Система ЭО с использованием индукционно-резистивного нагрева схожа с системой, основанной на скин-эффекте, но имеет ряд особенностей.
Теплота выделяется в результате нагрева вихревыми токами [11, с. 263] ферромагнитной нагревательной трубки, прикрепленной к обогреваемому объекту, внутри которой проложен токоведущий проводник.
Конструктивно система представляет собой нагревательную металлическую трубку, через которую протягивается проводник. Проводник подключен к источнику переменного напряжения, частотой 50-60 Гц. Потенциал на поверхности нагревательной трубки отсутствует, что позволяет заземлить греющую конструкцию.
Данная система электрообогрева может применяться для трубопроводов, проложенных как наземным так и подземным способами.
В настоящее время систему индукционно-резистивного нагрева в Тюменском регионе предлагает только одна компания ООО «Энергосбережение». Однако отсутствие у компании системы во взрывозащищенном исполнении, делает ограниченным ее применение.
Физическая сущность электрообогрева заключается в выделении тепла со стенок ферромагнитной трубки-теплоспутника, внутри которой через проводник пропускается переменный ток частотой 50 Гц, под влиянием переменного магнитного поля которого, на внутренней поверхности трубки возникают вихревые токи. Таким образом, предлагаемая система имеет ряд преимуществ по сравнению с системой «Скин-эффект» [12]:
- трубка-теплоспутник не находится под напряжением и не представляет опасности для жизни человека при каких-либо повреждениях трубы;
- при питании от нагрузочных трансформаторов (за счет гальванической развязки) ток, протекающий по проводнику, не вызовет в случае снижения электрической изоляции проводника коротких замыканий на трубку-теплоспутник, а следовательно, не возникнет прожогов трубки-теплоспутника и основной трубы с последующим возможным возгоранием;
- позволяет выполнять обогрев Т-образных разветвлений трубопроводов (в отличие от обогрева с использованием «скин-эффекта»);
- позволяет выполнять обогрев запорной арматуры, пожарных гидрантов и другой трубопроводной арматуры;
- характеризуется облегченным монтажом за счет того, что нет необходимости обеспечивать непрерывную электрическую связь между отрезками труб-теплоспутников на трубопроводных модулях;
- не требует специальных коробок и трансформаторов, используется типовая продукция.
Метод позволяет выполнить обогрев от одной точки питания:
- на напряжении до 1 кВ – до 2000 м. трубопроводов;
- на напряжении до 3 кВ – до 6000 м. трубопроводов.
В настоящее время для обогрева трубопроводов в заводской теплоизоляции используют скин-системы, таблица сравнение ИРСН и скин системы «ИРСН 15000» представлено в табл. 1.4.
Таблица 1.4
Сравнительная характеристика системы нагрева вихревыми токами и системы нагрева «Скин-эффект»
| Система электрического обогрева «ИРСН» | Система «Скин-эффект ИРСН 15000» |
| Принципиальная схема системы обогрева | |
| 
|
| Сварка нагревательных трубок | |
| Не требуется,так как не требуется металлосвязь трубок. Повреждение нагревательных трубок при монтаже и эксплуатации системы электрообогрева не сказывается на работе системы электрообогрева. | Требуется для протекания обратного тока по нагревательной трубке. В случае повреждения трубок возможен локальный перегрев и выход из строя изоляции токоведущего проводника, короткое замыкание. |
| Обогрев локальных зон и разветвленных систем трубопроводов | |
| Возможенобогрев разветвленных трубопроводных систем, а также задвижек, спускников и т.д. в их составе. | Нет возможности обогрева разветвленных систем трубопроводов и запорной арматуры. |
| Электробезопасность, пожарная безопасность | |
| Высокая.Гальваническая развязка между питающей сетью и контуром обогрева. Нет вероятности короткого замыкания жилы нагревательного кабеля на основную трубу с большими токами и возможностью возгорания. | Низкая. Возможно короткое замыкание кабеля на нагревательную трубку, что требует срочного ремонта. |
Продолжение таблицы 1.4
| Старение электрической изоляции | |
| Медленное за счет низких токов утечки (нет напряжения относительно земли) и равномерно распределенного температурного поля и его воздействия на токоведущий проводник. Возможно использование экономичных низкотемпературных токопроводящих кабелей. | Интенсивное за счёт более высокого температурного воздействия на токоведущий проводник (обычно по проводнику в данной системе текут большие токи) и высоких токов утечки по изоляции на землю. |
| Возможность работы при снижении электрической изоляции | |
| Существуетнеограниченная во времени (т.к. наблюдаются только токи утечки на «землю»). Ремонт можно выполнить в удобное время. | Включение в работу невозможно по причине короткого замыкания. Требуется срочный ремонт. |
| Технологичность монтажа в полевых условиях | |
| Болеетехнологично и менее затратно за счёт отсутствия сварных швов. Облегчён монтаж на стыках, фланцевых соединениях и задвижках | Менее технологично и более затратно, за счёт сварных швов через каждые 9÷11 м. Затруднён монтаж на стыках, фланцах, задвижках, так как требует сваривать специальные переходы для обратного тока. |
| Ремонтопригодность | |
| Высокая за счёт лёгкой замены проводника в трубе старого на новый. | Низкая. Требуется особая технология замены проводника на любом участке трубы. Высока степень повреждения проводника сваркой. |
Выводы по разделу
- описаны существующие системы обогрева трубопроводов;
- в ходе анализа существующих систем установлено, что применение системы обогрева вихревыми токами наиболее предпочтительно;
- выявлено отсутствие системы нагрева вихревыми токами во взрывозащищенном исполнении;
- необходимо решение для обеспечения взрывозащиты для системы ИРСН вихревыми токами.