CN110017410B - 管道集肤效应电伴热系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于管道伴热技术领域，尤其涉及一种管道集肤效应电伴热系统，包括集输管道和电热管，相邻的两根集输管道焊接相连，所述的电热管内设置有集肤电缆，还包括U形连接器，所述的电热管设置在集输管道的内部，电热管的两端设置有直角弯折部，直角弯折部的端部穿过集输管道的管壁后引出，相邻的两根集输管道焊接后，位于焊接处的两个直角弯折部通过U形连接器连接，所述的集肤电缆内包含三股相互绝缘的电线。本发明采用结构独特的U形连接器，通过U型连接器可通过一次插接同时实现电热管和集肤电缆的连接，与现有技术相比，连接效率大幅提高。

Description

管道集肤效应电伴热系统

技术领域

本发明属于管道伴热技术领域，尤其涉及一种管道集肤效应电伴热系统。

背景技术

在石油石化生产过程中，常常需要对液态介质进行管道输送。在寒冷的冬季，为避免因输送管道内的液态介质凝固而堵塞管道，需要对管道进行伴热。现有技术中，管道的伴热集输一般包括三种：电热带缠绕伴热、蒸汽伴热和管道集肤效应电伴热。其中，管道集肤效应电伴热技术是近些年普及的一种管道伴热新技术，该技术具有加热效率高、安全可靠、维护方便、使用寿命长等优点，因此逐渐被广泛应用。

管道集肤效应电伴热技术的原理是基于交流电的“集肤效应”和“邻近效应”，所谓集肤效应，就是当交流电通过钢导体的电流逐渐趋肤在导体表面的一种现象，而邻近效应是一对通以反向等电流电体间的一种电磁现象，在电热管中的集肤电缆和电热管间通过电流时，加热管上电流逐渐趋肤在电热管内壁，而正是这薄薄的内壁产生的焦耳热来满足伴热的需要。在一个集肤效应装置中，集肤电缆穿过具有强磁性的电热管并与电热管尾端相连接，电热管的首端与集肤电缆分别接电源的零线和相线，施以共频或中频交流电压，电流通过集肤电缆和电热管形成回路产生焦耳热。由于电热管的尺寸、材质、交流电频之间存在一定的关系，交流电并非均匀地流经电热管截面，而是集中流过自其内表面起的某一深度内，电流密度按指数规律减少，在电热管外表面电压电流几乎为零，很安全。

生产实践中发现，现有的管道集肤效应电伴热技术存在下列缺陷：

1、长输管道工程大，电热管接头和集肤电缆接头的数量众多，而现有技术中，电热管和集肤电缆接头的连接过程比较复杂，严重影响集输管道的施工效率以及后期维修维护的效率。另外，基于集肤伴热原理，伴热时电热管和集肤电缆均需要在接头处形成电流通路，而现有技术中，在集输管道的同一焊接点处，电热管和集肤电缆需要分别分步连接，施工效率进一步被拖慢。

2、现有技术中采用接线盒来连接相邻两根集输管道上的两根集肤电缆，而接线盒的密封性能较差，特别是在埋地后，接线处非常容易受潮腐蚀，严重影响设备的使用寿命。

发明内容

本发明提供一种管道集肤效应电伴热系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

本发明包括集输管道和电热管，相邻的两根集输管道焊接相连，所述的电热管内设置有集肤电缆，还包括U形连接器，所述的电热管设置在集输管道的内部，电热管的两端设置有直角弯折部，直角弯折部的端部穿过集输管道的管壁后引出，相邻的两根集输管道焊接后，位于焊接处的两个直角弯折部通过U形连接器连接，所述的集肤电缆内包含三股相互绝缘的电线；

U形连接器，其结构包括两个插接总成和一根连接管，连接管内设置有接线电缆，接线电缆内的电线股数与所述集肤电缆内的电线股数相同，每个所述的插接总成包括一个插头总成和一个插座总成，插头总成的外侧设置有三个插头电极，插座总成的内侧设置有与插头电极一一配对的三个插座电极，两个插座总成内的两组插座电极分别连接在所述接线电缆的两端，两个插头总成分别插接在两个插座总成上的插孔内；

插头组件，包括阶梯轴和陶瓷绝缘套，陶瓷绝缘套套在阶梯轴外侧的三个阶梯上，插头组件内的三个插头电极套在陶瓷绝缘套的外侧，且位置与阶梯轴上的三个阶梯对应，阶梯轴的内侧设置有阶梯孔，阶梯轴的根部设置有侧开窗，侧开窗内安装有接线端子组件和凸轮手柄，接线端子组件包括上支撑件和下支撑件，上支撑件的下侧设置有三个相互绝缘的接线压板，下支撑件的上侧设置有三个相互绝缘的接线端子，三个接线端子与所述的三个插头电极分别通过导线连接，所述的凸轮手柄铰接在阶梯轴上，凸轮手柄旋转至侧开窗内时，凸轮手柄上的凸轮部抵在所述的上支撑件上，从而将集肤电缆内的三股电线夹紧连接在接线压板和接线端子之间，插头组件与插座组件插接后，旋转至侧开窗内的凸轮手柄在插座组件的限位作用下不会旋转，即接线压板和接线端子对电线的夹紧作用不会解除；

插座组件，包括筒体、陶瓷绝缘套、压帽和螺纹连接套，筒体和压帽通过螺纹连接，从而将陶瓷绝缘套和所述的插座电极封在筒体内，陶瓷绝缘套隔在筒体和插座电极之间，从而将实现筒体与插座电极之间的绝缘，所述的三个插座电极分别与所述接线电缆内的三股电线电连接；

所述的直角弯折部的末端的侧面设置有锁块孔，锁块孔内安装有锁块，所述的阶梯轴根部的外侧设置有与所述的锁块对应的弧形槽，锁块插在弧形槽内，所述的锁块共有三个，相应地，所述的锁块孔和弧形槽均各有三个，各锁块、锁块孔和锁块槽均匀分布在阶梯轴的周围。

所述的插头电极为等壁厚的圆环状结构，圆环状结构的外壁形状为两端细中间粗的鼓形，圆环状结构上设置有一条贯通的轴向断口，圆环状结构的左右两侧分别设置有不贯通的轴向切缝。所述的插头电极由铍青铜制成。所述的电热管有两根，相应地，在相邻的两根集输管道的焊接处设置有两个所述的U形连接器。

本发明的有益效果为：

1、本发明采用结构独特的U形连接器，通过U型连接器可通过一次插接同时实现电热管和集肤电缆的连接，与现有技术相比，连接效率大幅提高。

2、本发明在插头组件上设置了以凸轮手柄为只要特点的压线机构，更换集肤电缆时，通过凸轮手柄可实现插头组件与集肤电缆的快速分离和快速连接，从而提高了更换集肤电缆时的维修效率，最大程度地降低了维修对生产的不利影响，提高了经济效益。

3、本发明具有良好的密封性能，可对各接线触点进行良好的保护，防止其受潮或进水，不但提高了电连接的可靠性，而且有效降低了电气故障率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是U形连接器的结构示意图；

图3是插接总成的结构示意图；

图4是图3中A处的截面图；

图5是图3中B处的截面图；

图6是插头组件的结构示意图；

图7是插头电极的结构示意图；

图8是连接管的结构示意图；

图9是集输管道内设置两根电热管时的结构示意图。

图中：1-电热管，2-集输管道，3-直角弯折部，4-插接总成，5-连接管，6-集肤电缆，7-阶梯轴，8-陶瓷绝缘套，9-插头电极，10-导线，11-筒体，12-接线电缆，13-导线护罩，14-插座电极，15-压帽，16-凸轮手柄，17-凸轮部，18-电线，19-接线端子组件，20-锁块，21-螺纹连接套，22-上支撑件，23-下支撑件，24-接线压板，25-接线端子，26-轴向断口，27-轴向切缝，28-金属波纹管，29-铜丝编织层，30-绝缘层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

本发明包括集输管道2和电热管1，相邻的两根集输管道2焊接相连，所述的电热管1内设置有集肤电缆6。以上为现有技术中的通用结构，在此不再赘述。

现有技术中，电热管1通常设置在集输管道2的外部，基于这种布置方式，为了保证热量高效地传递至集输管道2内，需要将电热管1完全焊接在集输管道2上，由于焊缝过长(焊缝长度与集输管道2的长度相同)，焊接过程会消耗大量的人力和工时。而在本发明中，所述的电热管1设置在集输管道2的内部，电热管1只需在直角弯折部3处与集输管道2焊接，焊接工作量极大地减少，施工效率显著提高。

电热管1的两端设置有直角弯折部3，直角弯折部3的端部穿过集输管道2的管壁后引出，相邻的两根集输管道2焊接后，位于焊接处的两个直角弯折部3通过U形连接器连接。

本发明采用结构独特的U形连接器，通过U型连接器可通过一次插接同时实现电热管1和集肤电缆6的连接，与现有技术相比，连接效率大幅提高。同时，采用U形连接器使集肤电缆6的接头处具有良好的密封性能，可对各接线触点进行良好的保护，防止其受潮或进水，不但提高了电连接的可靠性，而且有效降低了电气故障率。

现有技术中，集肤电缆6采用大截面的单芯电缆制成，由于这种电缆本身存在的集肤效应，使电流集中在单芯电缆的外表面，而单芯电缆的中心并无电流通过，这直接造成铜材料的不必要浪费。而在本发明中，所述的集肤电缆6内包含三股相互绝缘的电线18。可有效消除集肤电缆6自身集肤效应带来的危害。

U形连接器，其结构包括两个插接总成4和一根连接管5，连接管5内设置有接线电缆12。其中插接总成4用于实现U形连接器与电热管1以及电热管1内的集肤电缆的双重电连接，连接管5与插接总成4的金属壳体部分共同作用实现两根电热管1的电连接，接线电缆12与插接总成4内的电极共同作用实现两根集肤电缆6的电连接。

具体实施过程中，由于操作误差的存在，被U形连接器连接的两个直角弯折部3的相对位置很容易存在偏差，一旦存在偏差，U形连接器与直角弯折部3之间便不能良好匹配，产生的直接后果就是U形连接器的安装费力，插装组件处密封不良。为了解决这一问题，降低安装难度，实施本发明所述的技术方案时，可将连接管5设置成柔性管，柔性管首选不锈钢或铜质的金属波纹管28，由于金属波纹管28的管壁通常较薄，过电流的截面面积难以满足需求，需要采取增加过电流面积的措施，优选采用由漆包铜丝编织而成的铜丝编织层29，由于铜丝编织层29和金属波纹管的壁厚较小，集肤效应不明显，因此有必要在铜丝编织层29的外侧设置绝缘层30，绝缘层可采用热缩管或者橡胶管制成。

接线电缆12内的电线股数与所述集肤电缆6内的电线股数一一对应，每个所述的插接总成4包括一个插头总成和一个插座总成，插头总成的外侧设置有三个插头电极9，插座总成的内侧设置有与插头电极9一一配对的三个插座电极14，两个插座总成内的两组插座电极14分别连接在所述接线电缆12的两端，两个插头总成分别插接在两个插座总成上的插孔内。

插头组件，包括阶梯轴7和陶瓷绝缘套8，陶瓷绝缘套8套在阶梯轴7外侧的三个阶梯上，插头组件内的三个插头电极9套在陶瓷绝缘套8的外侧，且位置与阶梯轴7上的三个阶梯对应。将三个插头电极9按照阶梯排列，可使插头组件与插座组件插接过程的前半段更加顺畅，更加省力，插头组件与插座组件插接过程的后半段，通过拧紧螺纹连接套21可为插接过程提供辅助动力，从而使插头组件与插座组件插接过程异常省力。(为了保证插接的可靠性，设计时需要保证插头电极9和插座电极14之间的接触压力，而接触压力越大，插头组件与插座组件插接过程越费力，因此，将插头电极9和插座电极14排布成阶梯结构是非常有必要的)。

阶梯轴7的内侧设置有阶梯孔，阶梯轴7的根部设置有侧开窗，侧开窗内安装有接线端子组件19和凸轮手柄16，接线端子组件19包括上支撑件22和下支撑件23，上支撑件22的下侧设置有三个相互绝缘的接线压板24，下支撑件23的上侧设置有三个相互绝缘的接线端子25，三个接线端子25与所述的三个插头电极9分别通过导线10连接，所述的凸轮手柄16铰接在阶梯轴7上，凸轮手柄16旋转至侧开窗内时，凸轮手柄16上的凸轮部17抵在所述的上支撑件22上，从而将集肤电缆6内的三股电线18夹紧连接在接线压板24和接线端子25之间，插头组件与插座组件插接后，旋转至侧开窗内的凸轮手柄16在插座组件的限位作用下不会旋转，即接线压板24和接线端子25对电线18的夹紧作用不会解除，从而保证插头组件与集肤电缆连接的可靠性。本发明在插头组件上设置了以凸轮手柄16为主要特点的压线机构，更换集肤电缆6时，通过凸轮手柄16可实现插头组件与集肤电缆6的快速分离和快速连接，从而提高了更换集肤电缆6时的维修效率，最大程度地降低了维修对生产的不利影响，提高了经济效益。

插座组件，包括筒体11、陶瓷绝缘套8、压帽15和螺纹连接套21，筒体11和压帽15通过螺纹连接，从而将陶瓷绝缘套8和所述的插座电极14封在筒体11内，陶瓷绝缘套8隔在筒体11和插座电极14之间，从而将实现筒体11与插座电极14之间的绝缘。

所述的三个插座电极14分别与所述接线电缆12内的三股电线通过导线10电连接，此处，导线10从筒体11的外侧布置，筒体11上焊接有导线护罩14，用于保护导线10

所述的直角弯折部3的末端的侧面设置有锁块孔，锁块孔内安装有锁块20，所述的阶梯轴7根部的外侧设置有与所述的锁块20对应的弧形槽，锁块20插在弧形槽内，所述的锁块20共有三个，相应地，所述的锁块孔和弧形槽均各有三个，各锁块20、锁块孔和锁块槽均匀分布在阶梯轴7的周围。上述结构的锁块20机构具有诸多优点：1、该结构具有安装方便，链接可靠的优点；2、可限制插头组件的轴向移动，防止插头组件在插入或拔出时发生移位；3、可限制插头组件的旋转，有利于插头组件的拔出；4、锁块采用弧形结构，插头组件与插座组件分离后，只需轻轻转动插头组件，锁块20便可在阶梯轴7侧面的弧形槽的驱动下沿径向滑出，从而使锁块更加容易取下。

所述的插头电极9为等壁厚的圆环状结构，圆环状结构的外壁形状为两端细中间粗的鼓形，圆环状结构上设置有一条贯通的轴向断口26，圆环状结构的左右两侧分别设置有不贯通的轴向切缝27。插头电极9采用上述结构的优点在于：插头电极9的外壁受挤压形变后，可与插座电极14保持较大的接触面积，并保持一定的接触压力，从而有利于降低电极接触时的电阻，增加导电效能。上述结构中，设置轴向断口26和轴向切缝27的目的均是在插头电极9受压后有一个活动空间，以便其直径得以缩小。

所述的插头电极9由铍青铜制成，铍青铜具有优异的回弹性能，有利于长时间保持插头电极9和插座电极14之间的接触应力，从而保持电连接的稳定性和可靠性。

在生产实践中，在集输管道2内设置一根电热管1有时不能满足使用需求，此时便需要增加电热管1的数量，现有技术中，增加电热管1的数量会使接线结构更加复杂，使集输管道2的保温和防腐处理过程更加复杂。而采用本发明所述的技术方案，增加电热管1的数量并不会增加太大的工作量，同时，由于加热管1与集输管道2的相贯面积很小，因此不会对保温和防腐处理施工造成太大麻烦。

需要说明的是，本实施例中所述的电线18和导线10均带有绝缘外皮，只有在与接线端子25、插头电极9和插座电极连接处才剥去绝缘外皮。

Claims (3)

1.一种管道集肤效应电伴热系统，包括集输管道（2）和电热管（1），相邻的两根集输管道（2）焊接相连，所述的电热管（1）内设置有集肤电缆（6），其特征在于：还包括U形连接器，所述的电热管（1）设置在集输管道（2）的内部，电热管（1）的两端设置有直角弯折部（3），直角弯折部（3）的端部穿过集输管道（2）的管壁后引出，相邻的两根集输管道（2）焊接后，位于焊接处的两个直角弯折部（3）通过U形连接器连接，所述的集肤电缆（6）内包含三股相互绝缘的电线（18）；

U形连接器，其结构包括两个插接总成（4）和一根连接管（5），连接管（5）内设置有接线电缆（12），接线电缆（12）内的电线股数与所述集肤电缆（6）内的电线股数相同，每个所述的插接总成（4）包括一个插头总成和一个插座总成，插头总成的外侧设置有三个插头电极（9），插座总成的内侧设置有与插头电极（9）一一配对的三个插座电极（14），两个插座总成内的两组插座电极（14）分别连接在所述接线电缆（12）的两端，两个插头总成分别插接在两个插座总成上的插孔内；

插头总成，包括阶梯轴（7）和陶瓷绝缘套（8），陶瓷绝缘套（8）套在阶梯轴(7)外侧的三个阶梯上，插头总成内的三个插头电极（9）套在陶瓷绝缘套（8）的外侧，且位置与阶梯轴（7）上的三个阶梯对应，阶梯轴（7）的内侧设置有阶梯孔，阶梯轴（7）的根部设置有侧开窗，侧开窗内安装有接线端子组件（19）和凸轮手柄（16），接线端子组件（19）包括上支撑件（22）和下支撑件（23），上支撑件（22）的下侧设置有三个相互绝缘的接线压板（24），下支撑件（23）的上侧设置有三个相互绝缘的接线端子（25），三个接线端子（25）与所述的三个插头电极（9）分别通过导线（10）连接，所述的凸轮手柄（16）铰接在阶梯轴（7）上，凸轮手柄(16)旋转至侧开窗内时，凸轮手柄（16）上的凸轮部（17）抵在所述的上支撑件（22）上，从而将集肤电缆(6)内的三股电线（18）夹紧连接在接线压板（24）和接线端子（25）之间，插头总成与插座总成插接后，旋转至侧开窗内的凸轮手柄（16）在插座总成的限位作用下不会旋转，即接线压板（24）和接线端子（25）对电线（18）的夹紧作用不会解除；

插座总成，包括筒体（11）、陶瓷绝缘套（8）、压帽（15）和螺纹连接套（21），筒体（11）和压帽（15）通过螺纹连接，从而将陶瓷绝缘套（8）和所述的插座电极(14)封在筒体(11)内，陶瓷绝缘套(8)隔在筒体（11）和插座电极（14）之间，从而将实现筒体（11）与插座电极(14)之间的绝缘，所述的三个插座电极(14)分别与所述接线电缆(12)内的三股电线电连接；

所述的直角弯折部（3）的末端的侧面设置有锁块孔，锁块孔内安装有锁块（20），所述的阶梯轴（7）根部的外侧设置有与所述的锁块（20）对应的弧形槽，锁块（20）插在弧形槽内，所述的锁块（20）共有三个，相应地，所述的锁块孔和弧形槽均各有三个，各锁块(20)、锁块孔和锁块槽均匀分布在阶梯轴（7）的周围。

2.根据权利要求1所述的一种管道集肤效应电伴热系统，其特征在于：所述的插头电极(9)为等壁厚的圆环状结构，圆环状结构的外壁形状为两端细中间粗的鼓形，圆环状结构上设置有一条贯通的轴向断口(26)，圆环状结构的左右两侧分别设置有不贯通的轴向切缝（27），所述的插头电极（9）由铍青铜制成。

3.根据权利要求1所述的一种管道集肤效应电伴热系统，其特征在于：所述的电热管（1）有两根，相应地，在相邻的两根集输管道（2）的焊接处设置有两个所述的U形连接器。