НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ

Предлагаемая полезная модель относится к резистивным нагревательным кабелям и системам регулирования температуры кабеля. Кабель, предлагаемый в соответствии с данной полезной моделью, может быть включен в оборудование нефтяных скважин для предупреждения образования парафиногидратных пробок и для путевого подогрева нефтепроводов.
Известен нагревательный кабель по патенту РФ №73536. Этот кабель выбран в качестве прототипа, как наиболее близкий по совокупности существенных признаков к заявляемому кабелю. Прототип включает нагревательные и контрольные жилы с датчиками температуры, поверх которых наложена броня и наружная оболочка, при этом каждая контрольная жила состоит, по меньшей мере, из трех скрученных изолированных медных проволок, помещенных в оболочку контрольных жил, все контрольные жилы скручены в сердечник и помещены в промежуточную оболочку, поверх которой одним повивом наложены изолированные нагревательные жилы, которые электрически разделены корделем, проложенным вдоль длины кабеля, и помещены в изоляцию нагревательных жил. Недостатком конструкции данного кабеля является недостаточная его надежность и долговечность, поскольку возможные нарушения целостности наружных и промежуточных оболочек приводят к замыканиям на землю, а высокая температура нагревательных жил при эксплуатации приводит к быстрому износу изолирующих оболочек.
Целью данной полезной модели является повышение надежности и долговечности нагревательного кабеля.
Конструкция предлагаемого кабеля содержит выполненные из медных проволок контрольные жилы с датчиками температуры, поверх которых наложена сначала промежуточная оболочка, затем, одним повивом, нагревательные жилы, выполненные из алюминиевых или медных проволок, которые электрически разделены корделем и помещены в изоляцию нагревательных жил, поверх которой наложена броня и наружная оболочка.
Отличительной особенностью предлагаемого кабеля является то, что контрольные жилы изготавливаются однопроволочными и скручиваются в сердечник вокруг корделя. На каждую отдельную проволоку контрольных и нагревательных жил наложена изоляция из полимерного материала.
Кабель может содержать 2 или 3 нагревательные жилы.
Дополнительными отличиями предлагаемого нагревательного кабеля является следующее:
- наружная и промежуточная оболочки изготавливаются из полимерного материала,
- для ускорения процесса изготовления кабеля изоляция и оболочка контрольных жил могут быть выполнены за один технологический цикл и представлять собой монолитную структуру,
- для увеличения прочности конструкции часть проволок нагревательных жил может быть заменена стальными изолированными проволоками,
- каждая отдельная проволока нагревательных жил дополнительно может быть обмотана фторопластовой или полиамидно-фторопластовой пленкой и поверх обмотки покрыта полимерным материалом,
- каждая отдельная проволока нагревательных жил дополнительно может быть покрыта теплостойким лаком и сверху покрыта полимерным материалом.
На фиг.1 изображен в разрезе первый вариант нагревательного кабеля, где
1 - контрольная жила;
2 - изоляция контрольной жилы;
3 - оболочка контрольных жил;
4 - изолирующий кордель из полимерного материала;
5 - медные или алюминиевые проволоки нагревательных жил;
6 - изоляция проволок нагревательных жил;
7 - изоляция нагревательных жил;
8 - стальные оцинкованные проволоки брони;
9 - наружная оболочка.
В изображенном на фиг.1 кабеле контрольные жилы, состоящие из медных проволок 1 и изоляции 2, заключены в оболочку 3. Контрольные жилы скручены вокруг изолирующего корделя 4. К контрольным жилам на разной длине кабеля подключены датчики температуры. На оболочку контрольных жил методом скрутки наложены нагревательные жилы 5, которые разделены корделем 4 из полимера. Каждая проволока нагревательных жил помещена в изоляцию 6 из полимерного материала. На нагревательные жилы наложена изолирующая оболочка 7. В качестве брони на изоляцию наложен один повив из стальных оцинкованных
проволок 8. Стальные оцинкованные проволоки 8 наложены с зазором. На стальные проволоки 8 нанесена наружная оболочка 9 из полимера.
На фиг.2 изображен в разрезе второй вариант нагревательного кабеля, где
1 - контрольная жила;
2-3 - монолитная структура оболочки и изоляции контрольных жил;
4 - изолирующий кордель из полимерного материала;
5 - медные или алюминиевые проволоки нагревательных жил;
6 - изоляция проволок нагревательных жил;
7 - изоляция нагревательных жил;
8 - стальные оцинкованные проволоки брони;
9 - наружная оболочка.
В изображенном на фиг.2 кабеле контрольные жилы 1, каждая из которых состоит из одной медной проволоки, заключены в монолитную структуру 2-3, представляющую собой изоляцию и оболочку контрольных жил. Контрольные жилы 1, заключенные в монолитную структуру 2-3, расположены вокруг изолирующего корделя 4. К контрольным жилам на разной длине кабеля подключены датчики температуры. На монолитную структуру 2-3 методом скрутки наложены нагревательные жилы 5, которые разделены корделем 4 из полимера. Каждая проволока нагревательных жил помещена в изоляцию 6 из полимерного материала. На нагревательные жилы наложена изолирующая оболочка 7. В качестве брони на изоляцию наложен один повив из стальных оцинкованных проволок 8. Стальные оцинкованные проволоки 8 наложены с зазором. На стальные проволоки 8 нанесена наружная оболочка 9 из полимера.
На одном конце кабеля нагревательные жилы электрически соединены между собой и наружная оболочка оплавлена для исключения контакта жил с внешней средой. На оплавленный конец надет металлический наконечник, заполненный эпоксидным клеем. Этот наконечник обжимается на кабеле для лучшей герметизации.
Последовательность операций при изготовлении предлагаемого кабеля следующая:
- волочение контрольных и нагревательных жил на волочильной машине;
- изолирование контрольных жил методом экструзии на экструзионной линии;
- изготовление корделя методом экструзии на экструзионной линии;
- скрутка контрольных изолированных жил и подключение датчиков температуры на крутильной машине;
- наложение промежуточной оболочки на скрученные контрольные жилы методом экструзии на экструзионной линии;
- изолирование проволок нагревательных жил на обмоточной машине и экструзионной линии;
- наложение повива на оболочку контрольных жил из алюминиевых или медных изолированных проволок на крутильной машине с разделительным корделем;
- наложение изоляции методом экструзии на экструзионной линии;
- наложение повива из стальных оцинкованных проволок на крутильной машине;
- наложение наружной оболочки методом экструзии на экструзионной линии;
- заделка конца кабеля и обжатие металлическим наконечником.
Предлагаемый кабель имеет ряд преимуществ по сравнению с известными конструкциями, а именно:
- изоляция каждой отдельной проволоки контрольных и нагревательных жил повышает надежность кабеля при эксплуатации, так как возможные нарушения целостности наружных и промежуточных оболочек не приводят к замыканиям на землю, так как появляются дополнительные барьеры для токов утечки;
- кроме того, обмотка фторопластовой или полиимидно-фторопластовой пленкой или покрытие эмаль лаком проволок нагревательных жил увеличивает долговечность кабеля, так как данные материалы обладают повышенной температурной стойкостью (фторопластовая пленка 4Ф - 260°С полиимидно-фторопластовая пленка 200-220°С, эмаль лак - 150-220°С), тогда как полимеры имеют более низкую температуру длительной эксплуатации.