RU43941U1

RU43941U1 - PIPING HEATING DEVICE

Info

Publication number: RU43941U1
Application number: RU2004114799/22U
Authority: RU
Inventors: В.М. Есехин; М.Л. Струпинский; Н.Н. Хренков
Original assignee: Есехин Валерий Михайлович; Струпинский Михаил Леонидович; Хренков Николай Николаевич
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2005-02-10

Abstract

Полезная модель относится к системе обогрева трубопроводов индукционно-резистивным методом, и может быть использована в нефтегазодобывающей, горнодобывающей и нефтехимической промышленности. Техническим результатом является упрощение процесса протаскивания электрического проводника внутрь ферромагнитной трубы, повышение надежности работы устройства обогрева, увеличение срока службы и снижение ее стоимости системы обогрева. Устройство для обогрева трубопроводов содержит нагревательный элемент, выполненный в виде трубы из ферромагнитного материала, внутри которой изолированно от нее, размещен электрический проводник. Труба и проводник подключены к выводам источника питания переменного тока. Проводник снабжен защитным элементом в виде гофрированной полимерной трубки.The utility model relates to a heating system of pipelines by the induction-resistive method, and can be used in the oil and gas, mining and petrochemical industries. The technical result is to simplify the process of dragging an electrical conductor into a ferromagnetic pipe, increase the reliability of the heating device, increase the service life and reduce its cost of the heating system. A device for heating pipelines contains a heating element made in the form of a pipe made of ferromagnetic material, inside of which an electrical conductor is placed inside of it, isolated from it. The pipe and conductor are connected to the terminals of the AC power source. The conductor is equipped with a protective element in the form of a corrugated polymer tube.

Description

Полезная модель относится к системе обогрева трубопроводов индукционно-резистивным методом, и может быть использована в нефтегазодобывающей, горнодобывающей и нефтехимической промышленности.The utility model relates to a heating system of pipelines by the induction-resistive method, and can be used in the oil and gas, mining and petrochemical industries.

Известно устройство для обогрева трубопроводов, содержащее нагревательный элемент, выполненный в виде трубы из ферромагнитного материала, внутри которой изолированно от нее размещен электрический проводник, причем указанные труба и проводник подключены к выводам источника питания переменного тока (см., например, патент GB, 1302622, 1973, кл. Н 05 В 3/42).A device for heating pipelines is known, containing a heating element made in the form of a pipe made of ferromagnetic material, inside of which an electrical conductor is placed isolated from it, and the pipe and conductor are connected to the terminals of an AC power source (see, for example, GB patent, 1302622, 1973, CL H 05 B 3/42).

Недостатком этого устройства является возможность повреждения изоляции в процессе протаскивания электрического проводника внутрь ферромагнитной трубы.The disadvantage of this device is the possibility of damage to the insulation in the process of dragging the electrical conductor into the ferromagnetic pipe.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для обогрева трубопроводов, содержащее нагревательный элемент, выполненный в виде трубы из ферромагнитного материала, внутри которой изолированно от нее размещен электрический проводник, снабженный защитным элементом, причем указанные труба и проводник подключены к выводам источника питания переменного тока (US 6142707, кл. F 16 L 1/04, 2000). В этой системе защитный элемент выполнен в виде набора колец из прочного изоляционного материала.The closest in technical essence is a device for heating pipelines, containing a heating element made in the form of a pipe made of ferromagnetic material, inside of which an electrical conductor equipped with a protective element is placed isolated from it, and the pipe and conductor are connected to the terminals of the AC power source (US 6142707, CL F 16 L 1/04, 2000). In this system, the protective element is made in the form of a set of rings made of durable insulating material.

Недостатком этого устройства является сложность установки электрического проводника с центрирующими и защитными элементами внутрь ферромагнитной трубы.The disadvantage of this device is the difficulty of installing an electrical conductor with centering and protective elements inside the ferromagnetic pipe.

Задачей, на которую направлена полезная модель, является упрощение процесса протаскивания электрического проводника внутрь ферромагнитной трубы, повышение надежности работы устройства обогрева, удлинение срока службы и снижение ее стоимости системы обогрева.The objective of the utility model is to simplify the process of dragging an electrical conductor into a ferromagnetic pipe, increase the reliability of the heating device, extend the service life and reduce its cost of the heating system.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для обогрева трубопроводов, содержащем нагревательный элемент, выполненный в виде трубы из ферромагнитного материала, внутри которой изолированно от нее размещен электрический проводник, снабженный защитным элементом, причем указанные труба и проводник подключены к выводам источника питания переменного тока, защитный элемент выполнен в виде гофрированной полимерной трубки. Частными существенными признаками являются:The problem is solved due to the fact that in a device for heating pipelines containing a heating element made in the form of a pipe made of ferromagnetic material, inside of which an electrical conductor equipped with a protective element is placed isolated from it, and the pipe and conductor are connected to the terminals of the AC power source current, the protective element is made in the form of a corrugated polymer tube. Private essential features are:

- использован источник питания переменного тока промышленной частоты.- An AC power source of industrial frequency was used.

- использован источник питания переменного тока высокой частоты.- used a high frequency AC power source.

- в качестве трубы из ферромагнитного материала использована стальная бесшовная горячедеформированная труба. Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлено выполнение нагревательного элемента, который содержит электрический проводник 1 в виде токопроводящей жилы с изоляцией 2, размещенный в полимерной гофрированной трубке 3, установленной внутри трубы из ферромагнитного материала 4.- a steel seamless hot deformed pipe was used as a pipe made of ferromagnetic material. The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows the implementation of the heating element, which contains an electrical conductor 1 in the form of a conductive core with insulation 2, placed in a polymer corrugated tube 3 installed inside the pipe of ferromagnetic material 4.

Типичные сечения электрического проводника 1, выполняемого из меди или алюминия - 10-50 мм²; размеры трубы из ферромагнитного материала 4: диаметр 25-50 мм, а толщина стенки - 3-4 мм.Typical cross-sections of an electrical conductor 1 made of copper or aluminum are 10-50 mm ² ; pipe dimensions made of ferromagnetic material 4: diameter 25-50 mm, and wall thickness 3-4 mm.

Обычно используется переменный ток промышленной частоты (50 Гц). Питающее напряжение прикладывается таким образом, что по электрическому проводнику 1 ток течет в одном направлении, а по трубе 4 возвращается. При этих условиях сопротивление медного (алюминиевого) проводника 1 практически не отличается от сопротивления на постоянном токе. Так как относительная магнитная проницаемость стали при соответствующей напряженности магнитного поля равна 800-1000, то за счет взаимного влияния протекающих токов происходит вытеснение тока, протекающего по трубе 4, к внутренней поверхности трубы.Commonly used alternating current industrial frequency (50 Hz). The supply voltage is applied in such a way that current flows in one direction along electrical conductor 1, and returns through pipe 4. Under these conditions, the resistance of the copper (aluminum) conductor 1 is practically no different from the resistance to direct current. Since the relative magnetic permeability of steel at a corresponding magnetic field strength is 800-1000, due to the mutual influence of the flowing currents, the current flowing through the pipe 4 is displaced to the inner surface of the pipe.

За счет магнитных свойств трубы 4 в ней имеет место хорошо выраженный поверхностный эффект, т.е. ток протекает не по всей толще стенки трубы нагревателя, а в тонком поверхностном слое толщиной около 1 мм. Поверхностный эффект приводит к тому, что сопротивление трубы 4 на переменном токе заметно больше, чем на постоянном. При протекании тока происходит выделение тепла в проводнике 1 и трубе 4. Обычно 60-80% тепла выделяется в проводнике 1 и только 20-40% в трубе 4. В результате тепловой режим работы проводника 1, проходящего внутри трубы 4, не вызывает его существенного перегрева, что служит фундаментом высокой надежности устройства. Нагревательный элемент монтируется на транспортной обогреваемой трубе так, чтобы обеспечить с ней надежный тепловой контакт, например, с помощью электросварки или за счет использования теплопроводящей пасты.Due to the magnetic properties of the pipe 4, a well-pronounced surface effect takes place in it, i.e. current flows not over the entire thickness of the wall of the heater pipe, but in a thin surface layer about 1 mm thick. The surface effect leads to the fact that the resistance of the pipe 4 with alternating current is noticeably greater than with direct current. When current flows, heat is released in conductor 1 and pipe 4. Typically, 60-80% of the heat is generated in conductor 1 and only 20-40% in pipe 4. As a result, the thermal mode of operation of conductor 1 passing inside pipe 4 does not cause it to be significant overheating, which serves as the foundation for high reliability of the device. The heating element is mounted on a transportable heated pipe so as to ensure reliable thermal contact with it, for example, by means of electric welding or through the use of heat-conducting paste.

Для упрощения процесса сборки нагревательного элемента в собранную смонтированную на обогреваемом объекте ферромагнитную трубу 4 протягивают гофрированную полимерную трубку 3.To simplify the process of assembling a heating element, a corrugated polymer tube 3 is pulled into an assembled ferromagnetic pipe 4 mounted on a heated object.

Это исключает контакт изоляции 2 проводника 1 с трубой 4 и возможность механического повреждения и царапин, уменьшает усилие протаскивания; между изоляцией 2 и трубой 4 появляется дополнительный изоляционный слой, и уменьшается эксцентриситет расположения проводника 1 в трубе 4; благодаря этому величина напряжения начала внутренних разрядов в системе проводник 1 - труба 4 увеличивается на 10-15%.This eliminates the contact of the insulation 2 of the conductor 1 with the pipe 4 and the possibility of mechanical damage and scratches, reduces the pulling force; between the insulation 2 and the pipe 4, an additional insulating layer appears, and the eccentricity of the location of the conductor 1 in the pipe 4 decreases; due to this, the magnitude of the voltage of the onset of internal discharges in the conductor 1 - pipe 4 system increases by 10-15%.

Таким образом, предложенная модель позволяет упростить процесс изготовления нагревательного элемента, повышает надежность его работы, увеличивает срок службы и позволяет снизить стоимость по сравнению с известными решениями, которые требуют использования для изоляции материалов, устойчивых к истиранию и царапинам, и повышения толщины изоляции.Thus, the proposed model makes it possible to simplify the manufacturing process of the heating element, increases the reliability of its operation, increases the service life and allows to reduce the cost in comparison with known solutions that require the use of materials resistant to abrasion and scratches and increase the thickness of the insulation.

Claims

1. A device for heating pipelines, comprising a heating element made in the form of a pipe made of ferromagnetic material, inside of which an electrical conductor is provided, isolated from it, equipped with a protective element, said pipe and conductor connected to the terminals of an AC power source, characterized in that the protective the element is made in the form of a corrugated polymer tube.

2. A device for heating pipelines according to claim 1, characterized in that an AC power source of industrial frequency is used.

3. The device for pipelines according to claim 1, characterized in that a high frequency AC power source is used.

4. A device for heating pipelines according to any one of claims 1, 2, 3, characterized in that a steel seamless hot-deformed pipe is used as a pipe of ferromagnetic material.