集膚效應(yīng)伴熱電纜系統(tǒng)

概述
　　管道集膚效應(yīng)電伴熱（加熱）技術(shù)是最近幾年來出現(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(guó)外簡(jiǎn)稱SECT法。此種加熱技術(shù)具有效率高，適應(yīng)所有長(zhǎng)、中、短距離金屬輸液管道的伴熱和加熱，而且具有安全可靠，使用壽命長(zhǎng)，安裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于各種不同性質(zhì)的液態(tài)物質(zhì)的管道伴熱。
　　“SECT”應(yīng)該是“SKIN ELECTRIC CORRENT TRACING”的縮寫，譯為“集膚效應(yīng)伴熱”，SECT集膚效應(yīng)伴熱技術(shù)長(zhǎng)期以來因其研究涉及的工程規(guī)模較大，在我國(guó)80年代開始應(yīng)用，推廣應(yīng)用速度較慢。本公司依靠長(zhǎng)期的電伴熱技術(shù)儲(chǔ)備和實(shí)踐，現(xiàn)以成熟的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，完善的系統(tǒng)安裝，為用戶提供安全可靠的伴熱裝置。每個(gè)集膚效應(yīng)伴熱裝置由公司設(shè)計(jì)，制造，安裝。

 

原理
　　SECT的原理基于交流電的“集膚效應(yīng)”和“鄰近效應(yīng)”，由于鋼管有極強(qiáng)的磁性，即使在工頻電壓下也會(huì)產(chǎn)生顯著的集膚效應(yīng)。所謂集膚效應(yīng)，就是當(dāng)交流電通過碳鋼導(dǎo)體的電流逐漸趨膚在導(dǎo)體表面的一種現(xiàn)象，而鄰近效應(yīng)是一對(duì)通以反向等電流電體間的一種電磁現(xiàn)象，在加熱管中的電纜和熱管間通過電流時(shí)，加熱管上電流逐漸趨膚在加熱管內(nèi)壁，而正是這薄薄的內(nèi)壁產(chǎn)生的焦耳熱來滿足伴熱的需要。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：
　　一、加熱管上通電流時(shí)，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。
　　二、加熱管內(nèi)部電纜產(chǎn)生的熱。
　　三、加熱管內(nèi)磁滯損耗產(chǎn)生部分熱。
　　在一個(gè)集膚效應(yīng)裝置中，絕緣導(dǎo)線（SECT線）穿過具有強(qiáng)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，施以共頻或中頻交流電壓，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SECT管直接焊接在輸送管上，使之成為高效熱源。SECT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SECT管與輸送管相焊接，導(dǎo)熱很好，使SECT管與輸送管之間溫差在5-10℃以內(nèi)，（其熱流示意圖參見圖1）為了防止管道帶靜電及感應(yīng)干擾，每隔一定距離在SECT管設(shè)有接地，當(dāng)一根SECT管發(fā)熱量不夠時(shí)，可按二根或多根設(shè)計(jì)。
特點(diǎn)
1、適應(yīng)性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣
　　適應(yīng)所有長(zhǎng)、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(chǎng)所，如：地下直埋、水下、地面架空；適用野外或礦場(chǎng)、工廠、易燃易爆場(chǎng)所。
2、安全可靠、安裝維修方便
　　伴熱管采用鋼管，強(qiáng)度大、密封嚴(yán)，有較好的保護(hù)作用。伴熱電纜采用耐高溫的氟塑料電纜，伴熱管由于集膚效應(yīng)自身形成絕緣結(jié)構(gòu)，使輸液管和伴熱管外表面不帶電，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(hù)檢查方便，其正常運(yùn)行時(shí)幾乎沒有維護(hù)保養(yǎng)工作量。一旦出現(xiàn)故障，也可以很方便地找出故障點(diǎn)。只要將故障點(diǎn)兩端的接、拉線盒打開，將損壞電纜拉出來，換一條即可。而當(dāng)電熱帶伴熱時(shí)，如有一點(diǎn)發(fā)生問題，整條伴熱線全部拆除且要破壞保溫層才能修復(fù)。MI電纜也有同樣的問題。
3、節(jié)約能源，加熱效率高
　　工頻集膚效應(yīng)伴熱屬于等溫加熱法，加熱效率高。例如輸油管道采用工頻集膚效應(yīng)伴熱耗能23lkg/km標(biāo)煤。采用熱循環(huán)或蒸汽伴熱耗能為1813kg/km標(biāo)煤。集膚效應(yīng)伴熱是均勻加熱，不會(huì)出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象，隨著管輸距離的加長(zhǎng)提高加熱電壓即可。
4、可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制
　　控制、保護(hù)屏均可安裝在儀表室（值班室）內(nèi)。內(nèi)設(shè)短路、過流等常規(guī)保護(hù)，并可通過溫度傳感器實(shí)現(xiàn)溫度的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，做到無人值守，滿足企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的要求。
5、可以實(shí)現(xiàn)提前預(yù)制
　　輸液管與伴熱管焊在一起，外面加上保溫層和保護(hù)殼，可在預(yù)制廠內(nèi)預(yù)制加工，既方便施工，又容易保證工程質(zhì)量。

 

序號(hào)	名稱特點(diǎn)	集膚效應(yīng)伴熱	電熱帶伴熱	MI電纜伴熱	蒸汽伴熱	自控溫伴熱帶
1	伴熱距離	長(zhǎng)	短	短	短（末點(diǎn)溫度低）	短
2	電源供電點(diǎn)	少	多	多		多
3	伴熱功率	大	小	小		小
4	傳熱效果	好	一般	一般	一般	一般
5	伴熱管敷設(shè)	直接焊接	捆扎	捆扎	捆扎	捆扎
6	自動(dòng)化控制	方便	控制點(diǎn)多	控制點(diǎn)多	無法實(shí)現(xiàn)	控制點(diǎn)多
7	維修	方便	難度大	難度大	方便	難度大
8	局部伴熱	不好	好	好	好	好
9	安全可靠性	好	一般	一般	好	一般
10	施工費(fèi)用	較高	較高	較高	低	較高
11	運(yùn)行費(fèi)用	低	低	低	高	低
12	維修費(fèi)用	低	高	高	低	高
13	管理	方便	方便	方便	方便	方便
14	使用壽命	20-30年	3-10年	5-15年	3-8年	3-8年
15	地下管線	好	不適用	不適用	不適用	不適用

應(yīng)用領(lǐng)域
　　根據(jù)管道中液體的物性不同，要求管道內(nèi)維持的溫度也不同，工頻集膚效應(yīng)管道伴熱技術(shù)主要應(yīng)用于管道的伴熱和管道內(nèi)液體或已凝固介質(zhì)的加熱、熔化或間歇輸油的管線。有管內(nèi)集膚及管外集膚兩種方式。
　　1、油田、海上平臺(tái)：生產(chǎn)管線、原油、汽管線、水管、脈沖線、儀表、集中站儲(chǔ)存塔、長(zhǎng)輸管線等。江底，湖底，海底輸油管線。
　　2、煉油工業(yè)、蒸餾、氫化裂解、焦化、蠟、硫化、瀝青、渣油等生產(chǎn)管線；水管、脈沖線或儀表、儲(chǔ)存塔、液體碳?xì)浠衔飪?chǔ)存塔。
　　3、石化廠、化工廠、化肥廠：苯、苯乙烯、聚乙烯、氯、丙烯酸、乙二酸、亞乙基二醇、苯二醛、合成纖維、尼龍、染漆、樹脂等生產(chǎn)管線；水管、脈沖線或儀表、儲(chǔ)存塔、液體碳?xì)浠衔飪?chǔ)存塔。
　　4、核電站：重水管線、水管、脈沖線和儀表、儲(chǔ)存塔、重水塔。
　　5、油品交易中轉(zhuǎn)站：產(chǎn)品儲(chǔ)存塔、長(zhǎng)輸管線、低溫產(chǎn)品塔基及與塔相關(guān)連的管線、水管。
　　6、電廠：高壓給水、排污放空、蒸汽、脫汽、高壓冷凝、 酸堿、儲(chǔ)重油點(diǎn)火油路等管線；重油管線、重油塔、脈沖線和儀表、水管、長(zhǎng)輸管線、水煤漿輸送管線等。
　　7、鋼鐵廠：生產(chǎn)管線、重油、煤焦油、瀝青和硫磺線、水管、長(zhǎng)輸管線。
　　8、水泥廠：火爐或窯重油線、水管、脈沖線或儀表、儲(chǔ)存塔、重油長(zhǎng)輸管線。
　　9、另有塑料加工廠、食用油加工廠、巧克力加工廠、供水廠、賓館及高層建筑、重型工程工業(yè)。
　　集膚伴熱：可分為管外集膚及管內(nèi)集膚兩種。以上各種類型的管道運(yùn)輸，均可采用集膚效應(yīng)伴熱。