電伴熱集膚效應/管道集膚伴熱系統

一、概述
    管道集膚效應電伴熱(加熱)技術是近年來出現的一種新的金屬管道加熱方法，是大型石油化工等企業熱輸管道加熱保溫的新技術、新工藝，國外簡稱為“SECT法”。此種加熱技術具有效率高，適應所有長、中、短距離金屬輸液管道的伴熱和加熱，而且具有安全可靠，安裝維修方便等優點，因此廣泛用于各種不同性質的液態物質的管道運輸中。
    集膚效應電伴熱在我國也已廣泛應用。大慶油田在1974年采用該技術進行油井清蠟和集油管線的加熱保溫，并取得一定成果。遼河油田設計院將集膚電流法列入1979~1985年科研規劃中，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加熱法。
    現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用。本公司依靠長期的電伴熱技術儲備和實踐，現以成熟的產品設計，完善的系統安裝，為用戶提供安全可靠的伴熱裝置。每個集膚效應伴熱裝置由公司設計，制造，安裝。

二、裝置構成
    管道集膚效應伴熱技術裝置，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。
結構圖：

三、工作基本原理
    當交變電流經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表層通過，在管壁電阻的作用下，通過電流發熱，經傳導使輸液管溫度升高，而伴熱管外表面電壓、電流為零，自身形成絕緣結構，使液體在管道內得到安全可靠地輸送。
    伴熱管道末端及中間有可靠接地，以防止產生靜電或感應電，以確保管內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產生焦耳熱主要來自于三部分：
    1、加熱管上通電流時，加熱管上發出的熱。此熱量是集膚電伴熱系統的主要熱量來源。  
    2、加熱管內部電纜產生的熱。
    3、加熱管內磁滯損耗產生部分熱。
    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零線和相線，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鋼管截面，而是集中流過自其內表面起的某一深度內，電流密度按指數規律減少，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，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:最高耐熱溫度為360度；
    3、發熱功率大:≥100W/m;越泵加熱部分功率≥350W/m；
    4、節能效果好，與普通加熱電纜相比節能達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。伴熱管的發熱量，根據計算，單根最大發熱量為150W/m，并可根據輸液管的溫度要求，設計伴熱管的根數和運行電壓，最多可以安裝6根伴熱管。
2、功率密度大、伴熱溫度高
    集膚效應伴熱系統有效維持溫度可達230℃，單根最大發熱量為150W/m。
3、實現分段預制、維修方便
    可根據流程或輸液管段結構，將伴熱管廠內預制或現場分段預制加工，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，保證輸液管始終是零電位，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工作量。

5、節約能源，加熱效率高
    集膚效應電伴熱屬于等溫加熱法，不會出現局部過熱現象，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。采用熱循環或蒸汽伴熱耗能為1813kg/km標煤。
6、自動化控制
    （1）實現溫度完善的控制功能：數字溫度閉環、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：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：數碼顯示，方便實現人機對話；
    （4）網絡化設計：實現遠程無線報警、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局部伴熱和短距離伴熱，如對閥們、閥件、旁通、短節和站內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控，報警，可通過GSM網絡SMS短信的方式進行數據傳輸，具有數據傳輸可靠，組網容易，費用低廉，系統可擴展性強等特點。集膚效應伴熱是當前離散遠程數據傳輸的理想解決方案。