Скин-системы. Обогрев трубопроводов протяженностью свыше 3000м

На предприятиях нефтегазовой, химической, перерабатывающей и прочих отраслей промышленности часто ставится задача по обогреву трубопроводов большой протяженности, свыше 3000 м. Существующие технические решения с применением саморегулирующихся кабелей в данном случае неприменимы, из-за ограничений максимальной длины нагревательных секций. Длина нагревательной секции на основе саморегулирующегося кабеля линейной мощности 15-25 Вт/м при отрицательных температурах может составлять не более 160 м, а линейной мощности 45-60 Вт/м – не более 80 м. Трехжильные нагревательные кабели LLS позволяют обогревать трубопроводы длиной до 3000 м, последующее увеличение длины приводит к необходимости значительного увеличения сечения проводника и, как следствие, к его удорожанию. Для решения задачи по обогреву протяженных трубопроводов применяются скин-системы обогрева.
Таким образом, потребность в обогреве многокилометровых трубопроводов решается применением индуктивно-резистивного нагревательного элемента (ИРН), также называемого скин-нагревателем. Представляет собой короткозамкнутую коаксиальную линию, внутренний проводник которой свободно помещен в ферромагнитную трубку. Впервые система обогрева на основе индукционно-резистивного нагрева была применена в Японии в 60х годах 20 века. И на сегодняшний день получила широкое распространение во всех отраслях промышленности, поскольку обладает рядом преимуществ, среди которых следует выделить:

  • Подача питания происходит с одного конца трубопровода. Данная особенность делает скин-систему одним из наиболее конкурентных технических решений, поскольку отсутствует необходимость в построении дорогостоящей сопроводительной электросети.
  • Длина одного участка трубопровода, обогреваемого от одного источника питания может достигать 15 км.
  • Удельная мощность нагревателей в большинстве случаев составляет 20-60 Вт/м. При необходимости, специалистами компании «Кабельные Системы и Технологии» проектируются нагреватели с удельной мощностью до 120 Вт/м. Это позволяет использовать скин-системы для обогрева и разогрева трубопроводов больших диаметров.
  • Возможность поддержания температуры от +5 до 140 °С

Состав скин-системы обогрева

  • Трубчатый индукционно-резистивный нагерватель (ИРН). Закрепляется на трубопроводе
  • Индукционно-резистивный проводник (ИРП). Располагается внутри ИРН
  • Индукционно-резистивная питающая коробка (ИРПК). Используется для соединения ИРН и ИРП к цепи электропитания
  • Индукционно-резистивные соединительные коробки (ИРСК). Предназначены для протяжки ИРП в ИРН. Закрепляются на обогреваемом трубопроводе
  • Комплектное распределительное устройство (КРУ). Назначено для подачи питания к системе обогрева, которое осуществляется от КТП к ИРН через питающую коробку ИРПК.

Проводник в конце плеча обогрева соединяется с трубкой, а в начале между трубкой и проводником подается переменное напряжение. В следствие чего, ток, протекая по проводнику и соединенной ферромагнитной трубе, создает в зазоре и на внутренней поверхности трубки нагревателя электромагнитное поле, характеризующееся магнитной напряженностью H (рис.1)

Рисунок 1. Нагревательный элемент скин-системы электрообогрева

скин-системы обогрева

1 – жила проводника — индуктора, 2 – электрическая изоляция проводника, 3 – стальная трубка, 4 – соединение проводника и трубки в конце плеча.

Протекающий по жиле проводника ток индуцирует магнитное поле, взаимодействующее с током обратного направления, протекающим по трубе. Выделение тепловой энергии в ферромагнитной трубке происходит за счет протекающего по ней тока обратного направления (I) и индукционного нагрева трубы в переменном электромагнитном поле. Важной особенностью скин-системы является распределение тока в проводниках. ИРН выполняется из ферромагнитной толстостенной трубы, жилы ИРП изготавливаются из меди.

Использование скин-системы обогрева абсолютно безопасно, так как ток протекает по внутренней поверхности ИРН, а отсутствие потенциалов на внешней поверхности нагревателя исключает возможность поражения электрическим током. Заземлять ИРН возможно в любой точке по всей протяженности нагревателя, обычно заземление производится в начале и в конце обогреваемой трассы.

Управление системой обогрева осуществляется из шкафа управления, расположенного в КТП. На жидкокристаллический экран выводится технологическая и аварийная информация о состоянии системы. Также возможно дистанционное управление системой обогрева с помощью протокола ModBus.

Монтаж скин-систем обогрева

Монтаж систем обогрева на основе скин-эффекта происходит путем крепления (приваривания) ИРН к трубопроводу, в данном случае важно обеспечить максимально возможное пятно контакта с трубопроводом для лучшего теплообмена. ИРН трубки подвергаются сортировке по электромагнитным свойствам, проходят антикоррозионную и другие виды обработок, позволяющих увеличить срок службы. Выполнения работ по внедрению скин-систем обогрева производится монтажными бригадами компании «КСТ» в следующем порядке:

  • Посекционная сборка труб ИРН
  • Монтаж ИРСК и ИРКК (контрольных коробок) на магистральном трубопроводе
  • Установка ИРПК
  • Протяжка ИРП
  • Установка Индукционно-резистивных соединителей
  • Монтаж системы управления
  • Монтаж теплоизоляции
  • Монтаж КТП
  • Прокладка силового и сигнального кабеля управления
  • Пуско-наладочные работы

Расчет необходимого количества и определение типа элементов скин-системы обогрева производится специалистами компании «Кабельные Системы и Технологии» в рамках выпуска проектного решения для каждого отдельно взятого трубопровода.

Сохранить

Сохранить

Скин-системы. Обогрев трубопроводов протяженностью свыше 3000м: 1 комментарий

  • СКИН-система была создана для того, чтобы поддерживать температуру по всей длине трубопровода, предотвращать замерзание и давать возможность разогрева продукта в длинных магистральных трубах. В настоящее время она является единственной конструкцией, позволяющей обогревать плечо трубопровода в 30 км и подавать питание с одноо конца без сопроводительной сети. Это самая результативная и безубыточная система обогрева труб максимальной длины без сопровождающей цепи.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *