CN103883834A - 单芯串联电伴热系统 - Google Patents

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龚徐兴
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JIANGYIN HUANENG ELECTRIC HEATING PRODUCT CO Ltd
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L53/00—Heating of pipes or pipe systems; Cooling of pipes or pipe systems
    • F16L53/30—Heating of pipes or pipe systems
    • F16L53/35—Ohmic-resistance heating
    • F16L53/38—Ohmic-resistance heating using elongate electric heating elements, e.g. wires or ribbons

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Abstract

本发明涉及一种单芯串联电伴热系统，它包括一根被加热管道（1），其特征在于在被加热管道（1）的外侧壁上均匀布置有三根平行的铁磁性管道（5），三根铁磁性管道（5）内分别穿设三根单芯串联电加热带（2），三根单芯串联电加热带（2）的一端连接电源盒（3），三根单芯串联电加热带（2）的另一端连接尾端盒（4）。因此该单芯串联电伴热系统在被加热管道长度变短、伴热介质在管道入口关键部位需要快速解冻的情况下能够实现输出功率调整。

Description

单芯串联电伴热系统
技术领域
本发明涉及一种单芯串联电伴热系统。
背景技术
电伴热作为一种有效的管道（储罐）保温及防冻方案一直被广泛应用。其工作原理是通过伴热媒体散发一定的热量，通过直接或间接的热交换补充被伴热管道的损失，以达到升温、保温或防冻的正常工作要求。
参见图1~图3，传统的单芯串联电伴热系统包括一根被加热管道1，在被加热管道1的外侧壁上均匀布置有三根单芯串联电加热带2（A相、B相以及C相），三根单芯串联电加热带2的一端连接电源盒3，三根单芯串联电加热带2的另一端连接尾端盒4，传统设计的单芯串联电伴热系统为三相星形纯电阻性负载，因此设计施加给负载端电压全部用于纯阻抗上，按焦耳定律，输出电功全部转化为热能。
传统设计单芯串联电加热带通以三相交流电情况下，每根单芯串联电加热带作为一相负载有均匀的芯线电阻值R，根据焦耳定律，每根单芯串联电加热带的芯线将电能转化为焦耳热P=I2R，由于单芯串联电加热带沿管道等距离均匀布线，所以每单位长度加热带发热功率是恒定的，被加热管道均匀地和单芯串联电加热带发生热交换。
单芯串联电加热带的芯线发热截面和长度以及配电控制系统都是预先根据工况设定进行设计生产的，如随意延长或截短电加热带长度都会极大影响到设定电热系统各项参数，因此一般串联电加热带不能轻易延长使用、尤其不能超过设计值截短使用。
当实际施工时因故需要截短电加热带以适应安装管道长度时，由于加热电缆芯线电阻变小，当不能对配电控制系统做相应电压调整时，必须在回路中通过增大阻抗的办法来降低单位长度加热电缆电功率。常规的用串接分压限流电阻或加入扼流圈方法固然可用，但会影响到电伴热系统投资增加和电源效率的下降。
由于工况的改变，比如实际被加热管道长度和设计相比变短、伴热介质在管道入口关键部位需要快速解冻等，则需要根据工况变化做相适应的功率调整，因此在不能改变现有单芯串联电伴热系统配电控制部分的情况下，充分利用现有材料，在施工过程中通过对部分部位的单芯串联电加热带铺设做适当变化，能够实现对单芯串联电伴热系统输出功率进行调整尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种在被加热管道长度变短、伴热介质在管道入口关键部位需要快速解冻的情况下能够实现输出功率调整的单芯串联电伴热系统。
本发明的目的是这样实现的：
一种单芯串联电伴热系统，它包括一根被加热管道，在被加热管道的外侧壁上均匀布置有三根平行的铁磁性管道，三根铁磁性管道内分别穿设三根单芯串联电加热带，三根单芯串联电加热带的一端连接电源盒，三根单芯串联电加热带的另一端连接尾端盒。
三根铁磁性管道与被加热管道绑扎连接或者点焊连接。
被加热管道与铁磁性管道之间镶嵌导热水泥。
所述铁磁性管道接地。
每根铁磁性管道为铁磁性管道段的组合，相邻铁磁性管道段之间留有间距。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明因铁磁性管道电阻及电感量随管道长度呈正比，通过电磁感应，铁磁性管道和管内电加热带共同作用向外界发热，可以有效抵消既有电伴热系统的芯线电阻因长度减小导致单位功率过大现象并得以选择性矫正，还能对特定部位的介质升温解冻起额外的作用。因此该单芯串联电伴热系统在被加热管道长度变短、伴热介质在管道入口关键部位需要快速解冻的情况下能够实现输出功率调整。
附图说明
图1为传统单芯串联电伴热系统的电热带铺设示意图。
图2为传统单芯串联电伴热系统的三相恒功率Y形负载接线示意图。
图3为传统单芯串联电伴热系统的负载示意图。
图4为本发明单芯串联电伴热系统的电热带铺设示意图。
图5为本发明单芯串联电伴热系统的三相恒功率Y形负载接线示意图。
图6为本发明单芯串联电伴热系统的负载示意图。
其中：
被加热管道1、单芯串联电加热带2、电源盒3、尾端盒4、铁磁性管道5、卡箍6、导热水泥7、单芯串联电加热带的电阻为R、铁磁性管道电阻为r、铁磁性管道回路电感为L。
具体实施方式
参见图4~图6，本发明涉及的一种单芯串联电伴热系统，它包括一根被加热管道1，在被加热管道1的外侧壁上均匀布置有三根平行的铁磁性管道5，三根铁磁性管道5内分别穿设三根单芯串联电加热带2（A相、B相以及C相），三根单芯串联电加热带2的一端连接电源盒3，三根单芯串联电加热带2的另一端连接尾端盒4。
为增强传热散热效果, 铁磁性管道5用一定间隔的卡箍6与被加热管道1绑扎（也可以使用电焊点焊的方式与被加热管道1连接），卡箍6优选为不锈钢卡箍；采用在被加热管道1与铁磁性管道5相接触的缝隙之间镶嵌导热水泥7；为降低铁磁性管道5内壁感应电流密度，铁磁性管道5设计壁厚采用不小于3倍于电流趋肤效应厚度的管道。为确保系统安全，设计每根铁磁性管道5用扁铁强制接地；铁磁性管道5优选为铁磁性管道段的组合（每根铁磁性管道段为一定数量的6米定制长度无缝钢管组合），相邻铁磁性管道段之间留有0.4~0.6米的间距以利于单芯串联电加热带2的穿管和系统检修维护。
工作原理：
该单芯串联电伴热系统可以在被加热管道长度变短、伴热介质在管道入口关键部位需要快速解冻的情况下能够实现输出功率调整，所述措施包括：配电控制部分（不变）；实际单芯串联电加热带铺设施工长度（截短后调整长度）标定、选定相关长度和规格的无缝钢管并计算核定功率、必要矫正相关部位配套绝热层厚度等。
电源盒进线端接三相交流电，出线端接三根单芯串联电加热带，在三根单芯串联电加热带的特定部位串接多根设计规格的铁磁性管道并按均匀间隔平行布设在被加热管道上，最后将三根单芯串联电加热带在尾端盒内并接作为三相Y型接线回路的O点。
通过在单芯串联电加热带外穿一定长度的铁磁性管道，通过电磁感应，让铁磁性管道磁滞效应和涡流产生的的功耗以热能形式释放在被加热管道的可选择部位上，则可有效利用既有的电伴热系统、修正既有系统的设计和实际的偏差。 
按照电缆铺设规定，单芯电缆原本不允许穿入铁磁性管道内，以免产生涡流效应；本发明则正好要利用其发热原理、和单芯串联电加热带一起进行伴热。
系统改进后，因铁磁性管道电阻及电感量随管道长度呈正比，通过电磁感应，铁磁性管道和管内电加热带共同作用向外界发热，可以有效抵消既有电伴热系统的芯线电阻因长度减小导致单位功率过大现象并得以选择性矫正，还能对特定部位的介质升温解冻起额外的作用。

Claims (5)

1.一种单芯串联电伴热系统，它包括一根被加热管道（1），其特征在于在被加热管道（1）的外侧壁上均匀布置有三根平行的铁磁性管道（5），三根铁磁性管道（5）内分别穿设三根单芯串联电加热带（2），三根单芯串联电加热带（2）的一端连接电源盒（3），三根单芯串联电加热带（2）的另一端连接尾端盒（4）。
2.根据权利要求1所述的一种单芯串联电伴热系统，其特征在于三根铁磁性管道（5）与被加热管道（1）绑扎连接或者点焊连接。
3.根据权利要求1所述的一种单芯串联电伴热系统，其特征在于被加热管道（1）与铁磁性管道（5）之间镶嵌导热水泥（7）。
4.根据权利要求1所述的一种单芯串联电伴热系统，其特征在于所述铁磁性管道（5）接地。
5.根据权利要求1所述的一种单芯串联电伴热系统，其特征在于每根铁磁性管道（5）为铁磁性管道段的组合，相邻铁磁性管道段之间留有间距。
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