電伴熱集膚效應(yīng)/管道集膚伴熱系統(tǒng)

一、概述
    管道集膚效應(yīng)電伴熱(加熱)技術(shù)是近年來出現(xiàn)的一種新的金屬管道加熱方法，是大型石油化工等企業(yè)熱輸管道加熱保溫的新技術(shù)、新工藝，國外簡稱為“SECT法”。此種加熱技術(shù)具有效率高，適應(yīng)所有長、中、短距離金屬輸液管道的伴熱和加熱，而且具有安全可靠，安裝維修方便等優(yōu)點，因此廣泛用于各種不同性質(zhì)的液態(tài)物質(zhì)的管道運輸中。
    集膚效應(yīng)電伴熱在我國也已廣泛應(yīng)用。大慶油田在1974年采用該技術(shù)進行油井清蠟和集油管線的加熱保溫，并取得一定成果。遼河油田設(shè)計院將集膚電流法列入1979~1985年科研規(guī)劃中，并在油井防噴管和排污管上采用集膚電流加熱法，取得顯著的經(jīng)濟效果。玉門石油管理局老君廟綜合采油三隊在加熱量油分離器殼體和裝球筒上采用了集膚效應(yīng)加熱法。
    現(xiàn)在各大油田油井降粘、清蠟，石油化工管道長距離管線上集膚電流法已廣泛應(yīng)用。本公司依靠長期的電伴熱技術(shù)儲備和實踐，現(xiàn)以成熟的產(chǎn)品設(shè)計，完善的系統(tǒng)安裝，為用戶提供安全可靠的伴熱裝置。每個集膚效應(yīng)伴熱裝置由公司設(shè)計，制造，安裝。

二、裝置構(gòu)成
    管道集膚效應(yīng)伴熱技術(shù)裝置，基本上由變壓器、加熱電源、輸液管、伴熱管和集膚電纜、保溫層、保護外殼等部分組成。加熱電源分工頻和中頻加熱電源兩種；輸液管和伴熱管為普通鋼管，伴熱管直徑為15-40mm，間斷的焊接在輸液管上；伴熱電纜穿在伴熱管中，外面是保溫層和保護外殼。
結(jié)構(gòu)圖：

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(yīng)和鄰近效應(yīng)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(dǎo)使輸液管溫度升高，而伴熱管外表面電壓、電流為零，自身形成絕緣結(jié)構(gòu)，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(yīng)電，以確保管內(nèi)液體的安全輸送集膚效應(yīng)伴熱與管道陰極保護可同時進行。集膚效應(yīng)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(yīng)裝置中，絕緣導(dǎo)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(dǎo)線分別接電源的零線和相線，施以工頻或中頻交流電壓，電流通過導(dǎo)線和鋼管形成回路產(chǎn)生焦耳熱。由于鋼管的尺寸、材質(zhì)、交流電頻率之間存在一定的關(guān)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零，很安全。因此可以將鋼管直接焊接在輸送管上，使之成為高效熱源。鋼管產(chǎn)生的熱量通過焊縫及導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)干擾，每隔一定距離在鋼管設(shè)有接地，當一根鋼管發(fā)熱量不夠時，可按二根或多根設(shè)計。

四、集膚效應(yīng)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:最高耐熱溫度為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(shù)特點
1、適應(yīng)性強
    適應(yīng)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(shè)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，單根最大發(fā)熱量為150W/m，并可根據(jù)輸液管的溫度要求，設(shè)計伴熱管的根數(shù)和運行電壓，最多可以安裝6根伴熱管。
2、功率密度大、伴熱溫度高
    集膚效應(yīng)伴熱系統(tǒng)有效維持溫度可達230℃，單根最大發(fā)熱量為150W/m。
3、實現(xiàn)分段預(yù)制、維修方便
    可根據(jù)流程或輸液管段結(jié)構(gòu)，將伴熱管廠內(nèi)預(yù)制或現(xiàn)場分段預(yù)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(zhì)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(yīng)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(yīng)自身形成絕緣結(jié)構(gòu)，，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，保證輸液管始終是零電位，做到安全可靠。與其它電伴熱方式比較，集膚效應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(guān)斷軟啟動：最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(luò)化設(shè)計：實現(xiàn)遠程無線報警、遠程無線控制。
集膚伴熱與其它伴熱方式的比較： 

    從表中可以看出，電熱帶和MI電纜這兩種方法較適應(yīng)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(yīng)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(yīng)用。
    對于長輸管線的溫度監(jiān)控，報警，可通過GSM網(wǎng)絡(luò)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(yīng)伴熱是當前離散遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦硐虢鉀Q方案。