仪表管道电伴热带保温选型
**选型步骤与关键考虑因素：**
1. **明确设计参数 (基础)：**
* **维持温度 (Tm)：** 需要保持的介质***低温度（例如，防冻通常取5-10°C；防止凝结或维持流动性可能更高）。
* *****低环境温度 (Ta)：** 安装地点可能出现的***低空气温度（考虑极端情况，有气象数据***好）。
* **暴露风速 (V)：** 管道安装位置的平均或***大风速（影响散热）。
* **管道参数：**
* 材质（碳钢、不锈钢、铜、塑料等 - 导热系数不同）
* 外径 (OD)
* 长度 (L)
* 是否有法兰、阀门、支撑？ (这些是散热点，需要额外补偿)
* **介质参数：**
* 类型（水、油、气体、化学品等）
* 初始温度（如果需要从低温启动加热）
* 是否有相变？（如蒸汽伴热管的冷凝水）
* **保温层参数 (非常重要！)：**
* 材质（岩棉、玻璃棉、橡塑、PIR/PUR等）
* 厚度 (δ)
* 导热系数 (k - 通常由厂家提供)
* **电源：** 可用电压（220V AC, 380V AC, 110V AC等）、频率（50Hz/60Hz）。
* **安装环境：**
* 区域分类（普通区、防爆区 - 1区、2区；粉尘防爆区 - 21区、22区）**至关重要！**
* 环境腐蚀性（是否需要防腐型外护套）
* 安装空间限制（是否便于安装和维修）
* **控制要求：**
* 是否需要准确温控？
* 是否需要远程监控或报警？
* 是否需要防冻保护即可（简单的温控器）？
2. **计算热损失 (Qloss)：**
* 这是选型的核心依据。需要计算在***低环境温度下，维持目标温度时，单位长度管道（W/m）的总热损失。
3. **选择电伴热带类型：**
* 根据热损失、维持温度、管道长度、控制要求、环境（特别是防爆）选择：
* **自限温伴热带 (Self-Regulating)：**
* **原理：** PTC高分子导电材料，温度升高电阻增大，功率自动降低。输出功率随被伴热体温度变化自动调节。
* **优点：** 自动调节功率，不会过热（即使重叠安装）；安装相对简单，可现场裁剪；启动电流小；节能（尤其在环境温度波动时）。
* **缺点：** 维持温度有限（通常≤85°C或≤110°C高温型）；单位长度功率密度较低（相对恒功率）；冷态启动电流大（但持续时间短）；价格通常比恒功率高；老化后功率会衰减。
* **适用：** 大多数仪表管道防冻和维持温度不太高的场合（<85°C）。是仪表伴热的主流选择。尤其适合温度波动大、形状复杂（有阀门法兰）、不同管径混合的场合。
* **恒功率伴热带 (Constant Wattage)：**
* **原理：** 电阻丝发热，功率恒定不变。需要配合温控器使用，防止过热。
* **优点：** 维持温度高（可达150°C以上甚至更高）；单位长度功率密度高；价格相对较低；长度可以很长（串联型）。
* **缺点：** 须***配合温控器使用；安装需要准确计算长度（并联型需专用接线盒，串联型长度固定）；重叠安装会过热损坏；启动电流等于工作电流。
* **适用：** 需要较高维持温度（>85°C）或超长距离伴热（串联型）的场合。在仪表伴热中相对少用，除非有特殊高温需求。
* **矿物绝缘 MI 加热电缆 (Mineral Insulated)：**
* **原理：** 金属护套（铜或不锈钢）内封装高电阻合金丝和密实的氧化镁绝缘粉。本质是恒功率加热元件。
* **优点：** 机械强度极高，耐压、耐腐蚀、耐高温（***高可达600°C以上）；长度定制灵活；寿命极长；防爆性能优异。
* **缺点：** 价格昂贵；安装需要专用端子和密封技术（冷端处理）；弯曲半径较大；须***配合温控器使用。
* **适用：** 高温需求、极端环境（高压、强腐蚀、高机械损伤风险）、高可靠性要求（如核电站）、危险区域核心设备。仪表伴热中用于特殊苛刻环境或关键仪表。
* **集肤效应伴热带 (Skin Effect)：**
* **原理：** 利用交流电在铁磁性材料（钢管）上的集肤效应加热管道本身。需要专用电源和钢管。
* **适用：** 超长距离（公里级）、大管径、需要集中供电的场合（如长输管道）。仪表伴热基本不用。
4. **确定伴热带规格：**
* **功率密度 (W/m)：** 选择的伴热带在维持温度下的标称功率密度 **须***大于或等于** 计算出的单位长度热损失 `Qloss`。通常选择略大于 `Qloss` 的规格（留有10%-20%裕量，考虑老化、保温性能下降、安全系数）。**注意：** 自限温伴热带的功率密度随温度变化，要查其在`Tm`下的功率值。
* **维持温度等级：** 伴热带的***高维持温度或暴露温度须***高于所需的`Tm`。
* **电压等级：** 匹配现场可用电源电压。
* **长度：** 根据管道总长度 + 所有补偿点（法兰、阀门等）所需额外长度确定。自限温可裁剪，恒功率（并联型）需按厂家推荐的***大回路长度设计。
* **防爆等级：** **须***严格匹配安装区域的防爆要求！**
* 明确区域划分（气体：Zone 1/2, Class I Div 1/2；粉尘：Zone 21/22, Class II Div 1/2）。
* 选择具有相应认证的伴热带和控制元器件（如ATEX, IECEx, UL, CSA等）。认证标识要清晰完整。
* 自限温和MI电缆在防爆区域应用广泛。
* **护套材质：** 根据环境腐蚀性选择（如氟聚合物FEP/PFA耐化学腐蚀，改性聚烯烃PO经济通用）。室外安装需耐紫外线。
5. **选择保温材料及厚度：**
* 保温层是电伴热系统有效、节能运行的关键。保温效果差会导致热损失剧增，伴热带功率不足或能耗巨大。
* **材质：** 选择导热系数低、适合现场环境（温度、湿度、化学兼容性）的材料。常用岩棉、玻璃棉（耐高温好），橡塑（闭孔结构，防水汽好，适用于≤105°C），PIR/PUR（保温性能优异）。
* **厚度：** 根据热损失计算和经济性确定。厚度增加会显著减少`Qloss`，从而降低所需伴热功率和运行能耗。通常有推荐的***小厚度（如DN15水管在-20°C环境下，橡塑保温可能需要30-40mm厚）。**确保保温层连续、完整、干燥、密封良好（特别是室外和潮湿环境）。**
6. **设计控制系统：**
* **目的：** 准确控制温度、节能、报警。
* **简单防冻：** 使用机械式温控器（如管道恒温器），设定在维持温度略上（如5°C）。
* **准确控温/节能：** 使用电子温控器（带PID或ON/OFF控制），配合管道温度传感器（RTD Pt100或热电偶）。
* **关键仪表/远程监控：** 使用智能温度控制器或RTU/PLC，具备温度显示、设定、报警（超温、低温、断线）、通讯（4-20mA, Modbus, HART等）功能。
* **防爆要求：** 控制箱、传感器、接线盒等**须*****满足所在区域的防爆要求。
* **回路设计：** 确定每个温控回路控制的伴热带长度（需考虑伴热带的***大允许回路长度、启动电流、断路器容量）。
7. **电气设计与附件：**
* **电源接线盒 (Junction Box)：** 连接电源线和伴热带，需要匹配防爆等级和环境防护等级（IP）。
* **尾端接线盒 (End Seal)：** 密封伴热带末端，防止潮气侵入（自限温、恒功率并联型必需）。
* **三通接线盒 (Tee Kit)：** 用于伴热带在阀门、法兰、仪表处的分叉连接。
* **温控器安装套管 (Thermowell)：** 用于安装管道温度传感器，确保测量准确。
* **铝箔胶带/热传导胶泥：** 用于将伴热带紧密固定在管道上，特别是阀门法兰等补偿部位，改善热传导。
* **固定件：** 耐热扎带或玻璃纤维带，固定伴热带和保温层。
* **断路器/熔断器：** 提供过载和短路保护。选择时需考虑伴热带的启动电流（尤其是自限温）和工作电流。
* **接触器/固态继电器：** 用于温控器控制伴热带主回路通断（大电流时必需）。
* **警示标签：** 在保温层外标明“内有电伴热”。
