[发明专利]一种分段可控功率的串联式伴热电缆回路及其实现方法

权利要求书

1.一种分段可控功率的串联式伴热电缆回路，其特征在于：串联式伴热电缆包括首端接线盒、绝缘层、第一芯线、中间接线盒、第二芯线、末端接线盒和若干个伴热电缆；所述若干个伴热电缆串联形成串联式伴热电缆；

所述串联式伴热电缆上分别套设绝缘层；所述串联式伴热电缆首端通过首端接线盒与三相交流电源连接，所述串联式伴热电缆末端与末端接线盒内的电缆短接点连接，使得三根串联式伴热电缆末端短接连接，形成星形三相交流负载回路；任一所述串联式伴热电缆分别包括多段芯线，相邻所述芯线之间通过中间接线盒连接，使得多段芯线相串联。

2.根据权利要求1所述的一种分段可控功率的串联式伴热电缆回路，其特征在于：所述多段芯线材质和横截面积各不相同，并且所述芯线的长度要与对应的管路长度相匹配；串联式伴热电缆的长度必须与管路的长度相等或者是长度的整数倍；所述匹配方式是根据管路需要的加热功率反推电热带功率。

3.一种分段可控功率的串联式伴热电缆实现方法，其特征在于：实现方法包括以下步骤：

S3-1、确认管路参数：管路总长和各段管路的长度；所述管路总长为各段管路长度之和；

S3-2、根据工艺要求计算各段管路最大散热量、平均散热量和各段管路内介质升温所需热量，从而确定各段管路每单位长度分别需要补偿伴热功率的给定值，将其作为热态补偿功率的参考；

S3-3、给定整个管路的串联式电伴热电缆所需总热态功率P_总，再分段确定各段管路所需的伴热功率；

S3-4、给定串联式伴热电缆回路总电压U0，根据芯线长度、电导率和横截面积关系公式得出各段芯线所需要的电压U和阻抗R；

S3-4-1、在相同的横截面积情况下，计算出各段管路所对应芯线的电导率，进而确定芯线材质组分；

S3-4-2、在相同电导率情况下，计算出各段管路所对应芯线的截面积；

S3-5、根据各段管路的所需阻抗，选择不同规格尺寸的两段芯线组成的串联式伴热电缆，进行计算匹配，实现各段管路电热功率的输出。

4.根据权利要求3所述的一种分段可控功率的串联式伴热电缆实现方法，其特征在于：所述S3-1中确认管路参数：设置管路ADO总长为L，前段AD管路的长度为L1、管径为φ1、保温材料厚度为δ1；后段DO管路的长度为L2、管径为φ2、保温材料厚度为δ2；其中L＝L1+L2。

5.根据权利要求4所述的一种分段可控功率的串联式伴热电缆实现方法，其特征在于：所述S3-2中计算各段管路最大散热量、平均散热量和各段管路内介质升温所需热量以及确定各段管路每单位长度分别需要补偿伴热功率的给定值的方法如下：

S5-1、管道的最大散热量计算公式如下：

散热＝K1·K2(2π·λ·ΔT)/{ln[(φ+2δ)/φ]}

式中：K1为安全保险系数，取值1.1-1.25；K2为管道材质系数；λ为保温材料导热系数；ΔT为维持介质温度和最低环境温度差值δ为保温材料厚度；φ为管道外径；

S5-2、管道的平均散热量根据管路升温各阶段取散热功率随时间曲线变化的平均值作为最终取值；

S5-3、各段管路内截止升温计算过程中需要的热量需要根据介质的物理特性而定；

S5-4、根据前段AD管路和后段DO管路各自最大散热量和平均散热量以及管内介质升温所需热量，确定前段AD管路和后段DO管路的每单位长度分别需要补偿伴热功率的给定值分别为P01和P02。

6.根据权利要求5所述的一种分段可控功率的串联式伴热电缆实现方法，其特征在于：所述S3-3中确定各段管路所需要的伴热功率；设置前段AD管路需要的伴热功率为P1，后段DO管路需要的伴热功率为P2；所述前段AD管路的长度为L1，后段DO管路的长度为L2；P_总＝P1+P2＝P01×L1+P02×L2。