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河南亞盛電氣股份有限公司
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集膚效應電伴熱系統
概述
管道集膚效應電伴熱（加熱）技術是近幾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，使用壽命長，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伴熱。
集膚效應伴熱技術長期以來因其研究涉及的工程規模較大，在我國從70年代應用，推廣應用速度較慢。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。
原理
集膚效應的原理基于交流電的“集膚效應"和“鄰近效應"，由于鋼管有的磁性，即使在工頻電壓下也會產生顯著的集膚效應。所謂集膚效應，就是當交流電通過碳鋼導體的電流逐漸趨膚在導體表面的一種現象，而鄰近效應是一對通以反向等電流電體間的一種電磁現象，在加熱管中的電纜和熱管間通過電流時，加熱管上電流逐漸趨膚在加熱管內壁，而正是這薄薄的內壁產生的焦耳熱來滿足伴熱的需要。集膚效應電伴熱系統產生焦耳熱主要來自于三部分：
一、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。
二、加熱管內部電纜產生的熱。
三、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特定的關系，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。
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，（其熱流示意圖參見圖1）為了防止管道帶靜電及感應干擾，每隔特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。
特點
1、適應性強、應用范圍廣
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。
2、安全可靠、安裝維修方便
伴熱管采用鋼管，強度大、密封嚴，有較好的保護作用。伴熱電纜采用耐高溫的氟塑料電纜，伴熱管由于集膚效應自身形成絕緣結構，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。一旦出現故障，也可以很方便地找出故障點。只要將故障點兩端的接、拉線盒打開，將損壞電纜拉出來，換一條即可。而當電熱帶伴熱時，如有一點發生問題，整條伴熱線全部拆除且要破壞保溫層才能修復。MI電纜也有同樣的問題。
3、節約能源，加熱效率高
工頻集膚效應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伴熱耗能23lkg/km標煤。采用熱循環或蒸汽伴熱耗能為1813kg/km標煤。集膚效應伴熱是均勻加熱，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。
4、可以實現自動化控制
控制、保護屏均可安裝在儀表室（值班室）內。內設短路、過流等常規保護，并可通過溫度傳感器實現溫度的準確調節。實現自動化控制，做到無人值守，滿足企業現代化發展的要求。
5、可以實現提前預制
輸液管與伴熱管焊在一起，外面加上保溫層和保護殼，可在預制廠內預制加工，既方便施工，又容易保證工程質量。
指標參數
項目 | 聚烯烴塑料 | 氟塑料 | PFA高溫氟料
| 鋼鎧電纜 |
指標（耐溫等級） | 126°C | 205°C | 260°C | 600°C |
標稱截面積 | 5-90mm2 | 5-90mm2 | 5-90mm2 | 5-75mm2 |
絕緣護套層 | 2-5層 | 2-5層 | 2-5層 | 2層 |
電源供電電壓 | 220-35000V | 220-35000V | 220-35000V | 220-35000V |
工作電壓 | 0.3V-35KV | 0.3V-35KV | 0.3V-35KV | 0.3V-35KV |
工作頻率 | 50-4000Hz | 50-4000Hz | 50-4000Hz | 50-4000Hz |
絕緣電阻 | ≧2500M? | ≧2500M? | ≧2500M? | ≧2500M? |
火花擊穿檢驗 | ≧15000V | ≧15000V | ≧15000V | ≧15000V |
工作溫度 | -40-190°C | -40-195°C | -40-230°C | 0-500°C |
整體抗斷拉力 | 20000N | 20000N | 20000N | 50000N |
更小彎曲半徑 | 260mm | 260mm | 260mm | 260mm |
加熱功率 | 3-300W/m | 3-300W/m | 3-300W/m | 3-150W/m |
應用領域
根據管道中液體的物性不同，要求管道內維持的溫度也不同，工頻集膚效應管道伴熱技術主要應用于管道的伴熱和管道內液體或已凝固介質的加熱、熔化或間歇輸油的管線。有管內集膚及管外集膚兩種方式。
1、油田、海上平臺：生產管線、原油、汽管線、水管、脈沖線、儀表、集中站儲存塔、長輸管線等。江底，湖底，海底輸油管線。
2、煉油工業、蒸餾、氫化裂解、焦化、蠟、硫化、瀝青、渣油等生產管線；水管、脈沖線或儀表、儲存塔、液體碳氫化合物儲存塔。
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、樹脂等生產管線；水管、脈沖線或儀表、儲存塔、液體碳氫化合物儲存塔。
4、核電站：重水管線、水管、脈沖線和儀表、儲存塔、重水塔。
5、油品交易中轉站：產品儲存塔、長輸管線、低溫產品塔基及與塔相關連的管線、水管。
6、電廠：高壓給水、排污放空、蒸汽、脫汽、高壓冷凝、 酸堿、儲重油點火油路等管線；重油管線、重油塔、脈沖線和儀表、水管、長輸管線、水煤漿輸送管線等。
7、鋼鐵廠：生產管線、重油、煤 焦油、瀝青和硫磺線、水管、長輸管線。
8、水泥廠：火爐或窯重油線、水管、脈沖線或儀表、儲存塔、重油長輸管線。
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。
集膚伴熱：可分為管外集膚及管內集膚兩種。以上各種類型的管道運輸，均可采用集膚效應伴熱。
從實踐中得出結論，這種技術方案已取得良好的運輸效果和顯著的經濟效益。
為考慮三相平衡，由我公司提供三相變單相平衡式集膚專用變壓器或三相T型變壓器、或變頻電源供電（此種供電方式效率高節能達35%以上）。碳鋼管由普通碳鋼管，鍍鎳碳鋼管及鍍鋅碳鋼管等。
與其他伴熱方法比較
序號 | 名稱特點 | 集膚效應伴熱 | 電伴熱帶 | MI伴熱 | 蒸汽伴熱 | 自控溫伴熱 |
1 | 伴熱距離 | 長 | 短 | 短 | 短尾端溫度低 | 短 |
2 | 電源供電點 | 少 | 多 | 多 | 多 | |
3 | 伴熱功率 | 大 | 小 | 小 | 小 | |
4 | 傳熱效果 | 好 |
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