集肤效应电伴热在油气长输管线中的应用

2015-02-02薛利娜张彩婷西安长庆科技工程有限责任公司陕西西安710018

中国新技术新产品 2015年3期

薛利娜　张彩婷（西安长庆科技工程有限责任公司，陕西西安 710018）

集肤效应电伴热在油气长输管线中的应用

薛利娜张彩婷
（西安长庆科技工程有限责任公司，陕西西安 710018）

集肤效应电伴热技术可以通过维持油气输送管道中的介质温度来防止混输的油气在输送管线中凝固结蜡，从而保证油气等物料的正常输送，是油气长距离输送领域的发展方向。实践证明，原有的蒸汽伴热系统因其具有运营成本高、运行不稳定、维护繁琐、耗能大等缺点逐渐被集肤效应电伴热系统替代。本文重点则介绍与输油管线相配套的集肤效应电伴热系统的工作原理、集肤效应电伴热用于长距离油气输送管线的优越性以及施工过程中应当注意的问题进行了探讨。

油气长输管线；电伴热；集肤效应；维持温度

大部分的运输油气的管线﹑设备的正常运行都需要在能达到平衡状态的特定温度下才能正常运输或工作，而这一特定的温度常常在外界的环境温度之上，由于热量损失的存在，一般的保温措施并不能达到应有的效果，最终温度也会随时间的延长而降到和环境温度一样低。因此对于油气长输管线和设备的伴热，必须要有一个外界能够产生与其损失相当的热量的装置为管线或设备不断的供热，才能使其在特定温度下正常运行。20世纪80～90年代我国大多数输油管线都采用蒸汽伴热，而现阶段我国的油气长输管线大多采用集肤效应电伴热技术为其供热。

1 集肤效应电伴热系统

集肤效应电伴热系统的工作原理是当交变电流经电缆通过伴热管壁时，在邻近效应的作用下，电流不是均匀沿着管壁流动，而是集中在伴热管内表层通过的现象，因管壁电阻的存在，就可在电流通过时产生一定热能，从而可为石油运输管线和设备提供热能，以维持其恒定的温度。而热管的外表面则不会有电流通过，还可将热管安全接地，另外集肤效应伴热系统因其阻抗较小，可以承受较高的电压，因此十分适合为一些中﹑长输油管线伴热。

集肤效应电伴热系统的主要组成部分有运输油气的管线﹑伴热的热管﹑集肤电缆﹑保温层以及保护外壳等，通常在选择伴热热管的材质时会应用具有铁磁性的钢管。而电伴热系统的具体安装操作是将集肤电缆从伴热热管中穿过，然后在外部罩上保温层和保护外壳。

2 集肤效应电伴热系统在长距离油气输送管线的应用优势

（1）适应范围方面

相比于不适合为复杂或远离装置的管线伴热的蒸汽伴热系统，集肤效应电伴热系统扩大的供应伴热的范围，它不仅能为距离较近的钢质输送管道提供伴热，也能给远离装置的被直埋或架空敷设的管线提供伴热。

（2）可靠性强安全

由于集肤效应电伴热的热管机械强度大﹑密封性良好，就可以较好地避免蒸汽伴热过程中易出现的泄露烫伤事故，另外，伴热管外表面电压﹑电流为零，自身形成绝缘结构，就对介质液体的运输提供了安全保障，而且伴热管道可以通过接地防止产生静电或感应电，为液体的安全输送又提供了一层保障，当介质输送管道需埋地时考虑到管道的防腐功能，集肤效应伴热工程可与管道阴极保护工程同时进行。

（3）自动化程度较高

集肤效应电伴热系统可以为油气的长输管线全程加热，并可在输油管线的关键位置安装温度传感器以便于定时对管线内部温度进行检测，并通过一些温控系统对温度进行准确调节和控制，以此便实现了自动化远程控制温度的效果，达到现代化企业发展的要求。

（4）整体应用效率高

集肤效应电伴热管的铺设路径是比较固定的，而且工艺管线的温度变化相对较小，野外铺设的热管是很难被损坏，需要维修的次数很少。虽然集肤效应电伴热初期的一次性投入较高，但在运行期间管道的维护管理成本比较低﹑后期运行成本较低﹑应用寿命更长。因此集肤效应电伴热管的整体经济效益比蒸汽伴热更好。

（5）节能效果显著

集肤效应电伴热系统的耐热集肤电缆是安装在伴热的热管内，而这种伴热热管是与油气运输管线通过电焊相连接，并在伴热热管外面再加上保温层和一层保护外壳，这样的组合使整体装置的加热效率明显提高，大大减少了能耗，节能效果明显。

3 集肤效应电伴热技术在实际应用中应该注意的问题

大功率的变压器是集肤效应电伴热技术最关键的设备，因为该设备的调节范围有相关要求，要伴热管中有大电流流过时不会损坏设备。因此，在耐热电缆选择上有一些具体的要求：

第一，耐热电缆要能承受较高的温度以满足耐热要求；

第二，耐热电缆的线芯横截面积也有相关的要求，要使铜芯电缆的电流密度要控制在4～5A/mm2的为宜。

伴热管材料选择上一般都选择磁性材料，有时也可选用普通碳钢材料。此外应当注意伴热管与耐热电缆的连接部分的接触电阻，防止局部电阻过高引起电路过热。而在电压降选择上，依据经验，当伴热管在升温环境时使用，设计电压降最好为0.6V/m；而当伴热管在恒温稳定环境时使用设计电压降最好为0.4V/m。

因为集肤效应电伴热系统经常用于长距离油气管道的伴热，而油气管道铺设的外部环境存在着较大的温度差异。因此温度探测设备的安装位置有较高的要求。在实际工作当中温度探测设备应具有灵敏的检测功能，当管道温度低于预定值而启动，使伴热管处于发热状态，而实际上，大部分管道并未低至需要加热的温度值，也会使伴热管处于发热状态，这就造成了较大的能源浪费；反过来，则可能会造成流质的凝结，而给生产带来极大的损失。所以实际施工的时候应该折中考虑环境温度以及仔细地分析被伴热流质的特性，以便于温度探测设备布置合理。