热燃烧现象。因而可应用于法兰，伐门和形状不规则物体的保温和伴热。这一产品的问世，解决了石油、化工，城建等行业和领域的管网保温，伴热，防冻和除雪问题。目前已成为高分子辐射加工领域的重要产品。除RAYCHEM公司外，世界许多著名公司如美国3M公司，美国THERMON公司，日本藤仓公司，英国NELSON公司，韩国KAITEC公司均生产这类产品。二、原理介绍辐射交联自控温加热电缆是采用高分子与导电炭黑复合材料所制成的高分子正温度系数材料，即PTC材料，结合辐射技术所制成的高技术产品。高分子与导电炭黑复合材料的PTC特性，源于其独特的微观结构。图1所示分别为炭黑和高分子的微观结构。由图可见，导电炭黑的微观结构为珍珠项链式的链状，而绝缘的高分子材料的微观结构是球状。二者在高温下混合均匀所形成的复合材料经实验证明仍保持各自的微观结构。因此在复合体系中，当炭黑和高分子材料的配合比例达到某一特定值，即链状的炭黑沿高分子球晶的间隙形成导电通路时，复合材料呈半导电特性。随着温度的升高，由于炭黑的热膨胀系数远小于高分子材料，如下图高分子PTC材料的电阻随温度变化曲线所示，复合材料的电阻逐渐增大，呈现明显的PTC特性。图中状态A表明，低温条件下，为低电阻区，材料的微观结构如图所示，导电的炭黑链沿高分子球晶的间隙相互连接，形成导电通路，呈半导状态。状态B为中电阻区，此区内，随着环境温度的升高，高分子膨胀程度明显大于炭黑，使得部分由炭黑链构成的导电通路被膨胀的高分子球晶所切断，导致复合材料的电阻增大，输出功率减小。状态C为高电阻区，在此区间，当环境温度进一步升高，达到接近高分子材料的熔点附近时，急剧膨胀的高分子球晶几乎将所有的炭黑链切断，导致材料变成电的绝缘体。输出功率急剧降低。在此区域内，材料电阻的急剧转变温度也称为该材料的开关温度。三、自控温加热电缆的基本结构和分类1、温度分类根据高分子PTC材料的组成不同，自控温加热电缆分为低温型和高温型两类。市场上常见的有以聚烯烃为基材的65℃温度等级的加热电缆和以含氟材料为基材的110℃和150℃加热电缆。此处的温度等级定义为加热电缆所能有效应用的最高环境温度(MAXIMUMPIPEMAINTENANCETEMPERATURE)。也可以理解为电缆能够长期稳定应用并产生有效加热功率输出的最高环境温度，超过规定温度等级，一方面由于电阻增高，电缆本身的输出功率很小，实际加热效率很低。另一方面，长期的超温使用，使电缆性能如：PTC特性，加热功率等劣化或衰减，会降低电缆的使用寿命和运行可靠性。但短期间断地暴露于超过温度等极的温度环境，也是可以的。因此，除上述温度等级外，自控温加热电线，还有另一个温度等级。如对于65℃温度等级的电缆，该温度等级为85℃，对于110℃温度等级的电缆，为130℃，而对于150℃电缆，则为230℃。然而此时的电缆有效输出功率已接近于零。由于相关文献资料太少，许多人对于自控温加热电缆的温度等级有着错误的理解，认为它是指加热电缆的最高表面温度，因此，出现了65,85和105℃温度等级聚烯烃加热的说法。而实际上，由于电缆的输出功率与环境温度有关，而电缆的表面温度与测试时的环境温度，保温状态都有密切联系。因此，用表面温度来定义自控温加热电缆的温度等级是不科学，也是不准确的。我们需要记住的是，对于以聚烯烃为基材的加热电缆其最高连续使用温度应不超过65℃。2、按加热输出功率分类自控温加热电缆的输出功率是指在环境温度为摄氏10度条件下，单位长度电缆的输出功率。按加热功率输出分类，自控温加热电缆有高中低三种类型。一般而言，加热功率小于18瓦/米的为低功率加热电缆；加热功率大于19瓦/米而小于25瓦/米的为中功率加热电缆；而加热大于33瓦/米的为高功率加热电缆。3、按应用场所分类通用型加热电缆：是指由铜导线，高分子PTC材料和单层阻燃护套所组成的加热电缆。主要应用于一般场合下的管网的加热或伴热。防爆增强型加热电缆：是在通用型电缆的外层再复合一层金属网，这种结构电缆可有效消除静电和抵御外来机械碰境。主要应用于具有防爆要求的场所。防腐防爆增强型：这种结构的电缆是在防爆增强型加热电缆的金属网外层，再复合上一层含氟材料。具有这种结构的加热电缆可有效地防止和抵御静电，机械碰撞和各种腐蚀性介质。主要应用于环境恶劣或有易燃易爆物品的场所。4、按电缆用途分类普通型加热电缆：这是一种二芯结构的加热电缆。由两根平行金属导线外敷高分子PTC材料和阻燃护套材料或金属网和氟材料护套所构成。由于受导体直径和沿长电压降的影响，这种电缆的连接使用长度一般不超过200米。超长型加热电缆这是一种特殊结构的五芯或六芯加热电缆。除由高分子PTC材料包敷的两根平行导线外，同方向还另布3-4根带绝缘护套的金属导线，外加金属铠装。用于传送电能。这种特殊的结构，使电缆的最长连续使用长度可超过1000米，因而可应用于输油输气道的伴热和油田井下伴热。安全型加热电缆(Sef-regulatingheaterwithmonitorwire)这则一种三芯加热电缆。在电缆中，在阻燃护套内沿长度方向另布一根监视电线。监视电线可随时把沿线的输出功率异常变化，过电流情况，局部损伤等信息及时传送到中央控制室，便于及时了解沿线加热情况，保证电缆的安全可靠运行。5、按施用电压分类低电压型：是指适用电压范围在12-36V之间的加热电缆。这类电缆一般加热功率较低，连续使用长度不超过10米。使用时需严格遵守电压要求，否则，可导致电缆着火等意外事故。应用范围主要为民用保健品及车船用加热坐椅等。中电压型：是指适用电压在100-65V之间的加热电缆。我们一般所说的自控温加热电缆均指这一类电缆。在实际应用中，120和240V电缆可互换，但120V加热电缆的最大连续使用长度通常为240V的一半。这类电缆的连续应用长度通常不超过200米。高压型电缆：是指适用电压在380-650V之间的加热电缆。它们主要为前面所提及的5-6芯加热电缆。连续应用长度通常大于500米。四、自控温加热电缆的应用领域工业民用水管的冬季防冻裂工矿企业液体输送管线的保温和伴热企业蒸汽输送管线的保温伴热工矿企业压缩空气，煤气天然气输送管线的保温城市消防系统的冬季防冻工矿企业气液储存罐的保温和加热工业民用管线阀门的冬季防冻特殊仪器仪表的冬季保温重要道路和场所的冬季除冰除雪工业民用建筑的冬季取暖五、自控温加热电缆的优点安全-提供您最大的安全保障PTC特性及独特的结构确保电缆的输出功率对环境温度的变化作出迅速响应，绝无局部过热着火之忧。方便-根据需要剪成任意长度使用连续长平行导体结构和均匀的加热介质分布，单位长度的CI-HEATER具有恒定的功率输，因而可以根据所需长度，现场裁剪。节能-自动控温易于安装自控温特性，使输出功率随环境温度改变而自动调整，无须设置另外控温系统。省事-经安装无需维护高度柔性结构可使您在任何管线及连接部位使用，阻燃防潮绝缘的结构设计，使您一经安装几乎无需日后的维护。