简述集肤效应电伴热在输油管道中的应用

简述集肤效应电伴热在输油管道中的应用

发表时间：2019-06-26T10:17:02.900Z 来源：《基层建设》2019年第9期作者：陈健康

[导读] 摘要：随着现代工业的发展，电伴热工艺方式已被广泛应用于石油、化工、电力、医药、船舶、海洋平台等场所的管道、阀门、容器、仪表及管线的防冻、防凝、保温。

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摘要：随着现代工业的发展，电伴热工艺方式已被广泛应用于石油、化工、电力、医药、船舶、海洋平台等场所的管道、阀门、容器、仪表及管线的防冻、防凝、保温。而管道集肤效应电伴热技术则是近年出现的管道伴热新工艺，具有伴热温度高，功率密度大，伴热距离长，安全高效，适应性强，应用范围广，可实现自动化控制以及维修方便等多项优点，因此在各种输油管道中得到了广泛的应用。

关键词：输油管道；电伴热；集肤效应；集肤效应电伴热

1、前言

输油管道（也称管线、管路）是由输送管及其附件所组成，并按照工艺流程的需要，配备相应的油泵机组，设计安装成一个完整的管道系统，用以完成物料接卸及输转任务。输油管道在石油化工行业应用过程中具有运量大、占地少、费用少、可靠性强、能耗低等优点，目前已成为国内外石油化工行业输送油气的首选方案。

电伴热是利用电能致热在线长度或大平面上发出均匀的热量，以弥补被伴热物体在工艺流程中的耗散热，维持其介质温度在适宜的工作范围内、满足其工艺技术的要求。对于许多粘性油品如原油、燃料油、润滑油等在低温时具有较高的粘度，同时为了防止冬季输送油品的冻结、凝固等，因此在冬季对输油管道必须进行伴热输送，以减小管路输送阻力、提高输油效率。

与传统的蒸汽、热水伴热相比，电伴热的伴热输送工艺方式具有许多优点，它的出现已被广泛应用于石油、化工等场所的输送管道的伴热。目前我国的输油管线常采用电伴热的方式[如无机盐矿物绝缘电缆（MI电缆）、恒功率电热带（RDP）、串联型电热带（RDC）等]来解决其伴热输送问题，其中，集肤效应电伴热（SECT）在输油管道伴热过程中具有发热均匀、热效率高、操作方便、易于自控等优点，因此适宜于各种管线尤其是中长距离输油管线的伴热输送。

2、集肤效应电伴热基本原理

集肤效应电伴热技术是最近几年来出现的一种新的金属管道加热方法，是大型石油化工等企业热输管道加热保温的新技术、新工艺，国外简称SECT法。此种伴热技术具有效率高，适应所有长、中、短距离输送管道的伴热，尤其适用于中长距离的输送管道伴热，而且具有安全可靠，使用寿命长，安装维修方便等优点。因此广泛应用于各种不同性质的输送管道的伴热。如下图所示为集肤效应电伴热装置构成图：

集肤效应电伴热系统的原理是一种基于电流的“集肤效应”和“临近效应”原理的电伴热系统，由于钢管具有极强的磁性，使得在工频电压下会产生显著的集肤效应。集肤效应是指交流电流通过碳钢导体时电流逐渐趋肤在导体表面的一种现象，而临近效应是一对通以反向等电流电体间的一种电磁现象。高频反向电流流过相邻导体时，由于磁电作用使导体内的电流偏向靠近另一个导体的表面流动。伴热电缆穿在伴热钢管内与伴热管组成一个回路，在回路电源端通入交流电，当交变电流经电缆通过伴热管管壁时，在集肤效应和临近效应的作用下，伴热管上电流不是均匀沿着管壁走，而是集中在伴热管的内壁表层流过（伴热管外表面电压、电流为零），由于管壁集肤层导电横截面减小，交流阻抗显著增加，在相同的电流作用下，管线得到较大的加热功率而长生较大的热量，经热传导使输送管线维持温度或升温。

3、集肤效应电伴热计算

集肤效应电伴热散热功率计算

散热功率对于集肤效应电伴热系统来说是一个重要的指标，一般情况下，我们总希望散热功率尽量小，这样可以把更多的能量用于伴热本身，而不是耗散浪费掉。这里我们以表示伴热管每米散热功率的大小。则：

实现分段预制、维修方便、安全可靠、节约能源、加热效率高、实现自动化控制。

1、适应性强

适应所有长、中、短距离金属输液管道的伴热和加热，适用于管道的不同敷设方式和任何场所，如：地下直埋、水下、地面架空等。

2、应用范围广

适用于在常温下为凝固状态，加温变液态可输送的介质；适用于在常温下粘度很高，难以流动，但加温后又易于流动物质的管输；适用于要求等温伴热的管线；适用于间歇输送的高凝点或粘稠介质。

3、功率密度大、伴热温度高

集肤效应伴热系统有效维持温度可达230℃，单根最大发热量为150。

4、实现分段预制、维修方便

可根据流程或输液管段结构，将伴热管厂内预制或现场分段预制加工，接头采用焊接套管方式连接，与输油管焊接、安装在一起。

5、安全可靠

集肤效应电伴热采用专用电缆。由于集肤效应系统自身形成绝缘结构，使伴热管外表面和输油管道不带电，输油管道每一千米左右做一安全接地，接地电阻不大于4 ，保证输油管道始终是零电位，做到安全可靠。

6、自动化控制

实现温度完善的控制功能：数字温度闭环、短路保护功能、过流保护功能、短路保护功能；

软关断软启动：最大限度地减少对器件的冲击，延长器件使用寿命；

灵活的操作方式：数码显示，方便实现人机对话；

网络化设计：实现远程无线报警、远程无线控制。

基于集肤效应电伴热的技术特点，集肤效应电伴热在输油管道中的应用，尤其是在中长距离的输油管线中的应用，还具有以下优点： 1）消除反输工艺及设施

对于需要反输的管道，允许的停输时间越长，反输的时间也就越短，从而大大减少反输的动力消耗和设备损耗。对于反复停输的管道，可以节省大量的动力消耗、设备损耗、取消反输的设备，从而降低建设和运行费用。

2）泵站不必考虑双电源，可以降低负荷等级

由于即使油品在管道中凝固也不要紧，所以泵站输配电的设计可以不考虑双电源降低负荷等级，从而简化了设计，降低了负荷等级。 3）理想的清蜡措施

在管道外伴随的电加热首先加热的是输油管道本身，又由输油管道自外向内将热量传递给油品。系统本身就可以成为一种理想的清蜡措施，从而不再需要另外的清蜡措施。

4）延长管道的允许停输时间

当输油管线停止传输时，可以使油品静止在管道中，用电热保温，以便再传输时可以直接启动。如果停输时间很长，可以不必启动电热保温而任其冷却乃至凝固，待起输前通电加热至输送温度再重新起输，大大增加了管道的允许停输时间。

5、结论

通过对集肤效应电伴热技术的了解与计算以及与其他伴热方式的比较，我们可以得出：集肤效应电伴热是一种安全、高效、自动化程度高、应用范围广等优点的伴热技术，尤其是在中长距离管道伴热中比其他伴热方式更能发挥其独特的优点。集肤效应电伴热技术在输油管道中的应用，它不仅适用于管道中不同物性液体的输送，同时也适用于要求管道维持不同温度的液体的输送，广泛应用于油田、海上平台、炼油工业、石化厂、化工厂、电厂、核电站等涉及到液体输送的管线，具有很高的使用价值。