NL8502047A

NL8502047A - Electrical heating system for underground water or steam pipes - uses LV supply to bring pipes up to working temp.

Info

Publication number: NL8502047A
Application number: NL8502047A
Authority: NL
Original assignee: Siers Leidingen En Montageproj
Priority date: 1985-07-16
Filing date: 1985-07-16
Publication date: 1987-02-16
Also published as: NL183902B; NL183902C

Abstract

This system is used on supply and return pipes which carry a heat medium, e.g. hot water or steam, around a neighbourhood central heating system. When the system has been out of operation for some time, electrical heating is used to prepare the pipes to carry the medium, and thus to reduce the time needed to get the system working normally. The supply from a generator (11) is fed via a thyristor control circuit (10) to the primary of a transformer (7). The transformer sec. (6) delivers a very high current, e.g. several thousand amps, at a low voltage e.g. 1 volt. One end of the sec. is clamped (5) to the middle of the supply pipe (1), and one to the middle of the return pipe (2). At the supply and destination ends of the pipes, clamps (4) and heavy current braided cables areused to connect the supply and return pipes together.

Description

* \ -1- X Sch/gn/l, Siers* \ -1- X Sch / gn / l, Siers

Werkwijze voor het leggen van stadsverwarmingsleidingèn en daarvoor bestemde klemMethod for laying district heating pipes and clamp intended for that

De uitvinding betreft een werkwijze voor het, eventueel in een goot, in de grond leggen van een voor een stadsverwarmingsnet bestemde, uit stalen buizen samengestelde, voor transport van verwarmd warmtetransportmedium 5 bestemde leiding, volgens welke werkwijze men een uit tenminste één buis bestaand leidingdeel legt, koppelt met een eventueel eerder gelegd leidingdeel en verwarmt tot een temperatuur die ligt in de grootte-orde van, maar lager is dan de nominale bedrijfstemperatuur van het warmtetransport-10 medium in die leiding, vervolgens een volgend leidingdeel koppelt met het laatst gelegde leidingdeel.The invention relates to a method for laying in the ground, optionally in a gutter, a conduit intended for a district heating network, composed of steel pipes, intended for the transport of heated heat transport medium, according to which method a conduit part consisting of at least one pipe is laid , couples with any previously laid conduit section and heats to a temperature of the order of magnitude, but less than the nominal operating temperature of the heat transfer medium in that conduit, then couples a subsequent conduit section to the last laid conduit section.

Een dergelijke werkwijze is bekend. Hij wordt toegepast om tijdens het leggen een drukspanning op te bouwen door verwarming tot ca. 70*C. Daardoor blijven bij de 15 bedrijfstemperatuur van de leidingen (in de grootte-orde van 100®C), maar ook buiten bedrijf (in de orde van 10*C) de thermische spanningen beperkt tot toelaatbare waarden.Such a method is known. It is used to build up a compressive stress during installation by heating to approx. 70 ° C. As a result, at the operating temperature of the pipes (in the order of 100®C), but also out of operation (in the order of 10 * C), the thermal stresses remain limited to permissible values.

Bekende werkwijzen maken gebruik van heet water of stoom.Known methods use hot water or steam.

Deze werkwijze blijkt niet alleen problemen met betrekking 20 tot de veiligheid op te leveren, maar bovendien een zeer lange tijd voor het doordringen van de warmte nodig te hebben.This method has not only been found to pose safety problems, but also requires a very long time for the heat to penetrate.

De uitvinding beoogt dan ook een werkwijze te verschaffen, die voor bedienend personeel en de omgeving 25 aanzienlijk veiliger is en verder tot een veel snellere opwarming leidt dan de bekende werkwijzen, hetgeen tevens aanzienlijk rendementverhogend werkt.The object of the invention is therefore to provide a method which is considerably safer for operating personnel and the environment and which further leads to a much faster heating up than the known methods, which also has a considerable efficiency enhancing effect.

In verband daarmee stelt de uitvinding een werkwijze van het in de aanhef vermelde type voor, dat die het 30 kenmerk vertoont dat men het genoemde leidingdeel verwarmt door het doorleiden van een wisselstroom en dat men de . :: 2 o 4 7 -2- * . \t frekwentie en de sterkte van die stroom en de spanning per lengte-eenheid over dat leidingdeel zodanig kiest, dat de warmte-ontwikkeling in dat leidingdeel zo groot mogelijk is.In connection therewith, the invention proposes a method of the type mentioned in the preamble, which has the feature that the said pipe section is heated by the passage of an alternating current and that the. :: 2 o 4 7 -2- *. Select the frequency and strength of that current and the voltage per unit length over that pipe section so that the heat development in that pipe section is as great as possible.

5 Opgemerkt wordt in dit verband, dat het bekend is om bijvoorbeeld in de grond gelegen waterleidingbuizen in de winter te ontdooien of bevriezing te voorkomen door door-leiding van stroom. Het blijkt evenwel dat een dergelijke werkwijze niet zonder meer geschikt is in verband met de 10 gewenste korte opwarmtijd en het absoluut noodzakelijke rendement om niet genoodzaakt te zijn van extreem zware bronnen voor elektrische energie gebruik te maken. Ter illustratie van deze bekende werkwijze en de werkwijze volgens de uitvinding wordt erop gewezen, dat het voor het 15 ontdooien van waterleidingbuizen voldoende is als na enige tijd een in het algemeen betrekkelijk dunwandige waterleidingbuis een temperatuurverhoging in de orde van bijvoorbeeld 10° ondergaat. Gebruik wordt vaak gemaakt van gelijk-stroombronnen, zoals batterijen of een wisselstroombron in 20 de vorm van een transformator die is aangesloten op een 50 Hz of 60 Hz wisselspanningnet.It is noted in this connection that it is known, for example, to thaw in the ground water pipes in the winter or to prevent freezing by passing electricity through. However, it has been found that such a method is not readily suitable in view of the desired short heating time and the absolutely necessary efficiency in order not to have to use extremely heavy sources of electrical energy. To illustrate this known method and the method according to the invention, it is pointed out that it is sufficient for thawing water pipe tubes if after some time a generally relatively thin-walled water pipe pipe undergoes a temperature increase of the order of, for example, 10 °. Often use is made of direct current sources, such as batteries or an alternating current source in the form of a transformer connected to a 50 Hz or 60 Hz AC mains.

Begrepen moet worden dat een buitengewoon verrassend aspect van de uitvinding is gelegen in de mogelijkheid, een zo hoog mogelijk rendement, en daarmee een zo snel mogelijke 25 opwarming met zo gering mogelijke energie te verkrijgen door het variëren en op een gekozen waarde vastleggen van de frekwentie van de elektrische stroom. De aandacht wordt er in dit verband op gevestigd, dat het fysische mechanisme, waarop de uitvinding berust, door aanvraagster niet 30 verklaard kan worden. Experimenten hebben inmiddels onomstotelijk aangetoond, dat met hoog rendement een temperatuurs-verhoging tot omstreeks 70° a 80° in een leiding kan worden bereikt binnen een tijd van ongeveer 8 uur; dit kost bij de bekende techniek enkele dagen.It is to be understood that an extremely surprising aspect of the invention lies in the possibility of obtaining the highest possible efficiency, and thereby obtaining the fastest possible heating with the least possible energy, by varying and setting the frequency at a chosen value. of the electric current. Attention is drawn in this connection to the fact that the physical mechanism on which the invention is based cannot be explained by the applicant. Experiments have now conclusively shown that with high efficiency a temperature increase to about 70 ° to 80 ° in a pipe can be achieved within a time of about 8 hours; this takes a few days with the known technique.

35 Zeer eenvoudig en praktisch is die werkwijze, volgens welke men een leidingdeel van een aanvoerleiding en een . 5 : 2 04 7 <. - * \ -3- leidingdeel van een retourleiding gelijktijdig verwarmt door de beide leidingdelen elektrisch met elkaar te verbinden en op afstand van de gemaakte verbinding aan de respectieve leidingdelen de klemmen van een wisselstroombron te koppe-5 len.Very simple and practical is that method, according to which a pipe part of a supply pipe and a pipe. 5: 2 04 7 <. The pipe section of a return pipe simultaneously heats by electrically connecting the two pipe sections to each other and connecting the terminals of an alternating current source to the respective pipe sections at a distance from the connection made.

In het bijzonder kan men in dit geval de beide leidingdelen aan hun beide einden elektrisch met elkaar verbinden en de klemmen van de wisselstroombron koppelen aan de respectieve middenzones van beide leidingdelen.In particular, in this case, it is possible to electrically connect the two conduit parts at their two ends and to connect the terminals of the alternating current source to the respective middle zones of both conduit parts.

10 Tenslotte betreft de uitvinding ook een klem voor het koppelen van een met een werkwijze volgens de uitvinding te verwarmen leidingdeel met een wisselstroombron of een ander leidingdeel. Een dergelijke klem is gekenmerkt door twee koppelbare en te zamen klemmend rond een buis aanbreng-15 bare klemwangen, die door middel van verspreid aangebrachte hulpgeleiders elektrisch met elkaar zijn verbonden. Men kan een dergelijke klem met voordeel via een elektrisch sterk geleidend, soepel element aan een leidingdeel koppelen. In het bijzonder kan van koperfolie gebruik worden gemaakt.Finally, the invention also relates to a clamp for coupling a pipe section to be heated by a method according to the invention with an alternating current source or another pipe section. Such a clamp is characterized by two connectable clamping jaws which can be clamped together around a tube and which are electrically connected to each other by means of auxiliary conductors arranged in a dispersed manner. Such a clamp can advantageously be coupled to a pipe section via an electrically highly conductive, flexible element. In particular, copper foil can be used.

20 De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van een tekening. Hierin tonen:The invention will now be elucidated on the basis of a drawing. Show in this:

Fig. 1 een geschematiseerde weergave van twee leidingdelen, die worden verwarmd met de werkwijze volgens de uitvinding? en 25 Fig. 2 een gedeeltelijk weggebroken perspectivisch aanzicht van een op een leidingdeel aangebrachte klem volgens de uitvinding.Fig. 1 a schematic representation of two pipe sections, which are heated by the method according to the invention? and FIG. 2 is a partly broken away perspective view of a clamp according to the invention mounted on a pipe section.

Fig. 1 toont een aanvoerleiding 1 en een retourleiding 2, die in de grond (niet-getekend) zijn gelegd en deel 30 uitmaken van een nieuw stadsverwarmingsnet. Ze bestaan in dit geval elk uit een stalen buis. Beide leidingdelen 1 en 2 zijn op niet-getekende wijze gekoppeld met een eerder gelegd resp. aanvoerleidingdeel en retourleidingdeel. De einden van de leidingdelen 1 en 2 zijn via geleiders 3 elektrisch met 35 elkaar verbonden. Daartoe is gebruik gemaakt van aansluit-klemmen 4, waarvan een praktisch uitvoeringsvoorbeeld meer >f * ·,; _ 'J -ƒ / -4- in detail zal worden besproken aan de hand van fig. 2. De aansluitklemmen 4 zijn via een koperfolie elektrisch en klemmen gekoppeld met het buitenoppervlak van de leiding-delen 1 en 2. Klemmen 5 van hetzelfde type zijn aangebracht 5 in het midden van de leidingdelen 1 en 2 en verbonden met de secundaire wikkeling 6 van een transformator 7 met een van aftakkingen 8 voorziene primaire wikkeling 9, die via een thyristorregelschakeling 10 is gekoppeld met een stroomgenerator 11 met instelbare frekwentie.Fig. 1 shows a supply pipe 1 and a return pipe 2, which are laid in the ground (not shown) and which form part of a new district heating network. In this case, they each consist of a steel tube. Both pipe parts 1 and 2 are coupled in a manner not shown with a previously laid resp. supply line section and return line section. The ends of the pipe parts 1 and 2 are electrically connected to each other via conductors 3. For this purpose, use is made of connection terminals 4, a practical embodiment of which more> f * · ,; J-ƒ / -4- will be discussed in detail with reference to Fig. 2. The terminals 4 are electrically connected via a copper foil and terminals are coupled to the outer surface of the pipe parts 1 and 2. Terminals 5 of the same type are arranged 5 in the middle of the conduit parts 1 and 2 and connected to the secondary winding 6 of a transformer 7 with a branched primary winding 9, which is coupled via a thyristor control circuit 10 to a current generator 11 of adjustable frequency.

10 De aandacht wordt erop gevestigd, dat het aantal aftakkingen 8 groter kan zijn voor het zo nauwkeurig mogelijk instellen van een optimale secundaire spanning. In een praktisch uitvoeringsvoorbeeld is de primaire wikkeling van 49 aftakkingen voorzien. Een schakelaar 12 kan worden 15 bediend voor het kiezen van een gewenste aftakking en daarmee de transformatie-verhouding van de transformator 7.Attention is drawn to the fact that the number of taps 8 may be greater in order to set the optimum secondary voltage as accurately as possible. In a practical embodiment, the primary winding is provided with 49 branches. A switch 12 can be operated to select a desired tap and hence the transform ratio of transformer 7.

De transformator 7 is in wezen van hetzelfde type als voor puntlassen wordt gebruikt, namelijk van het type dat bij een zeer lage spanning, in de grootte-orde van 1 Volt 20 een zeer hoge stroom in de grootte-orde van tientallen kA kan afgeven. De transformator kan van het watergekoelde type zijn. Ook kan, al naargelang de omstandigheden en het gewenste vermogen, gebruik worden gemaakt van een aantal transformatoren die in serie en/of parallel zijn geschakeld. 25 De frekwentie van de door de generator 11 opgewekte wisselstroom kan worden gevarieerd. De instelling van de schakelaar 12, de thyristorregelaar 10 en de frekwentie van de door de generator 11 opgewekte stroom wordt zodanig gekozen, dat een zo hoog mogelijke energie-overdracht aan de 30 leidingdelen 1, 2 is verzekerd.The transformer 7 is essentially of the same type as used for spot welding, namely the type which can deliver a very high current in the order of tens of kA at a very low voltage, on the order of 1 Volt. The transformer can be of the water-cooled type. Depending on the circumstances and the desired power, a number of transformers connected in series and / or parallel can also be used. The frequency of the alternating current generated by the generator 11 can be varied. The setting of the switch 12, the thyristor controller 10 and the frequency of the current generated by the generator 11 is chosen such that the highest possible energy transfer to the line parts 1, 2 is ensured.

Pig. 2 toont een aansluitklem 13, die kan worden toegepast in overeenstemming met de klemmen 4 en 5 volgens fig. 1. Hij omvat twee klemwangen 14, 15, omvattende een koperen, elektrisch goed geleidend binnendeel, resp. 16, 17 35 en een daarover aangebracht stalen buitendeel, resp. 18, 19, ter verzekering van een grote mechanische sterkte en onvervormbaarheid. De klemwangen 14, 15 bezitten te zamen, O ™ 3 0 Λ ? “7Pig. 2 shows a terminal 13, which can be used in accordance with the terminals 4 and 5 of FIG. 1. It comprises two clamping cheeks 14, 15, comprising a copper, electrically conductive inner part, respectively. 16, 17 35 and a steel outer part mounted thereon, resp. 18, 19, to ensure high mechanical strength and ductility. The clamping cheeks 14, 15 together have, O ™ 3 0 Λ? “7

-- ΐ„ i-ta “J J- ΐ „i-ta“ J J

—5— - -............- Λ zoals fig. 2 toont, een cilindervormig binnenoppervlak met een aan de diameter van de leiding 1 aangepaste diameter en zijn klemmend met elkaar en op het leidingdeel 1 aangebracht door middel van met flenzen 20, 21 samenwerkende bouten 22.—5— - -............- Λ as shown in fig. 2, a cylindrical inner surface with a diameter adapted to the diameter of the pipe 1 and clamped together and on the pipe part 1 by means of bolts 22 co-operating with flanges 20, 21.

5 Niet is getekend in fig. 2, dat tussen het binnenop pervlak van de koperen binnendelen 16, 17 en het leidingdeel 1 koperfolie is aangebracht ter verzekering van een zo goed mogelijk elektrisch geleidend contact. Desgewenst kan daartoe bovendien elk in aanmerking komend vlak vooraf worden 10 gereinigd, hetzij door mechanische of chemische middelen.Fig. 2 does not show that copper foil is arranged between the inner surface of the copper inner parts 16, 17 and the pipe part 1 to ensure the best possible electrically conductive contact. If desired, moreover, any suitable surface can be cleaned beforehand, either by mechanical or chemical means.

Door de stalen buitendelen 18, 19 steken koperen aansluitpennen 23, die integraal zijn uitgevoerd met de koperen binnendelen 16, 17. Ze zijn voorzien van schroefdraad, waardoor met behulp van moeren 24 aansluitklemmen 25 15 met de pennen 23 kunnen worden gekoppeld. De aansluitklemmen 25 zijn elektrisch geleidend verbonden met koperen aansluit-stroken 26, die op de in fig. 2 getoonde wijze in de bedrijfstoestand van de aansluitklem 13 zijn gekoppeld met overeenkomstige aansluitpennen van de andere klemwang.Copper connecting pins 23 protrude through the steel outer parts 18, which are integrally formed with the copper inner parts 16, 17. They are threaded, so that connecting terminals 15 can be coupled to the pins 23 by means of nuts 24. The terminals 25 are electrically conductively connected to copper terminal strips 26, which are coupled in the operating state of the terminal 13 in the manner shown in FIG. 2 to corresponding terminal pins of the other terminal jaw.

20 Hierdoor is een uitstekende homogeniteit van de stroomverde-ling in de klem en daarmee een zo goed mogelijke overdracht daarvan naar de buis 1 verzekerd.This ensures an excellent homogeneity of the current distribution in the clamp and thus the best possible transfer thereof to the tube 1.

0 'J ~J Jm ïj *} S0 'J ~ J Jm ïj *} S

Claims

1. A method for / possibly laying in a gutter, in the ground a conduit intended for a district heating network, composed of steel pipes, intended for the transport of heated heat transport medium, according to which method a conduit part consisting of at least one pipe is laid , couples with any previously laid pipe section and heats to a temperature of the order of magnitude, but lower than the nominal operating temperature of the heat transfer medium in that pipe, then couples a subsequent pipe section with the last laid pipe section, with the characterized in that the said pipe section is heated by the passage of an alternating current and that the frequency and strength of that current and the voltage per unit length over that pipe section are chosen such that the heat development in that pipe section is as great as possible. is.

2. Method according to claim 1, characterized in that a pipe part of a supply pipe and a pipe part of a return pipe are heated simultaneously by electrically connecting the two pipe parts to each other and at a distance from the connection made to the respective pipe parts. an AC power source.

3. Method according to claim 2, characterized in that the two conduit parts are electrically connected at their two ends and the terminals of the alternating current source are coupled to the respective middle zones of both conduit parts.

4. Clamp for coupling a pipe section to be heated by a method according to any one of the preceding claims with an alternating current source or another pipe section, characterized by two connectable clamping jaws which can be arranged around a tube and which are electrically distributed by means of auxiliary conductors distributed are connected to each other. & $ Λ 0 λ Λ V *