一种伴热电缆及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种伴热电缆及其制备方法与应用，所述伴热电缆包括导体，所述导体外周依次层叠包裹有半导电层、绝缘层、金属护套与外护套；所述外护套外接测温单元。本发明专利技术提供的伴热电缆结构设计合理，具有纵向阻水、径向防水、抗海水压力、弯曲性能好、轻便的特点；本发明专利技术所述外护套外接测温单元，在加热输油管道的同时，测温单元还能监测输油管周围的温度，控制室根据温度与原油的流动情况，确定通过导体最合适的电流。体最合适的电流。体最合适的电流。

【技术实现步骤摘要】
一种伴热电缆及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于电线电缆
，尤其涉及一种伴热电缆及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]海上石油是国家重要战略资源，开采难度大，在原油输送过程中也面临一系列的挑战，输油管道铺设在海底，海底环境温度低，而原油浓稠度大，在低温环境中，会出现流动不畅的情况，这就需要对输油管道进行加热，需要加热管道的伴热电缆，伴热电缆要具有加热速度快、防水、抗海水压力的性能，还要能时时监测输油管道周围的环境温度，为方便海上敷设，电缆要有良好的弯曲性能。但是，现有技术中的电缆抗压能力较弱、弯曲性能较差、耐热性差且重量较大，不能满足现实需求。
[0003]CN204143898U公开了一种110KV高输送容量电缆，旨在提供一种在保证高压电缆的绝缘性能，满足电缆运行可靠性的前提下，减小绝缘层的质量、厚度，从而提高电缆的散热能力、相同外径电缆的电力传输能力，降低电缆成本的电缆。它包括导体、绕包在导体外的绕包半导电尼龙带层、超光滑半导电层、绝缘层、超光滑绝缘屏蔽层、半导电缓冲阻水带层、金属护套、沥青防腐层、非金属外护套及石墨涂层，所述绝缘层自内而外依次包括内XLPE绝缘层，内弹性橡胶绝缘层，发泡绝缘层，外弹性橡胶绝缘层及外XLPE绝缘层。但是该电缆弯曲性能较差且结构复杂，无法满足海底作业要求。
[0004]CN110136870A公开了一种磁悬浮系统用直流高压铝合金电缆，在铝合金导体的外侧依次包覆有半导电屏蔽带、交联聚乙烯绝缘层、镀锡铜丝编织屏蔽层、铝合金带联锁金属护套层和无卤低烟聚烯烃外护套；所述的铝合金导体采用铝合金导线紧压绞合而成，先将单根铝合金丝经过梯形拉丝模具，拉制成梯形单丝，最内层铝合金单丝为圆形，圆形单丝外层包裹梯形单丝绞合，每层绞合方向相反，且都经过聚晶模具紧压。但是，该电缆的耐热性较差且弯曲性能差，无法满足现实需求。
[0005]CN214476577U公开了一种钢芯铝绞伴热电缆，包括钢芯，钢芯由钢绞线绞合而成，钢芯的外部绞合有铝合金绞线，铝合金绞线的外部绕包有绝缘层，绝缘层的外部绕包有抗冲击隔热层，抗冲击隔热层的表面设有凹槽，沿抗冲击隔热层的表面设有电磁屏蔽层，凹槽内设有发热导线，电磁屏蔽层的外部绕包有护套层。但是该钢芯铝绞伴热电缆的质量较高、抗压能力弱，结构复杂且弯曲性能较差。
[0006]目前公开的伴热电缆都有着无法避免的缺陷，存在着抗压能力弱、弯曲性能差、耐热性能差、重量较大且结构复杂的问题。因此，开发一种新的伴热电缆及其制备方法非常重要。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种伴热电缆及其制备方法与应用，本专利技术所述伴热电缆结构设计合理，具有纵向阻水、径向防水、抗海水压力、弯曲性能好、轻便的特点；本专利技术所述外护套外接测温单元，在加热输油管道的同时，测温单元还能
监测输油管周围的温度，控制室根据温度与原油的流动情况，确定通过导体最合适的电流。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种伴热电缆，所述伴热电缆包括导体，所述导体外周依次层叠包裹有半导电层、绝缘层、金属护套与外护套；
[0010]所述外护套外接测温单元。
[0011]本专利技术提供的伴热电缆结构设计合理，具有纵向阻水、径向防水、抗海水压力、弯曲性能好、轻便的特点；本专利技术所述外护套外接测温单元，在加热输油管道的同时，测温单元还能监测输油管周围的温度，控制室根据温度与原油的流动情况，确定通过导体最合适的电流。
[0012]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述导体的材质包括金属或合金。
[0013]优选地，所述合金包括铝合金；进一步优选地，所述合金包括稀土高铁铝合金。
[0014]优选地，所述导体为实心导体。
[0015]本专利技术所述导体采用实心稀土高铁铝合金导体，导体重量轻，且具有防腐蚀性能，导体具有较高的韧性，这使得电缆在安装时易弯曲、易压接，适应海上敷设环境。
[0016]优选地，所述导体的横截面积为10
‑
70mm2，例如可以是10mm2、16mm2、25mm2、35mm2、40mm2、50mm2、60mm2或70mm2，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述半导电层包括半导电尼龙带。
[0018]优选地，所述半导电层为单层半导电层。
[0019]优选地，所述半导电层的厚度为0.05
‑
0.5mm，例如可以是0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm或0.5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0020]优选地，所述半导电层的搭盖率为5％
‑
10％，例如可以是5％、6％、7％、8％、9％或10％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述绝缘层的材质为绝缘材料，所述绝缘材料包括硅橡胶。
[0022]本专利技术所述绝缘层可以保护内层不受机械损伤和化学腐蚀，不接触水蒸气受潮，防止接触导体触电，增强电气性能，延长使用寿命。
[0023]本专利技术所述绝缘层采用耐高温的硅橡胶，这可以保证导体最高运行温度达到180℃，导体通电流而发热以实现输油管道加热，同时不影响伴热电缆的使用寿命；同时，硅橡胶具有较好的弹性，在伴热电缆发生弯曲时不易破损，能够增强伴热电缆的弯曲性能。
[0024]优选地，所述绝缘层的厚度为1.0
‑
10.5，例如可以是1.0mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm、4.5mm、5.0mm、5.5mm、6.0mm、7.0mm、8.0mm、9.0mm、10.0mm、或10.5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0025]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述金属护套为皱纹金属护套，所述皱纹金属护套包括皱纹铝护套。
[0026]本专利技术所述皱纹形式的金属护套的弯曲性能好，能进行大长度生产且现场敷设时放线方便，若金属带不进行轧制，会大大降低伴热电缆的弯曲性能。
[0027]优选地，所述皱纹铝护套的轧纹深度为2.0
‑
2.5mm，例如可以是2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm或2.5mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数
值同样适用。
[0028]优选地，所述皱纹铝护套的轧纹间距为10
‑
20mm，例如可以是10mm、12mm、14mm、16mm、18mm或20mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0029]优选地，所述皱纹铝护套外表面设置有有石墨烯镀层。
[0030]本专利技术所述石墨烯具有良好的导热性能，能快速把金属套内的热量导出，起到加热输油管道的作用。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种伴热电缆，其特征在于，所述伴热电缆包括导体，所述导体外周依次层叠包裹有半导电层、绝缘层、金属护套与外护套；所述外护套外接测温单元。2.根据权利要求1所述的伴热电缆，其特征在于，所述导体的材质包括金属或合金；优选地，所述合金包括铝合金；进一步优选地，所述合金包括稀土高铁铝合金；优选地，所述导体为实心导体；优选地，所述导体的横截面积为10
‑
70mm2。3.根据权利要求1或2所述的伴热电缆，其特征在于，所述半导电层包括半导电尼龙带；优选地，所述半导电层为单层半导电层；优选地，所述半导电层的厚度为0.05
‑
0.5mm；优选地，所述半导电层的搭盖率为5％
‑
10％；优选地，所述绝缘层的材质为绝缘材料，所述绝缘材料包括硅橡胶；优选地，所述绝缘层的厚度为1.0
‑
10.5mm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的伴热电缆，其特征在于，所述金属护套为皱纹金属护套，所述皱纹金属护套包括皱纹铝护套；优选地，所述皱纹铝护套的轧纹深度为2.0
‑
2.5mm；优选地，所述皱纹铝护套的轧纹间距为10
‑
20mm；优选地，所述皱纹铝护套外表面设置有石墨烯镀层优选地，所述石墨烯镀层的厚度为0.01
‑
0.1mm。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的伴热电缆，其特征在于，所述外护套的材质包括热塑性材料，所述热塑性材料包括热塑性聚乙烯；优选地，所述外护套的厚度为1.0
‑
2.0mm；优选地，所述外护套通过连接筋外接所述测温单元；优选地，所述连接筋的材质包括热塑性聚乙烯；优选地，所述连接筋的宽度为1
‑
10mm；优选地，所述连接筋的厚度为0.5
‑
1.5mm；优选地，所述测温单元包括热电偶补偿导线与外热塑性聚乙烯层；优选地，所述热电偶补偿导线的截面为圆角矩形；优选地，所述外热塑性聚乙烯层的厚度为0.1
‑
0.5mm；优选地，所述护套、连接筋与测温单元为一体式结构。6.一种权利要求1
‑
5任一项所述的伴热电缆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)对导体原料依次进行连铸连轧、挤压成型及退火，得到导体；(2)步骤(1)所得导体上覆盖半导电层；(3)步骤(2)所得半导电层上覆盖经过热风烘道硫化工艺处理的绝缘材料，得到绝缘层；(4)步骤(3)所得绝缘层表面覆盖金属带，得到金属护套；(5)通过挤出成型连接热电偶补偿导线与步骤(4)所得金属护套，得到外护套、连接筋与测温单元。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述导体原料包括铝、铁、硅及稀土金属；优选地，以导体原料的总质量分数为100wt％计，所述铝的质量分数为99.19wt％
‑
99.33wt％；优选地，以导体原料的总质量分数为100wt％计，所述铁的质量分数为0.5wt％
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0.6wt％；优选地，以导体原料的总质量分数为100wt％计，所述硅的质量分数为0.05wt％
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0.07wt％；优选地，以导体原料的总质量分数为100wt％计，所述稀土金属的质量分数为0.12wt％
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0.14wt％；优选地，步骤(1)所述连铸连轧得到铝合金杆，所述铝合金杆的外径为12
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15mm；优选地，步骤(1)所述挤压成型由挤铝机进行，所述挤铝机的机头温度为430
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470℃；优选地，步骤(1)所述退火包括依次进行的升温、保温与冷却；优选地，所述升温的速率为6
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20℃/min，所述升温的终点温度为保温的温度；优选地，所述保温的温度为390
‑
410℃，保温时间为1
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5h；优选地，所述冷却为自然冷却至室温。8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小九，赵增，盛金伟，徐静，王朋，
申请(专利权)人：新远东电缆有限公司远东复合技术有限公司，
类型：发明
国别省市：