» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
 » Все публикации автора

Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Январь, 2021 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №1 (46) 2021

Автор: Сибагатуллин Булат Габтыльбарович, Студент магистратуры
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Электрообогрев трубопровода нефти с помощью СКИН-системы

Статья просмотрена: 17 раз
Дата публикации: 10.01.2021

УДК 620

ЭЛЕКТРООБОГРЕВ ТРУБОПРОВОДА НЕФТИС ПОМОЩЬЮ СКИН-СИСТЕМЫ

Сибагатуллин Булат Габтыльбарович

студент магистратуры

научный руководитель: Ласточкин Денис Михайлович

кандидат технических наук

Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола

 

Аннотация. В статье рассматривается электрообогрев трубопровода нефти с помощью СКИН-системы.

Ключевые слова: СКИН-система, индукционно-резистивная система, СКИН-эффект.

 

Для длинных магистральных трубопроводов используется СКИН-система или индукционно-резистивная система (ИРСН), которая предназначена для поддержания необходимой температуры при транспортировке нефти, защиты от замерзания и стартового разогрева труб.

Индукционно-резистивная система обогрева является альтернативой резистивной и саморегулирующимся кабелям обогрева.            Скин система -  единственная система, позволяющая обогревать плечо трубопровода длиной до 30 км с подачей питания с одного конца (без сопроводительной сети) и самое эффективное и экономичное решение для обогрева магистральных трубопроводов неограниченной длины с сопроводительной питающей сетью [1].

Ток протекает по внутренней поверхности трубки СКИН-нагревателя (ИР- нагревателя), а на внешней ее поверхности ток отсутствует. Кроме того, на внешней поверхности также отсутствуют электрические потенциалы, что делает систему безопасной для обслуживающего персонала [2].

Принцип действия СКИН-системы обогрева основывается на двух явлениях: эффекте близости и СКИН-эффекте.

Нагревательный элемент системы состоит из индукционно-резистивного нагревателя (ИР-нагревателя) наружным диаметром 15–60 мм и толщиной стенки не менее 3,0 мм и проложенного в ней изолированного индукционно- резистивного проводника (ИР-проводника) из меди сечением 8–40 мм2. ИР-проводник в конце плеча обогрева электрически соединяется с ИР-нагревателем, а в начале плеча между ИР-нагревателем и проводником подается переменное напряжение, величина которого рассчитывается исходя из необходимого тепловыделения и длины участка обогрева.

Токи ИР-проводника и ИР-нагревателя направлены встречно, и в системе имеют место поверхностный эффект и эффект близости. В результате ток в ИР-нагревателе протекает по внутреннему слою вблизи внутренней поверхности ИР-нагревателя, а напряжение на ИР-нагревателе отсутствует, что обеспечивает безопасность всей системы.

ИР-проводник выполняется немагнитным (медь, алюминий), заметного поверхностного эффекта в нем не возникает, а переменный ток течет по всему сечению ИР-проводника [3].

Основным тепловыделяющим элементом ИРСН является ИР-нагреватель, на него приходится до 80 % мощности системы.

Приложенное напряжение переменного тока вызывает в проводнике генерацию тока, который возвращается по внутренней поверхности трубки. Концентрация обратного тока на внутренней поверхности трубки происходит благодаря магнитному потокосцеплению, создаваемому токами в изолированном проводнике   и ферромагнитном   трубопроводе.   Этот   ток проникает    в трубку    на расстояние, называемое «толщинойСКИН-слоя». На рисунке 1 приведен пример обогрева трубопровода.

Рисунок 1. Схема обогрева трубопровода со СКИН системой

 

Монтаж ИРН на трубопроводе, который обязан иметь обогрев, осуществляется так, чтобы между ИРН и трубопроводом возникла надежная тепловая связь. Конструктивно один или несколько нагревательных элементов монтируются к теплоизолированному трубопроводу по всей его длине. От нагревательных элементов тепло за счёт теплопередачи передается трубопроводу и транспортируемому продукту в соответствии с рисунком 2.

 

Рисунок 2. Схема тепловых потоков у трубопровода со СКИН системой обогрева

Технические характеристики:

-           Рабочий диапазон температур: от минус 50 °С до плюс 200 °С

-           Напряжение: до 5 кВ

-           Частота: 50 или 60 Гц

-           Удельное тепловыделение одного элемента: до 165 Вт/м

Преимущества СКИН-системы:

-           возможность подачи питания на один конец обогревающего кабеля;

-           осуществление обогрева трубопроводов большой длины (до 30 км питание кабеля от одного источника);

-           электробезопасность (за счет заземления тепловыделяющего элемента и нулевого потенциала относительно земли электрическая изоляция не требуется);

-           в связи с отсутствием электрической изоляции – быстрый монтаж;

-           не требуется сопроводительная сеть;

-           высокая тепловая мощность (до 165 Вт/м);

-           высокие рабочие температуры (до плюс 200 °C);

-           высокая механическая прочность системы обогрева;

-           эксплуатация во взрывозащищенных зонах.

Недостатки СКИН-системы:

-           рентабельно использовать только для длинных трубопроводов от 3 км из-за стоимости системы.



Список литературы:

  1. Гудфеллоу Скин-система [Электронный ресурс], - URL: https://sstprom.ru/products/skin_system/ (дата обращения 14.11.2020).
  2. Струпинский М.Л. Проектирование и эксплуатация систем электрического обогрева в нефтегазовой отрасли / М.Л. Струпинский, Н.Н. Хренков. – М.: Инфра-Инженерия, 2015. – 272 с.
  3. Кабельная система обогрева // Википедия. [2019—2019]. Дата обновления: 17.04.2019. URL: https://ru.wikipedia.org/?oldid=99273317 (дата обращения: 15.11.2020)


Комментарии:

Фамилия Имя Отчество:
Комментарий: