Течение тока по проводнику сопровождается выделением тепла.
Электрообогревающая установка универсальна. Применяется на промышленных, подводных и магистральных трубопроводах.
- Использование электрообогрева позволяет разогреть нефть до температуры, необходимой для начала перекачки, поддерживать заданный температурный режим течения и предотвратить остановку или замерзание трубопровода.
- Процесс регулирования может быть автоматизирован путём изменения мощности подогрева в зависимости от температуры окружающей среды.
Классификация электронагревательных устройств.
Две группы:
1.
Устройство прямого обогрева, в котором ток течёт по металлу трубы.
2.
Устройство косвенного обогрева, в котором используется
электронагреватель, монтирующийся на трубопроводе.
1. Прямой обогрев.
1.1 Устройство прямого обогрева – индукционный
электрообогрев - осуществляется током высокой частоты, который течёт в
проводнике, намотанном на трубе. Достигается большая мощность (в зависимости от
числа витков и частоты тока).
1.2 Импендансный обогрев (прямой) - переменное
напряжение подводится к концам трубы на обогрев трубопровода. По технике безопасности
напряжение составляет 30 – 60 В. Максимальное расстояние трубопровода
составляет 900 – 1200 м.
2.Косвенный обогрев.
2.1 Нагревательные кабели. Кабель состоит из
теплогенерирующей жилы, по которой течёт ток и все это находится в изоляции. В
качестве проводника используется медь, алюминий, нихром, медно-никелевый сплав.
Q = R.I2
В качестве изоляции используют резину и
термопластмассы. Механическую прочность обеспечивает металлическая оплётка.
Кабели располагаются либо внутри трубы, либо крепятся хомутами к наружной
стороне трубы. Длина кабеля равна 3 – 5 км.
Электронагревательное устройство, использующееся в
ферромагнитном проводнике – СКИН-система. В СКИН-системах применяются
специальные нагревательные элементы, использующие явления локализации вихревых
токов в поверхностном слое ферромагнитных материалов, при прохождении тока
переменной частоты.
Нагревательный элемент представляет собой трубу из
углеродистой стали с наружным диаметром от 20 до 60 мм и толщиной стенки не
менее 2 мм. Внутри трубы располагается проводник из немагнитного металла (меди
или алюминия) сечение 25 – 50 мм2. Этот проводник находится в
термостойкой оболочке. Проводник одним концом соединяется со стальной трубой, а
другим концом он подключён к источнику
переменного тока.
Из-за хорошей электропроводности немагнитного
металла (медь, алюминий) проводника переменный ток течёт по всему сечению
проводника без заметного поверхностного эффекта и разогрева.
СКИН эффект имеет место в трубе из стали (т.е. во
внешней трубе) и весь ток течёт по внутреннему слою металла трубы, а напряжение
на внешней поверхности трубы практически равно нулю, что обеспечивает
безопасность устройства. Толщина слоя проводимости (СКИН-слоя) зависит от
частоты тока, и тем меньше, чем больше частота. При частоте тока равной 50 Гц
толщина слоя равна 1 мм. Из-за относительно большого сопротивления стали и
малой толщины СКИН-слоя, на этот слой приходится основное выделение тепла, до
80% от всего тепловыделения в СКИН-системе.