電伴熱集膚效應/管道集膚伴熱系統(tǒng)

       三、工作基本原理
       當交變電流經(jīng)電纜通過伴熱管壁時，在集膚效應和鄰近效應的作用下，電流不是均勻沿著管壁流動，而是集中在伴熱管內(nèi)表層通過，在管壁電阻的作用下，通過電流發(fā)熱，經(jīng)傳導使輸液管溫度升高，而伴熱管外表面電壓、電流為低，自身形成絕緣結構，使液體在管道內(nèi)得到安全可靠地輸送。
       伴熱管道末端及中間有可靠接地，以防止產(chǎn)生靜電或感應電，以確保管內(nèi)液體的安全輸送集膚效應伴熱與管道陰極保護可同時進行。集膚效應電伴熱系統(tǒng)產(chǎn)生焦耳熱主要來自于三部分：
       1、加熱管上通電流時，加熱管上發(fā)出的熱。此熱量是集膚電伴熱系統(tǒng)的主要熱量來源。   
       2、加熱管內(nèi)部電纜產(chǎn)生的熱。
       3、加熱管內(nèi)磁滯損耗產(chǎn)生部分熱。
       在一個集膚效應裝置中，絕緣導線穿過具有強磁性的鋼管并與鋼管尾端相連接，鋼管的首端與絕緣導線分別接電源的低線和相線，施以工頻或中頻交流電壓，電流通過導線和鋼管形成回路產(chǎn)生焦耳熱。由于鋼管的尺寸、材質、交流電頻率之間存在一定的關系，交流電并非均勻地流經(jīng)鋼管截面，而是集中流過自其內(nèi)表面起的某一深度內(nèi)，電流密度按指數(shù)規(guī)律減少，在鋼管外表面電壓電流幾乎為低，很安全。因此可以將鋼管直接焊接在輸送管上，使之成為熱源。鋼管產(chǎn)生的熱量通過焊縫及導熱膠泥迅速傳給輸送管，起到伴熱作用。
       由于鋼管管與輸送管相焊接，導熱很好，使鋼管管與輸送管之間溫差在5-10℃以內(nèi)，為了防止管道帶靜電及感應干擾，每隔一定距離在鋼管設有接地，當一根鋼管發(fā)熱量不夠時，可按二根或多根設計。

       四、集膚效應伴熱電纜的特點
       1、抗拉強度、抗機械損傷能力高；  
       2、耐熱溫度高:耐熱溫度為360度；
       3、發(fā)熱功率大:≥100W/m;越泵加熱部分功率≥350W/m； 
       4、節(jié)能效果好，與普通加熱電纜相比節(jié)能達35% 。    

       五、技術特點 
       1、適應性強
       適應所有長、中、短距離金屬輸液管道的伴熱和加熱，適用于管道的不同敷設方式和任何場所，如：地下直埋、水下、地面架空；適用野外或礦場、工廠、易燃易爆場所。伴熱管的發(fā)熱量，根據(jù)計算，單根發(fā)熱量為150W/m，并可根據(jù)輸液管的溫度要求，設計伴熱管的根數(shù)和運行電壓，可以安裝6根伴熱管。
       2、功率密度大、伴熱溫度高
       集膚效應伴熱系統(tǒng)有效維持溫度可達230℃，單根發(fā)熱量為150W/m。
       3、實現(xiàn)分段預制、維修方便
       可根據(jù)流程或輸液管段結構，將伴熱管廠內(nèi)預制或現(xiàn)場分段預制加工，接頭采用焊接套管方式連接，與輸油管焊接、安裝在一起。外面加上保溫層和保護殼，既方便施工，又容易保證工程質量。如因流程管段故障或需更換閥門，只要把需要更換部分兩端的接頭拆開，將伴熱電纜抽出,即可更換部件。無需整體拆損保溫和管件。
       4、安全可靠、安裝維修方便
       集膚效應伴熱電纜外管采用鋼管，強度大、密封嚴，有較好的保護作用。芯線采用電阻合金材料，絕緣層采用耐高溫的氟聚四氟塑料，由于集膚效應自身形成絕緣結構，，使伴熱管外表面和輸液管不帶電.輸液管每千米左右做一安全接地，接地電阻不大于4Ω，保證輸液管始終是低電位，做到安全可靠。與其它電伴熱方式比較，集膚效應熱方式維護檢查方便，其正常運行時幾乎沒有維護保養(yǎng)工作量。

•        5、節(jié)約能源，加熱效率高
•        集膚效應電伴熱屬于等溫加熱法，不會出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象，隨著管輸距離的加長提高加熱電壓即可，加熱效率高。與蒸汽伴熱相比較；集膚效應的伴熱耗能為23lkg/km標煤。采用熱循環(huán)或蒸汽伴熱耗能為1813kg/km標煤。
•         6、自動化控制
•        （1）實現(xiàn)溫度完善的控制功能：數(shù)字溫度閉環(huán)、短路保護功能、過流保護功能、斷路保護功能。
•        （2）軟關斷軟啟動：大限度地減少對器件的沖擊，延長器件使用壽命；
•        （3）靈活的操作方式：數(shù)碼顯示，方便實現(xiàn)人機對話；
•        （4）網(wǎng)絡化設計：實現(xiàn)遠程無線報警、遠程無線控制。

•        電熱帶和MI電纜這兩種方法較適應局部伴熱和短距離伴熱，如對閥們、閥件、旁通、短節(jié)和站內(nèi)短管線等的加熱和伴熱。對于中、長距離的管線伴熱，由于單根伴熱電纜功率較小、電源供電點較多，一旦發(fā)生問題，維修較困難，要將所有的保溫層去掉才能更換其電纜。而集膚效應伴熱適用于中長距離各種口徑管線的伴熱，它的優(yōu)點是：伴熱功率大、電源供電點少，傳熱效果好，維修方便。因此在各種管線集輸中得到了非常廣泛的應用。               對于長輸管線的溫度監(jiān)控，報警，可通過GSM網(wǎng)絡SMS短信的方式進行數(shù)據(jù)傳輸，具有數(shù)據(jù)傳輸可靠，組網(wǎng)容易，費用低廉，系統(tǒng)可擴展性強等特點。集膚效應伴熱是當前離散遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦硐虢鉀Q方案。

•        六、應用范圍  

•       根據(jù)管道中液體的物性不同，要求管道內(nèi)維持的溫度也不同，工頻集膚效應管道伴熱技術主要應用于管道的伴熱和管道內(nèi)液體或已凝固介質的加熱、熔化或間歇輸油的管線。該技術的適應范圍主要用于下列輸液管道：

•        1、用于防凍型管道的伴熱,輸氣管線含有飽合蒸汽，要求維持溫度不低于6℃。

•        2、用于常溫時為凝固狀態(tài)，輸送時管道維持溫度不低于50℃的流質中。這類流質只有加熱到一定溫度時才能變成液態(tài)可以輸送。如運輸巧克力、牛奶等。

•        3、要求管道維持溫度為50～l00℃，在常溫下為固態(tài)或粘度很高，難以流動，但加熱到一定溫度后又易于流動物質的管輸，可采用集膚效應伴熱，防止管線降溫和管道停輸再啟動。如：稠油、高凝油、燃料重油、煤焦油、蠟等的集輸

•        4、要求維持高溫，溫度高于100℃而低于150℃的輸液管道，如硫磺必須加熱l30～140℃時，才能變成液態(tài)，易于輸送。

•        5、要求等溫伴熱的管線，如管線距離較長，起輸溫度不易太高的介質輸送。               6、間歇輸送的高凝點介質或粘稠介質，如：碼頭燃料油間歇裝車、船,管線不用掃線，可直接再啟動等。

•        七、管道集膚效應加熱法對輸油工藝的影響

•        用電加熱取代蒸汽伴熱乃至取代加熱爐加熱，可以使很長的管線實現(xiàn)均勻的外伴隨加熱，并能準確地控制油溫。這種加熱保溫方式將對輸油工藝帶來如下影響。

•        1、取消反輸工藝及設施

•       當管線停止正輸時，可以使油品靜止在管道中，用電熱保溫，以便再輸時可直接起動。如果停輸時間很長，可先不必通入電熱保溫而任其冷卻乃至凝固，待起輸前通電加熱至輸油溫度再重新起動。對于反復停輸?shù)墓艿?，這可以節(jié)省反輸?shù)拇罅縿恿ο摹⒃O備損耗，取消了反復的所有設施，從而降低建設費用和運行費用。

•         2、泵站不必考慮雙電源，可以降低負荷等級

•        由于即使油品在管道中凝固也不要緊，所有泵站輸配電的設計可不必考慮雙電源，降低負荷等級，從而簡化了設計，降低了建設和運行費用。

•         3、理想的清蠟措施

•        伴隨電加熱首先加熱的是輸油管本身，又由輸油管自外向內(nèi)將熱傳導給油品，它本身就可以成為一種理想的清蠟措施。由于即使油品凝固了也能重新加熱起來，因此不必擔心因事故引起管道的停輸、堵塞。從而可以較從容地處理事故。

•          4、延長管道的允許停輸時間

•       對于需要反輸?shù)墓艿溃试S的停輸時間越長，反輸?shù)臅r間也就越少，從而大大減少反輸?shù)膭恿ο暮驮O備損耗。一條管線的敷設環(huán)境各異，在穿越河流和山區(qū)、沼澤地敷設及其它的某些局部管段，管道散熱量大，允許停輸時間相對短，從而限制了整個管線的允許停輸時間。如果在這些局部地段配上電熱，在管道停輸時通電保溫，延長這些地段的允許停輸時間，從而就延長了整條管線的允許停輸時間。同節(jié)省下的反輸動力消耗相比，上述局部地段電加熱保溫所消耗的動力是很少的，顯然有經(jīng)濟意義。

•          5、泵站站內(nèi)管線電熱化

•         目前泵站站內(nèi)管線的蒸汽伴熱或熱水伴熱的設計，在一定程度上存在著盲目性。在實際運行中，有許多時間是未必需要伴熱的，因加熱效率很低，用于伴熱的熱水爐也不是利用余熱。目前的水處理措施仍然不能有效地解決伴熱水管的腐蝕問題，因此壽命是低的。若果采用電伴熱，便可以按照實際運行經(jīng)濟的方式靈活地控制，大大提高加熱效率。目前的情況，泵站生活區(qū)取暖用熱水爐，取消熱水爐，尚需設法解決另外的取暖方式。而對于人煙較少低于的泵站，電加熱取代熱水爐伴熱就更為方便，更有利于自動化。