电伴热课件.doc

电伴热运行可靠性性能分析及应用电力工程部塔里木运行项目部桑南站

一、电伴热应用情况介绍：

电伴热作为给设备过冬提供保障的保温材料，已经在塔里木油田几个作业区得到了广泛应用，个别作业区的冬防保温全部依赖电伴热带。2005年投产的桑吉作业区桑南站使用了电伴热作为冬防保温材料。桑南站的使用量为5多千米。到目前为止已经使用了五年有余，已发现多处绝缘损坏现象，甚至发生短路烧毁电伴热的现象，根据此情况希望各站主管和桑吉作业区领导将电伴热进行更换。

二、电伴热平稳运行的重要性：

随着电伴热带的大量使用，克拉、桑吉和英买作业区冬防保温全部依赖电伴热带，所以电伴热带的安全平稳运行是这几个作业区冬季能否安全平稳运行的重要保障。最近桑南站电伴热出现了一系列问题，，给桑南站的冬季安全运行带来了极大的隐患。运行时间越长出现的问题就越多，一方面要保障桑南站、桑转、解站和吉拉克站的冬季安全运行就必须保障电伴热带的安全运行；另一方面电伴热带价格昂贵，这给作业区增加了昂贵的成本。如何确保电伴热带的安全平稳运行，已成为迫不及待的问题。

三、电伴热带运行中出现的问题：

1、桑吉作业区使用的电伴热带均为10QTVR2-CT 220V、VLQTVR2-CT 380V

的电伴热带，产地为中国。厂家承诺使用寿命五年。电伴热系统经过几年的运行后都出现下列问题：

1）、安装不规所造成的各种问题:

(1)、安装的电伴热带没有紧贴保温设备管壁安装，以及没有按规定方法缠绕(图1,图2)，导致这些电伴热带没有起到伴热效果，无法达到需求的伴热效果。

图1

图2

（2）、安装人员装保温层时,在打孔时,将伴热带打穿(图3)，导致开关跳闸。

钻头打穿

图3

（3）、制做电伴热首头不合规范(图4)，导致开短路跳闸。

不合规范

图4

（4）、电伴热安装未考虑防水，尾端进水(图5)短路，导致开关跳闸。

尾端进水短

路

图5

（5）、施工人员在安装电伴热接线盒时，没考虑接线盒进水的进水的可能，造成接线盒进水结冰(图6)，最终造成端子排短路。

进水接冰短

路

图6

（6）、在包保温铁皮时，电伴热没有完全固定好，造成伴热带与保温铁皮相互磨损，最终造成伴热带破损(图7)短路。

破损

图7

2）、一些在2004年、2005年安装使用的电伴热带出现了工作不正常，发热效果低，达不到工艺的保温效果。（该现象大面积出现）

3）、同一根电伴热带出现一段热一段不热等现象。

4）、弯曲的电伴热出现了不热的现象。

5）、电伴热老化速度快。

2、桑吉作业区电伴热带使用型号为：电伴热型号: 10QTVR2-CT 220V、VLQTVR2-CT 380V 出现的问题为：

1）、电伴热短路造成着火。

2）、同一根电伴热带出现一段热一段不热等现象。

3）、使用时间长的电伴热带发热效果降低。

4）、电伴热接线盒容易进水，造成伴热工作不正常。

5）、安装时将绝缘层损坏。

四、问题分析

1、自限式电伴热带工作原理：

图8

自限式电伴热带内部都是相当于无数个发热电阻的并联回路（图8）组成自调控发热内芯。从下图中的“冷、暖、热”区域可以看出在低温时导通路径增多，从而允许更大的电流流经母线，在高温时聚合物扩张，导通路径减少，从而减少了伴热线的功率输出（图9）。

图9

自限式电伴热带结构

2、对电伴热带取样（桑南站电伴热带）

取样原则：将运行中的电伴热和新的电伴热中各抽取1根进行比较测试。测试工具：摇表；测试环境：室内室温、防水、破坏下测试。

测试方法：1）把电伴热带按新和运行中的分组测试。参与测试的电伴热带的初始长度均为3米，直接在伴热带的摇表测试，依次测试所截取电伴热带在不同长度(3米→2米→1米)情况的电阻。测试结果如下（一）表格：

2) 将电伴热带按新和运行中的分组测试。参与测试的电伴热带接通电源，将其放入水中，运行两小时后，测试温度并摇其绝缘电阻。测试结果如下（二）表格：

一、电伴热带抽样测试数据(绝缘)

序号运行新

型号60FSEW2-CT 10QTVR2-CT 220V

功率60W/m 60W/m 电阻(3米长、欧姆) 116.2 50

电阻(2米长、欧姆) 156.5 75

电阻(1米长、欧姆) 284 147

二、电伴热带抽样测试数据（防水、温控）

序号运行新

型号60FSEW2-CT 10QTVR2-CT 220V

功率60W/m 60W/m

温度22.1 38.5

电阻120.3 55

小结:同一根1米长的电伴热带截成2段的测试电阻值存在明显差异的数据为加粗字体。电阻值较大的电伴热带其弯曲程度也很大（图12）。进一步剖开电伴热带，从最内层的黑色半导体材料看不出弯曲情况（图13），只能通过最外层的红色保护层看出该伴热带曾经弯曲过。同时发现在测量过程中，绕曲伴热带会对测量值产生较大影响。反映出一条伴热带的不同段的电阻值相差非常大。

从最外面看，弯曲比较明显，影响比较大。

图12

剖开表皮，最里面的半导体材料未见异常

图13

3、经过以上数据分析和讨论得出以下结论：

1)、使用时间对电伴热带伴热效果有影响

测试结果显示新的电伴热带与说明书比较相对正常。从测试数据可以看出，相同长度的电伴热带，新的电阻值明显比旧的要低；而且使用时间越长，电阻值增加越大，伴热效果降低。进一步分析得出原因是使用了大功率的FSE60电热带，如在零下30℃时，维持1寸管道至40℃时，需要的功率是17.6w/m，而60FSE电伴热带此时的功率输出为40w/m。在零上25℃时，维持1寸管道至40℃只需要4.1w/m，因此管道温度会在多余功率的输出下不断增长，这会使电伴热带的寿命在持续高温下很快减少。存在以下可能性：电伴热带使用后逐渐老化，导致电阻逐年增大，伴热效果达不到工艺要求。

2)、温度上限不同对伴热效果有影响

温度上限为80℃、85℃、100℃相同长度的电伴热带电阻值不同，即伴热效果也不相同。由于是抽样调查，而且样本的使用情况不尽相同，现场没有新的80℃、85℃的伴热带，无法进行进一步对比。

3)、电伴热带弯曲程度不同导致电阻值不同（电伴热带弯曲度过大，发热效果不好。）将2005年电伴热带截成不同的2段，其中弯曲程度较大，电阻值为1520欧姆。基本没有弯曲，电阻值为680欧姆。测试结果显示弯曲程度大的相应的电阻值也比较大。在安装过程中，由于伴热需要，部分电伴热发生弯曲，剧烈的弯曲电热带，会造成电热带内半导体材料结构发生变化和损坏，从而改变了电阻，影响了电流输出，使发热量减少。电伴热带半导体材料的内部结构可能发生畸变，致使电伴热带的电阻值增大，导致伴热效果显著下降。4)、电伴热不能用高温吹扫和不能给高温设备保温（电伴热带自身不能受高温）

经常使用高压蒸汽吹扫后的电伴热带不热。原因电伴热带悬空，没有紧贴罐壁，固定电伴热的耐高温纤维带有发黄的迹象，明显受过高温。所以电伴热电阻值变得很大，造成发热功率严重衰减。

针对桑南站的电伴热保温介质有温度的伴热进行了现场检查，电伴热带表面没有特别变化，但管线内介质温度很高，大概有60℃，根据测算，到4月时，外界温度达到20℃以上时，则电伴热带所承受的温度就会高于规定的温度，造成电伴热带损坏，也是造成电伴热带着火的原因之一。

5)、部分电伴热存在两端热，中间不热的现象的原因。

原因是电热带与管道一段接触一段不接触，不接触管道的一段电热带裹在保温层里要比接触管道的一段电热带热很多。也有使用超负荷的电热带的原因造成电伴热两端热中间不热的