复合型连续发热铠装T缆趋肤效应调控装置及调控方法与流程

本发明涉及复合型连续发热铠装t缆的技术领域，尤其涉及一种复合型连续发热铠装t缆趋肤效应调控装置及调控方法。

背景技术：

复合型连续发热铠装t缆的发热是利用趋肤效应来实现的，将导线穿入发热体内，在临近效应的作用下，电流会趋向于发热体内壁流经，而发热体外壁则没有流经，由于趋肤效应的作用，发热体内壁表面电流密度增加，而向发热体外壁方向密度逐渐下降，直至为零，因此发热体外壁为零电位，应用起来是安全的。复合型连续发热铠装t缆近年来越来越受到重视，被应用在许多领域。

现有的发热铠装t缆多采用为碳钢材质，主要是因为在通常的电环镜下，供电频率为50hz，其他的材料不能达到最好的趋肤效应，但是发热铠装t缆的应用环境比较多样，而传统的碳钢材质就不能适用于有腐蚀性、要求强度高等环境，因此这严重的限制了复合型连续发热铠装t缆的使用。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种复合型连续发热铠装t缆趋肤效应调控装置及调控方法。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种复合型连续发热铠装t缆趋肤效应调控装置，包括复合型连续发热铠装t缆和与复合型连续发热铠装t缆电连接的变频器、中频变压器；

所述复合型连续发热铠装t缆包括发热t缆本体以及与发热t缆本体相连的电流回流连接部分，所述发热t缆本体包括导体线芯，所述导体线芯外依次设有绝缘层和发热体层，所述导体线芯与发热体层通过电流回流连接部分实现连通；

所述发热体层组成的材质可以为不锈钢、碳纤维、碳钢中的一种，但不限于这些材质。

所述发热体层的形状可以为圆形、三角形、方形中的一种，但不限于这三种形状。

所述发热体层为单层或者多层，当发热体层为多层时，相邻的两层材质不同的发热体层之间设有隔离层。

所述隔离层为玻璃纤维，但不限于玻璃纤维。

所述导体线芯为单根导电体或者多股导电体绞合而成，所述导电体外设有镀层，所述镀层为镀锡层、镀镍层、镀银层中的一种，但不限于这三种镀层。

所述绝缘层的材质为全氟聚合物或者氧化镁或者其他耐高温绝缘材料。

当发热体层的材质为不锈钢时，加工的方式为卷焊式加工；当发热体层的材质为碳纤维时，加工的方式为挤塑式加工；当发热体层的材质为碳钢时，加工的方式为拉拔缩径式加工。

上述复合型连续发热铠装t缆趋肤效应调控装置的调控方法，具体步骤为：

针对不同的安装环境选择具有合适材料的发热体层的复合型连续发热铠装t缆实现安装，并将复合型连续发热铠装t缆与外部的变频器相连，供电电压220v-30kv，输出电压5-6000v，通过改变供电频率50-3000hz，达到这一材料的发热体层的最佳趋肤效应从而获得伏安匹配，达到0.5-160w/m功率，实现发热体层外部零电位。

本发明的有益效果是：本发明主要是通过改变供电频率的方式来实现不同材质的发热体能够达到其最好的趋肤效应，从而能够针对不同的使用环境，配置合适材质的发热体，能够更好的应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为发热t缆本体的结构示意图；

图3为发热体层截面为三角形的示意图；

图4为发热体层截面为方形的示意图；

图5为当发热体层材质为不锈钢时卷焊式加工方式的示意图；

图中：1-复合型连续发热铠装t缆；2-变频器；3-发热t缆本体；4-电流回流连接部分；5-导体线芯；6-绝缘层；7-发热体层；

以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1至图4所示，一种复合型连续发热铠装t缆趋肤效应调控装置，包括复合型连续发热铠装t缆1和与复合型连续发热铠装t缆1电连接的变频器2、中频变压器；

所述复合型连续发热铠装t缆1包括发热t缆本体3以及与发热t缆本体3相连的电流回流连接部分4，所述发热t缆本体3包括导体线芯5，所述导体线芯5外依次设有绝缘层6和发热体层7，所述导体线芯5与发热体层7通过电流回流连接部分4实现连通；

所述发热体层7组成的材质可以为不锈钢、碳纤维、碳钢中的一种，但不限于这些材质。

所述发热体层7的形状可以为圆形、三角形、方形中的一种，但不限于这三种形状。

所述发热体层7为单层或者多层，当发热体层7为多层时，相邻的两层材质不同的发热体层7之间设有隔离层。

所述隔离层为玻璃纤维，但不限于玻璃纤维。

所述导体线芯5为单根导电体或者多股导电体绞合而成，所述导电体外设有镀层，所述镀层为镀锡层、镀镍层、镀银层中的一种，但不限于这三种镀层。

所述绝缘层6的材质为全氟聚合物或者氧化镁或者其他耐高温绝缘材料。

当发热体层7的材质为不锈钢时，加工的方式为卷焊式加工；当发热体层7的材质为碳纤维时，加工的方式为挤塑式加工；当发热体层7的材质为碳钢时，加工的方式为拉拔缩径式加工。

当发热体层7的材质为不锈钢时，不锈钢材质如304、316、316l、825、2205，但不限于这些材质，加工的方式为卷焊式加工；如图5所示，卷焊式的加工方式为将不锈钢材质的发热体层7经过辊压装置，以产生初步的变形，便于形成连续发热t缆本体3的形状；将电缆半成品供给到位于辊压装置和成卷装置之间的用于形成发热体层7的不锈钢板带中；使不锈钢板带经过成卷装置，以形成连续发热t缆本体3的形状；采用激光或高频焊接的方法将不锈钢板带的对缝焊接成一体，激光焊接的光斑直径为2-5mm，焊接功率为7500-7600w，焦距为220-250mm，焊接速度为1-2米/分(但不限于这一种加工方法)；在外毛刺集中的区域涂抹毛刺去除液来去除毛刺；对焊缝进行正火处理，得到发热t缆本体3；对发热t缆本体3进行精整和卷盘封装。采用卷焊的方式加工，生产效率高，成卷的不锈钢板带可以连续生产长度很长的电缆，焊缝无影响，标准化程度更高，质量更好，成缆可以弯折，承受压力大，不变形。

上述复合型连续发热铠装t缆趋肤效应调控装置的调控方法，具体步骤为：

针对不同的安装环境选择具有合适材料的发热体层7的复合型连续发热铠装t缆1实现安装，并将复合型连续发热铠装t缆1与外部的变频器2相连，供电电压220v-30kv，输出电压5-6000v，通过改变供电频率50-3000hz，达到这一材料的发热体层7的最佳趋肤效应从而获得伏安匹配，达到0.5-160w/m功率，实现发热体层7外部零电位。

关于t缆的计算公式如下：

电阻：r＝ρl/s；

电流密度：j＝i/s；

△＝√(2ρ/ωμ)；

ω＝2πf；

其中，

△为趋肤深度(m)；

ω为角频率(rad/s)；

f为磁场频率()

μ为导磁率(h/m)；

ρ为电阻率(ω·m)；

i为电流(a)；

r为电阻(ω)；

l为长度(m)；

s为截面积(m²)。

由上面的计算公式可以知道，如果要让导体线芯5不发热，提高电导率，电导率与电阻是相互矛盾的。截面积小，电阻大，但电导率小；截面积大，电阻小，电导率大。本发明的导体线芯5是输电的，而不是发热的，因此不受导体线芯5截面积的限制。发热体层7通过趋肤效应可以让电流集中在铠体内表面，这样电流密度增加、电阻随之增大，起到做功的目的。然而，现实中应用的电是50hz，而在这一频率下只有碳钢可以产生很好的电流密度，而其他材料则远远小于碳钢的。

在50hz的频率下，发热体层7采用碳钢和不锈钢的测试数据分别如表1和表2所示。

表1发热体层7采用碳钢材质的直径为30cm的t缆50hz频率测试数据

由表1可以看出，在50hz的频率下，发热体层7采用碳钢材质，发热体层7表面的电压基本可以忽略，产生了非常好的趋肤效应，实现了物理绝缘。

表2发热体层7采用不锈钢材质的直径为30cm的t缆50hz频率测试数据

由表2可以看出，在50hz的频率下，发热体层7采用不锈钢材质，发热体层7表面存在较高电压，没有产生趋肤效应。

采用本发明中变频方法改变频率之后，对发热体层7采用不锈钢材质的t缆进行的测试，在300hz的频率下的测试数据如表3所示。

表3发热体层7采用不锈钢材质的直径为30cm的t缆300hz频率测试数据

由表3可以看出，在300hz的频率下，发热体层7采用不锈钢材质，发热体层7表面的电压基本可以忽略，产生了较好的趋肤效应。

本发明主要是通过改变供电频率的方式来实现不同材质的发热体层7能够达到其最好的趋肤效应，从而能够针对不同的使用环境，配置合适材质的发热体，能够更好的应用。发热体层7采用不锈钢材质时，能适用于各种腐蚀环境，适应硫化氢、氯离子、二氧化碳等腐蚀性环境，具有ee、ff和hh级抗腐蚀性级别；发热体层7采用碳钢材质，能够适用于常规的供电频率。

本发明复合型连续发热铠装t缆的各项参数如表4：

表4复合型连续发热铠装t缆的参数

本发明的复合型连续发热铠装t缆可以通过夹持器将本产品连续注入21、35、70、105、140mpa油气井内，对井筒进行清防蜡；可以直接穿入油管内，或附着在油管外对油管进行恒温加热实现低温冷输、因意外造成凝管在不增加任何设备的情况下实现解凝、可以穿入拉索大桥钢索保护管内防止结成冰溜下落伤人伤物、可以为飞机跑道防冰、可以防止船舶军舰结冰、隧道结冰、屋檐积雪等，可以应用于石油、化工、交通、电力等各行业需要加热、维温、防冻的环境。不再受限于安装环境的限制。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。