Трубопроводы с греющим кабелем, использующим скин-эффект

По трубам с теплоизоляцией могут транспортироваться различные вещества – от воды до нефтепродуктов. При этом многие из этих веществ для успешной транспортировки требуют поддержания определённых температур.

Когда необходимо подогревать трубопроводы?

Приведём несколько примеров, когда требуется обогрев трубопровода.

Общеизвестно, что вода замерзает при температуре 0 градусов по Цельсию. Образующийся при замерзании воды лёд занимает чуть больший объём и может серьёзно повредить трубы. Поэтому допускать замерзания воды в трубах нельзя, нужно обязательно поддерживать положительную температуру воды.

Другой пример – транспортировка нефтепродуктов. При низких температурах нефтепродукты становятся очень вязкими и с трудом перекачиваются по трубам. Чтобы облегчить работу насосов следует нагревать нефтепродукты, тогда они становятся жидкими и легко транспортируются по трубам.

Трубопроводы с греющим кабелем, использующим скин-эффект

Также часто бывает необходимо перед запуском трубопровода «прогреть» его внутренние стенки, чтобы вещества, подаваемые в трубопровод в начале работы, не отдавали лишнее тепло.

Особенно проблема обогрева труб актуальна в зимний период в средней полосе, а также в районах с суровыми климатическими условиями (например, в условиях Крайнего Севера).

Скин-эффект

Для решения всех указанных выше проблем выпускаются специальные трубы в тепловой изоляции ППУ, в конструкции которых предусмотрен греющий кабель, работающий на особом физическом явлении – поверхностном эффекте, или скин-эффекте.

Суть скин-эффекта заключается в том, что переменный ток, текущий в проводнике, протекает не по всему сечению проводника, а только по поверхностному слою. Особенно сильно этот эффект проявляется для токов высокой частоты. При этом протекание токов высокой частоты вызывает интенсивный нагрев проводника.

Перейти в каталог труб со скин-эффектом, производства УЗТИ.

Устройство трубопровода с греющим кабелем

Трубопровод с системой обогрева имеет от 1 до 3 нагревательных элементов (в зависимости от диаметра трубы и требуемой интенсивности нагрева).

Трубопроводы с греющим кабелем, использующим скин-эффект

Каждый нагревательный элемент являет собой стальную трубу с диаметром от 20 до 50 миллиметров и толщиной стенки от 2 миллиметров. Внутри трубы расположен изолированный проводник из немагнитного материала – меди или алюминия, имеющий сечение порядка 30-50 мм2.

При этом проводник внутри трубы выполнен так, что способен выдерживать без вреда для себя:

  • высокое напряжение (до 5,000 Вольт)
  • тепловые нагрузки (нагрев до 200 градусов)
  • механические нагрузки при монтаже

На конце плеча трубопровода проводник соединяется со стальной трубой. В начале трубопровода между проводником и трубой подаётся высокое переменное напряжение.

Величина подаваемого на нагревательный элемент напряжения может варьироваться и зависит от желаемого уровня тепловыделения и длины обогреваемого участка. Точное значение подаваемого напряжения рассчитывается по специальным формулам.

Во внутреннем проводнике переменный ток течёт по всему сечению (в немагнитных материалах скин-эффекта не возникает) и нагрева почти не происходит.

Зато во внешнем проводнике, имеющем ферромагнитную природу (стальная труба, окружающая внутренний проводник), скин-эффект ярко выражен – весь ток течёт по внутреннему слою трубы, имеющему толщину порядка 1 миллиметра. В этом слое происходит основное тепловыделение.

При этом потенциал наружной поверхности нагревательной трубы остаётся нулевым, что делает нагревательную систему, построенную на скин-эффекте, абсолютно безопасной. Наружная труба надёжно заземлена и работает как экран.

Преимущества трубопроводов с греющим кабелем

Трубопроводы с греющим кабелем, использующим скин-эффект, имеют следующие преимущества:

  • возможность обогрева трубопроводов длиной до 30 километров
  • подача питания с одного конца трубопровода, не требуется сопроводительная сеть
  • при использовании сопроводительной сети – возможность обогрева трубопроводов любой длины
  • высокие прочность и надёжность системы
  • взрывобезопасность – нагревающие кабели можно использовать во взрывоопасных зонах
  • отсутствие электрического потенциала на наружных поверхностях тепловыделяющих элементов
  • тепловыделяющие элементы заземлены и не требуют электрической изоляции
  • хороший тепловой контакт – тепловыделяющая труба надёжно приварена к трубопроводу

Назначение и области использования

Трубопроводы с нагревательным элементом используются в следующих случаях:

  • для защиты от замораживания
  • для поддержания температуры транспортируемой среды
  • для стартового разогрева магистральных трубопроводов большой длины

Система обогрева, построенная на скин-эффекте, может использоваться на трубопроводах любой длины, проложенных практически любыми способами – надземным, подземным и даже подводным способом.

Кроме этого, как уже было отмечено выше, данная система безопасна и может использоваться во взрывоопасных зонах.

Оборудование для электропитания

Трубопроводы, имеющие нагревательные элементы, снабжаются всем необходимым для электропитания оборудованием:

  • элементы системы обогрева
  • система контроля и управления
  • система подачи электропитания

Система электропитания может быть выполнена в виде комплектной трансформаторной подстанции (КТП), установленной в специализированном контейнере, имеющем системы обогрева самого оборудования и другие системы (освещение, вентиляция и т.д.).

Трансформаторная подстанция в контейнерном исполнении (ККТП), по желанию заказчика, может снабжаться дополнительно – пожарно-охранной сигнализацией, системой охлаждения и многими другими системами.

Некоторые технические данные системы:

  • рабочая температура от минус 50 до плюс 200 градусов по Цельсию
  • параметры потребляемого электропитания: до 6,000 Вольт, 50 Герц
  • мощность тепловыделения: до 120 Ватт на метр

Консультации

Чтобы грамотно подобрать трубопровод с греющим кабелем, который подошёл бы в вашем конкретном случае, рекомендуется проконсультироваться у технического специалиста.

Если вам необходима консультация – позвоните по телефону +7 (34350) 2-43-27 (звонок из России бесплатный) с 8-00 до 18-00 (с 6-00 до 16-00 по московскому времени) или напишите через форму обратной связи. Наши технические специалисты оперативно ответят и с удовольствием проконсультируют вас по любому интересующему вас вопросу.

Качество и оперативность – принципы нашей работы!

Всегда к вашим услугам – УЗТИ (Уральский Завод Трубной Изоляции).

Вернуться к списку статей

+7 (900) 19-77-801

+7 (900) 19-77-901

Пн-Пт: 8:00-18:00
(6:00-16:00 по Москве)

Сб-Вс: Выходной