CN108980504A - 长输管线电伴热系统以及其铺设方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了长输管线电伴热系统以及其铺设方法，属于电伴热技术领域。现有的电伴热系统结构复杂，占用空间大，没有公开电伴热结构的铺设方法，无法实现其铺设。本发明设置单芯串联型恒功率发热电缆，在一个控制盘柜控制发热电缆的情况下，根据待加热管的长度以及需要的伴热量，通过相应公式计算出能够满足要求的发热电缆的截面积以及导电率。经过试验，在一组电源和控制盘柜为发热电缆供电情况下，发热电缆的长度可达到30KM，甚至更长，即能够为超过30KM长的待加热管加热，极大了简化电伴热系统的结构，只需要一组控制盘柜，占用空间小，结构便于生产制造。本发明的铺设方法合理、有序，设置伴热管固定以及保护发热电缆，延长发热电缆的使用寿命。

Description

长输管线电伴热系统以及其铺设方法

技术领域

本发明涉及长输管线电伴热系统以及其铺设方法，属于电伴热技术领域。

背景技术

中国专利(公告号CN202469349U)公开了一种港口长距离输水管线电伴热结构，它包括通过固定件固定在输水待加热管外壁上的多段电热带，在所述的输水待加热管外壁上间隔一定距离安装有一个温度传感器，在所述的输水待加热管外壁的电热带外依次包裹有保温层和外保护层，每4-6段电热带的电热带首端各自通过一根电源线共同与一个伴热控制箱相连，每一个温度传感器与相应段的电热带的伴热控制箱相连。但是相邻的两个伴热控制箱的间距只能为80-100米，当需要电伴热系统的应用场合超过几千米甚至几十千米时，需要设置几十个或者几百个伴热控制箱以及电源点，结构复杂，占用空间大。进一步，上述方案并没有公开电伴热结构的铺设方法，无法实现其铺设。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供便于生产制造，结构简单，占用空间小的长输管线电伴热系统。本发明的另一目的在于提供能够铺设长输管线电伴热系统的铺设方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

长输管线电伴热系统，包括发热电缆以及控制盘柜，所述发热电缆与控制盘柜相连接形成伴热回路，所述控制盘柜控制伴热回路的供电，所述发热电缆为单芯串联型恒功率发热电缆，其包括由内而外依次布置的导体、绝缘层、防护层；所述导体由铝镁硅合金材料制造而成，其截面积的大小为：S≥P_米/(4*U_相)

其中：U_相：每相线的电压，P_米：每米线的功率即每米待加热管实际需要伴热量Q₁；

所述P_米＝Q₁＝C₁*C₂*C₃*Q_S，

C1：待加热管材质修正系数，

C2：环境修正系数，

C3：安全裕量系数，

Q_S＝2π(T2-T1)λ/[Ln(D+2δ)/D]，

λ：导热系数，T2：介质维持最低温度，T1：区域的最低气温18℃，D：装置中待加热管的外径，δ：保温厚度；

所述导体的每米导电率为ρ＝R*S/(L*C4)＝U_相*U_相*S/(L*C4*P_米)；

其中L：发热电缆总长度，C4：加工硬化系数。

本发明设置单芯串联型恒功率发热电缆，在一个控制盘柜控制发热电缆的情况下，根据待加热管的长度以及需要的伴热量，通过上述公式计算出能够满足要求的发热电缆的截面积以及导电率。经过试验，在一组电源和控制盘柜为发热电缆供电情况下，发热电缆的长度可达到30KM，甚至更长，即能够为超过30KM长的待加热管加热，极大了简化电伴热系统的结构，只需要一组控制盘柜和电源点，占用空间小，结构便于生产制造。

作为优选技术措施，C1：待加热管材质修正系数，碳钢为1，非金属材料为1.5，不锈钢材料为1.25；C2：环境修正系数室外为1.1，其室内为0.9；C3：安全裕量系数为1.1，C4：加工硬化系数为1.022，经过试验可知，这些系数能够满足待加热管的加热要求，并使得计算出的发热电缆具有足够余量，以适用各种情况。

作为优选技术措施，所述绝缘层和防护层之间依次设有用于避免绝缘层被破坏的保护层、屏蔽静电的编织层，由于发热电缆长度可达几十千米，如果不能及时消除静电，静电效应将影响发热电缆使用安全，因此设置需要由金属丝编织而成的编织层实现静电的屏蔽。

作为优选技术措施，保护层为聚酰亚胺薄膜或聚四氟乙烯薄膜；所述编织层为镀锡铜线编织层；所述绝缘层由乙丙橡胶制造而成，其与导体之间设有半导电绕包层；所述防护层由含氟聚合物制造而成，使该发热电缆具有耐氧化、耐腐蚀、耐磨损、抗机械冲击损伤、柔韧性好、安装维护方便等特点。

作为优选技术措施，所述发热电缆置于伴热管内，其分段点设有接线盒，所述控制盘柜通过变压器与电源相连接，由于待加热管的长度可达几十千米，发热电缆分段连接，能够有效降低铺设难度。

长输管线电伴热系统铺设方法，包括以下步骤：第一步，把伴热管逐段焊接在待加热管上，所述伴热管段与段之间焊接接线盒；第二步，向伴热管内穿设发热电缆，穿设发热电缆应从一端向另一端按次序一段一段进行；第三步，每段发热电缆连接处采用硅橡胶冷缩式电缆终端进行连接；第四步，在控制盘柜内装配温控系统以及配电系统；所述温控系统包括控温模块和限温模块，所述控温模块用于正常工作状态下的温度控制，限温模块用于当系统出现异常、故障、外部损坏或人为破坏时，为防止发热电缆出现高温而采用的限温装置。

本发明的铺设方法合理、有序，设置伴热管固定以及保护发热电缆，延长发热电缆的使用寿命；发热电缆每个单元长度的连接处采用硅橡胶冷缩式电缆终端，增强发热电缆的延展性，避免在极端温度下，发热电缆损坏。同时在接线盒内连接两段发热电缆，其连接处位于保温层外，确保连接安全可靠，避免了保温层以下连接容易出现的过热、烧毁、防水、防漏电等弊端。

作为优选技术措施，所述第一步，具体包括以下步骤：

1)对所有主材、辅材进行检验，包括控制系统、发热电缆，其必须符合技术规范；

2)检查待加热管接头焊接质量及弯管有无虚焊、凹凸缺陷，利于长距离伴热管预制；

3)对待加热管进行清理，保证待加热管表面无污渍、无油渍，利于伴热管焊接；

4)伴热管、接线盒除锈、防腐刷漆；

5)伴热管、接线盒端口倒角打磨，倒角角度45°，保证端口光滑无毛刺；

6)伴热管随待加热管的弯头进行弯管预制；

7)根据待加热管的走向及弯管分布情况适当加入中间盒、接线盒；

8)伴热管焊接在待加热管上；

9)伴热管焊接后补漆；

10)穿入预留拽绳的同时穿入线球进行检测；

11)伴热管的端口进行封口；

12)鼓风吹扫伴热管内杂质，保持伴热管内无尘埃；

13)填充导热胶泥：伴热管与待加热管间隙，用导热胶泥进行填充、密封，保证导热胶泥与待加热管的接触面不小于3-5mm。

作为优选技术措施，

伴热管的焊接要求为：

1)伴热管的焊接应符合相应焊接工艺规程的规定；

2)伴热管的焊接应在防腐、保温施工之前进行，在预制场预先焊接在待加热管上；焊接时应采取措施防止管线变形；

3)伴热管与待加热管的焊接须保证一定焊道长度和间隙，交错焊接；要求如下：

焊接焊道长度：100mm；

焊道间距：150mm；

焊道高度：4-5mm；

焊道宽度：3mm；

焊接方法：上下或左右交错焊接；

4)焊接采用交错焊接，焊道要光滑无砂眼、无裂缝、无加渣，伴热管保持与待加热管平直、无变形(易于穿接发热电缆)；

5)待加热管和伴热管无焊漏

6)为保证焊接质量，焊接前一定要除去油污和灰尘；

7)焊接时熔液不得滴入伴热管内，所以电流不应过大，采用较细焊条；

8)伴热管连接时应首先将伴热管端口去毛刺、倒圆角，保证伴热管连接处内壁光滑，伴热管内径大于发热电缆外径；

9)伴热管与待加热管之间的空隙用导热胶泥填充、密封，以利于传热。

作为优选技术措施，第二步，发热电缆穿线包括以下步骤：

1)伴热管内穿发热电缆需在待加热管焊接合格并试压合格后方能进行；

2)当接线盒焊接完毕后，在拉线之前要确认已用空气吹扫过，在接线之前要清理所有的阻隔物，管内没有杂物；

3)发热电缆与预留拽绳的一端部固定连接，拉动拽绳的另一端带动发热电缆穿设伴热管；穿设发热电缆应从一端向另一端按次序一段一段进行，边穿线，边接线；在接线过程中要十分小心，避免破坏发热电缆保护套；

4)发热电缆穿管前，发热电缆与预留拽绳应该良好连接，以防穿越时脱落；

5)发热电缆穿入伴热管时，在每个接线盒的位置至少留守一人以协助穿拉发热电缆，发热电缆卷应安放在固定的线轴架上，既可轻松地拉拽，又可防止缠绕或卷曲；

6)发热电缆穿伴热管时，每一操作人员须缓慢拉拽、放送，以防发热电缆卷曲、打折和损伤；随着发热电缆不断地进入伴热管内，拽绳必须安装或拉到下一个接线盒处；

7)发热电缆穿过伴热管后，须逐段检验绝缘，并作相关检验记录；接线后检验全长绝缘和电阻，作详实记录；

8)仔细疏导和监视通过每个接线盒内的发热电缆，确保在每个接线盒内留有足够的长度；

9)发热电缆的连接采用压接方法，拉线时应注意拉线引力不能超过规定值；

10)发热电缆连接后，应及时进行绝缘处理；

11)在完成拉线、接头接好后，需立即盖好接线盒，需防止进入潮气或进水；

12)当全部发热电缆穿完后，每段发热电缆需用欧姆表检测，每段发热电缆要加以10KV电压1分钟以上，最低可以接受的电阻是100MΩ/km。

作为优选技术措施，所述第四步，

控温模块采用数字式单回路温度控制器，安装在控制盘柜内；通过现场RTD检测所在管线的温度，与温控器上的设定温度值相比较，低于设定值，通过回路接触器闭合回路，发热电缆上电工作；反之，高于设定值，切断回路，发热电缆断电停止工作；该控制模块具备温度检测和自动调节及报警功能，控温精度±1℃，在现场能方便地调整上限和下限设定温度，同时随时显示管壁温度；此外，如有要求，该系统还可以实现通讯功能，在控制室进行监控；

限温模块在伴热系统正常工作时，发热电缆最高温度为80℃，为确保发热电缆在任何系统故障情况下的最高表面温度均不超过保温材料的最高使用温度；在每个伴热回路中又另外设置了一套由限温模块和限温RTD构成的限温系统；限温RTD紧贴发热电缆安装，检测发热电缆的最高表面温度，限温模块设定在保温材料的最高使用温度；正常工作状态下，该系统并不启动，只有当发热电缆在异常工况下表面温度达到保温材料的最高使用温度时，限温模块将控制回路接触器跳开以切断配电回路，并发出报警，从而确保发热电缆最高表面温度在任何情况下也不会高于保温材料的最高使用温度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明设置单芯串联型恒功率发热电缆，在一个控制盘柜控制发热电缆的情况下，根据待加热管的长度以及需要的伴热量，通过上述公式计算出能够满足要求的发热电缆的截面积以及导电率。经过试验，在一组电源和控制盘柜为发热电缆供电情况下，发热电缆的长度可达到30KM，甚至更长，即能够为超过30KM长的待加热管加热，极大了简化电伴热系统的结构，只需要一组控制盘柜，占用空间小，结构便于生产制造。

本发明的另一有益效果：

本发明的铺设方法合理、有序，设置伴热管固定以及保护发热电缆，延长发热电缆的使用寿命。发热电缆每个单元长度的连接处采用硅橡胶冷缩式电缆终端，增强发热电缆的延展性，避免在极端温度下，发热电缆损坏。同时在接线盒内连接两段发热电缆，其连接处位于保温层外，确保连接安全可靠，避免了保温层以下连接容易出现的过热、烧毁、防水、防漏电等弊端。

附图说明

图1为本发明发热电缆结构示图。

图2为本发明结构示图。

附图标记说明：

1-发热电缆，2-控制盘柜，3-变压器，4-接线盒，41-电源接线盒，42-尾端接线盒，5-温度传感器，11-导体，12-绝缘层，13-保护层，14-编织层，15-防护层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

如图1-2所示，长输管线电伴热系统，包括发热电缆1以及控制盘柜2，所述发热电缆与控制盘柜相连接形成伴热回路，所述控制盘柜控制伴热回路的供电，所述发热电缆为单芯串联型恒功率发热电缆，其包括由内而外依次布置的导体11、绝缘层12、防护层15。所述导体由铝镁硅合金材料制造而成，所述控制盘柜通过变压器3与电源相连接。

本发明设置单芯串联型恒功率发热电缆，在一个控制盘柜控制发热电缆的情况下，根据待加热管的长度以及需要的伴热量，通过上述公式计算出能够满足要求的发热电缆的截面积以及导电率。经过试验，在一组电源和控制盘柜为发热电缆供电情况下，发热电缆的长度可达到30KM，甚至更长，即能够为超过30KM长的待加热管加热，极大了简化电伴热系统的结构，只需要一组控制盘柜，占用空间小，结构便于生产制造。

所述发热电缆置于伴热管内或保温层内，其分段点设有接线盒4。所述发热电缆两端分别设有电源接线盒41、尾端接线盒42，中间位置设置若干温度传感器5。由于待加热管的长度可达几十千米，发热电缆分段连接，能够有效降低铺设难度。

本发明的长输管线电伴热系统，是为了保证待加热管在最低环境温度情况下根据工艺要求维持一定温度而设置，保证待加热管温度的一致性和连续性。本发明中考虑了环境条件、待加热管上的各类散热件以及保温材料的热阻等，并进一步根据上述条件选择合适的发热电缆。

本发明应用于乌干达与坦桑尼亚EACOP原油长输管线电伴热系统的实施例。本发明的伴热系统安装在含有爆炸危险环境的工业装置内，发热电缆及其附件均符合各爆炸危险环境的要求。本伴热系统中所提供的所有部件和元器件能够适应现场安装的环境要求。

本发明采用单芯恒功率发热电缆

本发明的零部件的使用寿命≥25年。

现以维持温度50℃，保温层厚度100mm的情况下为例进行说明。

本发明共涉及24″待加热管1445Km。每30Km考虑一个敷设供电单元，每1Km进行穿管施工，48根30Km管线，1根5Km管线。

具体数量及用电指标详见下表：

热损失的计算

待加热管的热损失取决于待加热管的导热性和保温材料，以及保温材料的厚度和保温温度差别，在计算待加热管热损失时，均考虑了这些因素。

本伴热系统中，所有在线的管线附件如：阀门、法兰、支撑，泵等的热损失在计算待加热管热损失时均已考虑在内，并且考虑了10％的安全裕量。

本发明计算结果考虑到实际操作过程中待加热管阀门弯头等及安装过程中的发热电缆长度数量损耗考虑1.03的系数。

根据环境条件工艺条件，管中介质维持温度按50℃考虑，保持待加热管不结蜡凝结，按如下公式计算出待加热管实际需要的伴热量：每米待加热管的理论热损失：

Q_S＝2π(T2-T1)λ/[Ln(D+2δ)/D]

λ：导热系数，T2：介质维持最低温度，T1：区域的最低气温18℃，D：装置中待加热管的外径(mm)，δ：保温厚度(mm)，

已知：λ：0.044，T2：50℃，T1：18℃，D：610(mm)，δ：100(mm)，

Q_S＝2π(T2-T1)λ/[Ln(D+2δ)/D]

＝2*3.14*(50-18)*0.044/[Ln(610+2*100)/610]＝31.18W/m

每米待加热管实际需要伴热量

Q₁＝C₁*C₂*C₃*Q_S

C1：待加热管材质修正系数，碳钢为1，非金属材料为1.5，不锈钢材料为1.25

C2：环境修正系数1.1(室外)，0.9(室内)

C3：安全裕量系数1.1

Q₁＝C₁*C₂*C₃*Q_S＝1*1.1*1.1*31.18＝37.73W/m

由于本发明设计的安全系数较大，考虑到实际情况以及现场的用电负荷，热损失参考最终定为30W/m。

发热电缆选型

根据用户要求，使用串联型恒功率发热电缆。单芯串联型恒功率发热电缆采用铝镁硅合金材料作为核心导体11，保护层13为聚酰亚胺薄膜或聚四氟乙烯薄膜。所述编织层14为镀锡铜线编织层。所述绝缘层12由乙丙橡胶制造而成，其与导体之间设有半导电绕包层。所述防护层15由含氟聚合物制造而成，使该发热电缆具有耐氧化、耐腐蚀、耐磨损、抗机械冲击损伤、柔韧性好、安装维护方便等特点。根据应用的工艺条件不同，选用不同规格的LLHT-10型发热电缆，各种不同规格发热电缆具有不同的导体合金材料、芯数、线径及阻值和发热功率。具体阻值和线径的选用见本发明的计算公式。本发明采用的发热电缆，具体参数如下：

-导体材料：绞制铝镁硅合金导体

-半导电绕包层：半导体薄膜

-绝缘层材料：乙丙橡胶

-保护层：聚酯带

-编织层：镀锡铜丝

-防护层：聚四氟乙烯

-内护套最高耐受温度：150℃

-外护套最高耐受温度：200℃

-最低安装温度：-55℃

-最高工作电压：6600Vac

-最小弯曲半径：5倍线径

-发热电缆在维持温度下的输出功率在计算热损失基础上考虑10％的安全裕量

-设计使用寿命：大于25年

按照发热电缆30Km的使用长度，电压6600V，用3根单芯恒功率串联式发热电缆，Y形接法的电气方案，发热导体采用铝镁硅合金材料，每米导电率为ρ(Ω·mm²/m)，每相线的电阻R，每米的功率P_米，按上述参数符号计算考虑。

单芯串联式恒功率发热电缆每米的功率P_米＝30/3＝10W

每相线的电压U_相＝U_线/1.732＝6600/1.732＝3811v。

每相的线电阻R＝U_相*U_相/P_米＝3811*3811/(30000*10)＝48.4Ω。

每相的线电流I_相＝U_相/R＝3811/48.4＝78.74A。

根据铝合金线径截面积(mm²)的安全承载电流计算方法考虑，铝合金截面积不小于为78.74/4＝19.68mm²，对照铝合金材料标准的标称尺寸，选择线径直径为6mm，暂时按照 (多股绞合线6201#考虑)由此可见，选择多股绞合铝合金线此规格的截面积为20.8mm²。考虑加工硬化系数1.022，因此

每米导电率为ρ＝48.4*20.8/(30000*1.022)＝0.032835(Ω·mm²/m)。

长输管线电伴热系统铺设方法，包括以下步骤：第一步，把伴热管逐段焊接在待加热管上，所述伴热管段与段之间焊接接线盒。具体包括以下步骤：

1)对所有主材、辅材进行检验，包括控制系统、发热电缆，其必须符合技术规范。

2)检查待加热管接头焊接质量及弯管有无虚焊、凹凸缺陷，利于长距离伴热管预制。

3)对待加热管进行清理，保证待加热管表面无污渍、无油渍，利于伴热管焊接。

4)伴热管、接线盒除锈、防腐刷漆。

5)伴热管、接线盒端口倒角打磨，倒角角度45°，保证端口光滑无毛刺。

6)伴热管随待加热管的弯头进行弯管预制。

7)根据待加热管的走向及弯管分布情况适当加入中间盒、接线盒。

8)伴热管焊接在待加热管上。

9)伴热管焊接后补漆。

10)穿入预留拽绳的同时穿入线球进行检测。

11)伴热管的端口进行封口。

12)鼓风吹扫伴热管内杂质，保持伴热管内无尘埃。

13)填充导热胶泥：伴热管与待加热管间隙，用导热胶泥进行填充、密封，保证导热胶泥与待加热管的接触面不小于3-5mm。

伴热管的焊接要求为：

1)伴热管的焊接应符合相应焊接工艺规程的规定。

2)伴热管的焊接应在防腐、保温施工之前进行，在预制场预先焊接在待加热管上。焊接时应采取措施防止管线变形。

3)伴热管与待加热管的焊接须保证一定焊道长度和间隙，交错焊接。要求如下：

焊接焊道长度：100mm。

焊道间距：150mm。

焊道高度：4-5mm。

焊道宽度：3mm。

焊接方法：上下或左右交错焊接。

4)焊接采用交错焊接，焊道要光滑无砂眼、无裂缝、无加渣，伴热管保持与待加热管平直、无变形(易于穿接发热电缆)。

5)待加热管和伴热管无焊漏。

6)为保证焊接质量，焊接前一定要除去油污和灰尘。

7)焊接时熔液不得滴入伴热管内，所以电流不应过大，采用较细焊条。

8)伴热管连接时应首先将伴热管端口去毛刺、倒圆角，保证伴热管连接处内壁光滑，伴热管内径大于发热电缆外径。

9)伴热管与待加热管之间的空隙用导热胶泥填充、密封，以利于传热。

第二步，向伴热管内穿设发热电缆，穿设发热电缆应从一端向另一端按次序一段一段进行。发热电缆穿线具体包括以下步骤：

1)伴热管内穿发热电缆需在待加热管焊接合格并试压合格后方能进行。

2)当接线盒焊接完毕后，在拉线之前要确认已用空气吹扫过，在接线之前要清理所有的阻隔物，管内没有杂物。

3)发热电缆与预留拽绳的一端部固定连接，拉动拽绳的另一端带动发热电缆穿设伴热管。穿设发热电缆应从一端向另一端按次序一段一段进行，边穿线，边接线。在接线过程中要十分小心，避免破坏发热电缆保护套。

4)发热电缆穿管前，发热电缆与预留拽绳应该良好连接，以防穿越时脱落。

5)发热电缆穿入伴热管时，在每个接线盒的位置至少留守一人以协助穿拉发热电缆，发热电缆卷应安放在固定的线轴架上，既可轻松地拉拽，又可防止缠绕或卷曲。

6)发热电缆穿伴热管时，每一操作人员须缓慢拉拽、放送，以防发热电缆卷曲、打折和损伤。随着发热电缆不断地进入伴热管内，拽绳必须安装或拉到下一个接线盒处。

7)发热电缆穿过伴热管后，须逐段检验绝缘，并作相关检验记录。接线后检验全长绝缘和电阻，作详实记录。

8)仔细疏导和监视通过每个接线盒内的发热电缆，确保在每个接线盒内留有足够的长度。

9)发热电缆的连接采用压接方法，拉线时应注意拉线引力不能超过规定值。

10)发热电缆连接后，应及时进行绝缘处理。

11)在完成拉线、接头接好后，需立即盖好接线盒，需防止进入潮气或进水。

12)当全部发热电缆穿完后，每段发热电缆需用欧姆表检测，每段发热电缆要加以10KV电压1分钟以上，最低可以接受的电阻是100MΩ/km。

第三步，每段发热电缆连接处采用硅橡胶冷缩式电缆终端进行连接。

第四步，在控制盘柜内装配温控系统以及配电系统。所述温控系统包括控温模块和限温模块，所述控温模块用于正常工作状态下的温度控制，限温模块用于当系统出现异常、故障、外部损坏或人为破坏时，为防止发热电缆出现高温而采用的限温装置。

控温模块采用数字式单回路温度控制器，安装在控制盘柜内。通过现场RTD检测所在管线的温度，与温控器上的设定温度值相比较，低于设定值，通过回路接触器闭合回路，发热电缆上电工作。反之，高于设定值，切断回路，发热电缆断电停止工作。该控制模块具备温度检测和自动调节及报警功能，控温精度±1℃，在现场能方便地调整上限和下限设定温度，同时随时显示管壁温度。此外，如有要求，该系统还可以实现通讯功能，在控制室进行监控。

限温模块在伴热系统正常工作时，发热电缆最高温度为80℃，为确保发热电缆在任何系统故障情况下的最高表面温度均不超过保温材料的最高使用温度。在每个伴热回路中又另外设置了一套由限温模块和限温RTD构成的限温系统。限温RTD紧贴发热电缆安装，检测发热电缆的最高表面温度，限温模块设定在保温材料的最高使用温度。正常工作状态下，该系统并不启动，只有当发热电缆在异常工况下表面温度达到保温材料的最高使用温度时，限温模块将控制回路接触器跳开以切断配电回路，并发出报警，从而确保发热电缆最高表面温度在任何情况下也不会高于保温材料的最高使用温度。

本发明根据现有技术参数情况暂确定49个供电点，因此伴热供电共将管线分为49段，即管线分为49个伴热回路，由用户提供的49个电源点供电。每个电源点对应位置设置箱变，内设变压器及控制盘柜，为伴热回路供电。伴热系统工作电压为6600V。控制盘柜内设出线回路断路器，出线回路接触器，数字式单回路温控控制器。出线回路断路器具有短路、过载保护功能，并加装300mA漏电保护模块，以提供对设备及人身的保护。配电柜需设置电源状态指示灯，出线回路设置运行状态指示灯，以反映回路的运行状态。

本发明的铺设方法合理、有序，设置伴热管固定以及保护发热电缆，延长发热电缆的使用寿命。发热电缆每个单元长度的连接处采用硅橡胶冷缩式电缆终端，增强发热电缆的延展性，避免在极端温度下，发热电缆损坏。同时在接线盒内连接两段发热电缆，其连接处位于保温层外，确保连接安全可靠，避免了保温层以下连接容易出现的过热、烧毁、防水、防漏电等弊端。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.长输管线电伴热系统，包括发热电缆以及控制盘柜，所述发热电缆与控制盘柜相连接形成伴热回路，所述控制盘柜控制伴热回路的供电，其特征在于，所述发热电缆为单芯串联型恒功率发热电缆，其包括由内而外依次布置的导体、绝缘层、防护层；所述导体由铝镁硅合金材料制造而成，其截面积的大小为：S≥P_米/(4*U_相)

其中：U_相：每相线的电压，P_米：每米线的功率即每米待加热管实际需要伴热量Q₁；

所述P米＝Q₁＝C₁*C₂*C₃*Q_S，

C1：待加热管材质修正系数，

C2：环境修正系数，

C3：安全裕量系数，

Q_S＝2π(T2-T1)λ/[Ln(D+2δ)/D]，

λ：导热系数，T2：介质维持最低温度，T1：区域的最低气温18℃，D：装置中待加热管的外径，δ：保温厚度；

所述导体的每米导电率为ρ＝R*S/(L*C4)＝U_相*U_相*S/(L*C4*P米)；

其中L：发热电缆总长度，C4：加工硬化系数。

2.如权利要求1所述的长输管线电伴热系统，其特征在于，C1：待加热管材质修正系数，碳钢为1，非金属材料为1.5，不锈钢材料为1.25；C2：环境修正系数室外为1.1，其室内为0.9；C3：安全裕量系数为1.1，C4：加工硬化系数为1.022。

3.如权利要求1所述的长输管线电伴热系统，其特征在于，所述绝缘层和防护层之间依次设有用于避免绝缘层被破坏的保护层、屏蔽静电的编织层。

4.如权利要求3所述的长输管线电伴热系统，其特征在于，保护层为聚酰亚胺薄膜或聚四氟乙烯薄膜；所述编织层为镀锡铜线编织层；所述绝缘层由乙丙橡胶制造而成，其与导体之间设有半导电绕包层；所述防护层由含氟聚合物制造而成。

5.如权利要求1所述的长输管线电伴热系统，其特征在于，所述发热电缆置于伴热管内，其分段点设有接线盒，所述控制盘柜通过变压器与电源相连接。

6.用于如权利要求5所述的长输管线电伴热系统的铺设方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，把伴热管逐段焊接在待加热管上，所述伴热管段与段之间焊接接线盒；第二步，向伴热管内穿设发热电缆，穿设发热电缆应从一端向另一端按次序一段一段进行；第三步，每段发热电缆连接处采用硅橡胶冷缩式电缆终端进行连接；第四步，在控制盘柜内装配温控系统以及配电系统；所述温控系统包括控温模块和限温模块，所述控温模块用于正常工作状态下的温度控制，限温模块用于当系统出现异常、故障、外部损坏或人为破坏时，为防止发热电缆出现高温而采用的限温装置。

7.如权利要求6所述的长输管线电伴热系统铺设方法，其特征在于，所述第一步，具体包括以下步骤：

1)对所有主材、辅材进行检验，包括控制系统、发热电缆，其必须符合技术规范；

2)检查待加热管接头焊接质量及弯管有无虚焊、凹凸缺陷，利于长距离伴热管预制；

3)对待加热管进行清理，保证待加热管表面无污渍、无油渍，利于伴热管焊接；

4)伴热管、接线盒除锈、防腐刷漆；

5)伴热管、接线盒端口倒角打磨，倒角角度45°，保证端口光滑无毛刺；

6)伴热管随待加热管的弯头进行弯管预制；

7)根据待加热管的走向及弯管分布情况适当加入中间盒、接线盒；

8)伴热管焊接在待加热管上；

9)伴热管焊接后补漆；

10)穿入预留拽绳的同时穿入线球进行检测；

11)伴热管的端口进行封口；

12)鼓风吹扫伴热管内杂质，保持伴热管内无尘埃；

13)填充导热胶泥：伴热管与待加热管间隙，用导热胶泥进行填充、密封，保证导热胶泥与待加热管的接触面不小于3-5mm。

8.如权利要求7所述的长输管线电伴热系统铺设方法，其特征在于，

伴热管的焊接要求为：

1)伴热管的焊接应符合相应焊接工艺规程的规定；

2)伴热管的焊接应在防腐、保温施工之前进行，在预制场预先焊接在待加热管上；焊接时应采取措施防止管线变形；

3)伴热管与待加热管的焊接须保证一定焊道长度和间隙，交错焊接；要求如下：

焊接焊道长度：100mm；

焊道间距：150mm；

焊道高度：4-5mm；

焊道宽度：3mm；

焊接方法：上下或左右交错焊接；

4)焊接采用交错焊接，焊道要光滑无砂眼、无裂缝、无加渣，伴热管保持与待加热管平直、无变形(易于穿接发热电缆)；

5)待加热管和伴热管无焊漏

6)为保证焊接质量，焊接前一定要除去油污和灰尘；

7)焊接时熔液不得滴入伴热管内，所以电流不应过大，采用较细焊条；

8)伴热管连接时应首先将伴热管端口去毛刺、倒圆角，保证伴热管连接处内壁光滑，伴热管内径大于发热电缆外径；

9)伴热管与待加热管之间的空隙用导热胶泥填充、密封，以利于传热。

9.如权利要求1所述的长输管线电伴热系统铺设方法，其特征在于，第二步，发热电缆穿线包括以下步骤：

1)伴热管内穿发热电缆需在待加热管焊接合格并试压合格后方能进行；

2)当接线盒焊接完毕后，在拉线之前要确认已用空气吹扫过，在接线之前要清理所有的阻隔物，管内没有杂物；

3)发热电缆与预留拽绳的一端部固定连接，拉动拽绳的另一端带动发热电缆穿设伴热管；穿设发热电缆应从一端向另一端按次序一段一段进行，边穿线，边接线；在接线过程中要十分小心，避免破坏发热电缆保护套；

4)发热电缆穿管前，发热电缆与预留拽绳应该良好连接，以防穿越时脱落；

5)发热电缆穿入伴热管时，在每个接线盒的位置至少留守一人以协助穿拉发热电缆，发热电缆卷应安放在固定的线轴架上，既可轻松地拉拽，又可防止缠绕或卷曲；

6)发热电缆穿伴热管时，每一操作人员须缓慢拉拽、放送，以防发热电缆卷曲、打折和损伤；随着发热电缆不断地进入伴热管内，拽绳必须安装或拉到下一个接线盒处；

7)发热电缆穿过伴热管后，须逐段检验绝缘，并作相关检验记录；接线后检验全长绝缘和电阻，作详实记录；

8)仔细疏导和监视通过每个接线盒内的发热电缆，确保在每个接线盒内留有足够的长度；

9)发热电缆的连接采用压接方法，拉线时应注意拉线引力不能超过规定值；

10)发热电缆连接后，应及时进行绝缘处理；

11)在完成拉线、接头接好后，需立即盖好接线盒，需防止进入潮气或进水；

12)当全部发热电缆穿完后，每段发热电缆需用欧姆表检测。

10.如权利要求1所述的长输管线电伴热系统铺设方法，其特征在于，所述第四步，

控温模块采用数字式单回路温度控制器，安装在控制盘柜内；通过现场RTD检测所在管线的温度，与温控器上的设定温度值相比较，低于设定值，通过回路接触器闭合回路，发热电缆上电工作；反之，高于设定值，切断回路，发热电缆断电停止工作；该控制模块具备温度检测和自动调节及报警功能，控温精度±1℃，在现场能方便地调整上限和下限设定温度，同时随时显示管壁温度；此外，如有要求，该系统还可以实现通讯功能，在控制室进行监控；

限温模块在伴热系统正常工作时，发热电缆最高温度为80℃，为确保发热电缆在任何系统故障情况下的最高表面温度均不超过保温材料的最高使用温度；在每个伴热回路中又另外设置了一套由限温模块和限温RTD构成的限温系统；限温RTD紧贴发热电缆安装，检测发热电缆的最高表面温度，限温模块设定在保温材料的最高使用温度；正常工作状态下，该系统并不启动，只有当发热电缆在异常工况下表面温度达到保温材料的最高使用温度时，限温模块将控制回路接触器跳开以切断配电回路，并发出报警，从而确保发热电缆最高表面温度在任何情况下也不会高于保温材料的最高使用温度。