在线分析样品处理技术中的恒功率、限功率及自调控电伴热带讲解

仪表和自控系统中采用的电伴热带有如下几种：

①自调控电伴热带。

②恒功率电伴热带。

③限功率电伴热带。

这三种均属于并联型电伴热带，它们是在两条平行的电源母线之间并联电热元件构成的。样品传输管线的电伴热带目前大多选用自调控电伴热带，一般无须配温控器。样品温度较高时（如CEMS系统的高温烟气样品）可采用限功率电伴热带。

恒功率电伴热带的优势是成本低，缺点是不具有自调温功能，容易出现过热。它主要用于工艺管道和设备的伴热，用于样品管线伴热时，必须配温控系统。

（1）自调控电伴热带

自调控电伴热带又称功率自调电伴热带，是一种具有正温度特性、可自调控的并联型电伴热带。如图2.19所示是美国Thermon公司自调控电伴热带的结构图。

自调控电伴热带由两条电源母线和在其间并联的导电塑料组成。所谓导电塑料，是在塑料中引入交叉链接的半导体矩阵制成的，它是电伴热带中的加热元件。当被伴热物料温度升高时，导电塑料膨胀，电阻增大，输出功率减少；当物料温度降低时，导电塑料收缩，电阻减小，输出功率增加，即在不同的环境温度下会产生不同的热量，具有自行调控温度的功能。它可以任意剪切或加长，使用起来非常方便。

这种电伴热带适用于维持温度较低的场合，尤其适用于热损失计算困难的场合。其输出功率（10℃时）有10，16，26，33，39 W/m等几种，最高维持温度有65℃和121℃两种。所谓最高维持温度，是指电伴热系统能够连续保持被伴热物体的最高温度。

在线分析样品传输管线的电伴热大多选用自调控电伴热带。一般情况下无须配温控器，使用时注意其启动电流约为正常值的3～5倍，供电回路中的元器件和导线选型应满足启动电流的要求。

（2）恒功率电伴热带

恒功率电伴热带也是一种并联型电伴热带，如图2.20所示是一种恒功率电伴热带的结构图。它有两根铜电源母线，在内绝缘层2上缠绕镍铬高阻合金电热丝4。将电热丝每隔一定距离（0.3～0.8 m）与母线连接，形成并联电阻。母线通电后各并联电阻发热，形成一条连续的加热带，其单位长度输出的功率恒定，可以任意剪切或加长。

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图2.19　Thermon公司自调控电伴热带

1—镀镍铜质电源母线；2—导电塑料；3—含氟聚合物绝缘层；4—镀锡铜线编织层；5—聚烯烃护套（适用于一般环境）；6—含氟聚合物护套（适用于腐蚀性环境）

图2.20　恒功率电伴热带

1—铜电源母线；2、4—含氟聚合物绝缘层；3—镍铬合金电热丝；5—镀镍铜线编织层；6—含氟聚合物护套

这种电伴热带适用于维持温度较高的场合。其最大优势是成本低，缺点是不具有自调温功能，容易出现过热，用于在线分析样品系统伴热时，应配备温控系统。

（3）限功率电伴热带

限功率电伴热带（Power-Limiting Heating Cable）也是一种并联型电伴热带，其结构与恒功率电伴热带相同，见图2.21。不同之处是它采用电阻合金加热丝，这种电热元件具有正温度系数特性，当被伴热物料温度升高时，可以减少伴热带的功率输出。同自调控电伴热带相比，其调控范围较小，主要作用是将输出功率限制在一定范围之内，以防过热。

图2.21　限功率电伴热带

1—铜质电源母线；2、4—含氟聚合物绝缘层；3—电阻合金电热丝；5—镀镍铜线编织层；6—含氟聚合物护套

限功率电伴热带适用于维持温度较高的场合，其输出功率（10℃时）有16，33，49，66 W/m等几种，最高维持温度有149℃和204℃两种。主要用于CEMS系统的取样管线，对高温烟气样品伴热保温，以防烟气中的水分在传输过程中冷凝析出。