1、电 伴 热 运 行 可 靠 性 性 能 分 析 及 应 用1-16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2010 年 5 月电 伴 热 运 行 可 靠 性 性 能 分 析 及 应 用2-16一、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
2、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
3、，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电 伴 热 运 行 可 靠 性 性 能 分 析 及 应 用3-16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。图 4不合规范电 伴 热 运 行 可 靠 性 性 能 分 析 及 应 用4-16（4） 、电伴热安装未考虑防水
4、，尾端进水(图 5)短路，导致开关跳闸。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。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。尾端进水短路进水接冰短路破损电 伴 热 运 行 可 靠 性 性 能 分 析 及 应 用5-16图 72） 、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
5、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
6、而减少了伴热线的功率输出（图9） 。电 伴 热 运 行 可 靠 性 性 能 分 析 及 应 用6-16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
7、绝缘电阻。测试结果如下（二）表格：电 伴 热 运 行 可 靠 性 性 能 分 析 及 应 用7-16一、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
8、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电 伴 热 运 行 可 靠 性 性 能 分 析 及 应 用8-16图 133、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，
9、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
10、，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
11、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
12、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现象，如 60FSE 电伴热带在 80时还有 14W/M 的输出，产生高温。为了电伴热与管道的良好接触，按规定最少每 300mm 要用耐高温纤维带固定，使伴热带温度有效向管道和罐体传导。电 伴 热 运 行 可 靠 性 性 能 分 析 及 应 用9-166)、电伴热温度高时，绝缘皮发胀原因。当电伴热带高温时内带的直径会收缩变小，所以外套会发生发胀现象。7)、电伴热短路和接线盒进水施工接线不规范，造成电伴热接线盒进水造成短路，现场接线盒很多没有接屏蔽线是造成电伴热短路着火
13、的重要原因。五、针对电伴热带运行中的问题项目部技术人员研究的改进措施1、改变电伴热带首尾端的制作方式2、改变电伴热带缠绕方法3、对罐体电伴热带敷设方式进行改造4、改变电伴热接线盒接线方法5、更换部分电伴热6、通过技术人员现场培训，加强对维护人员电伴热相关知识的培训。7、制定电伴热带的验货、使用、测试、维护的制度。六、措施的实施2010 年 5 月桑吉作业区检修时组织员工对全厂电伴热进行了检查和处理主要进行了如下工作：1、改变电伴热带缠绕方法电伴热带敷设裸露在外部，导热面与管线接触面小，影响电伴热带的热传导性能，影响保温效果。电 伴 热 运 行 可 靠 性 性 能 分 析 及 应 用10-16电伴热带敷设时用铝包带固定，提高导热接触面积，提高电伴热带的发热效果和设备的保温效果，减少电伴热的弯曲度。2、对罐体电伴热带敷设方式进行改造现在的敷设方式电伴热带敷设裸露在外部，导热面与管线接触面小，影响电伴热带的热传导性能，影响保温效果改造后的敷设方式
