RU78554U1

RU78554U1 - OUTDOOR HEATING DEVICE FOR PIPELINE

Info

Publication number: RU78554U1
Application number: RU2008116193/22U
Authority: RU
Inventors: Петр Михайлович Созонов; Виктор Михайлович Рябов; Игорь Александрович Бухарин; Сергей Михайлович Темников; Евгений Анатольевич Скаковский; Александр Петрович Малетин
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2008-11-27

Abstract

Полезная модель относится к области трубопроводной техники, в частности, к машинам изолировочного комплекса, и может быть использована при нанесении на поверхность трубопровода антикоррозионных покрытий на основе термоусаживающихся лент и напыляемых материалов.The utility model relates to the field of pipeline technology, in particular, to machines of an insulating complex, and can be used when applying anticorrosion coatings on the surface of a pipeline based on heat-shrinkable tapes and sprayed materials.

Устройство для нагрева наружной поверхности трубопровода включает размещенный на подвижной базе регулируемый источник переменного тока, разъемный индуктор с витками индуктирующей обмотки, установленный на трубопроводе, конденсаторные батареи, системы принудительного жидкостного охлаждения витков индуктора и конденсаторных батарей, датчики параметров режима нагрева, блок управления и соединительные кабели. Устройство снабжено размещенным на трубопроводе и шарнирно соединенным с индуктором самоходным транспортным средством, на котором размещены конденсаторные батареи, подключенные к обмотке индуктора, и система принудительного жидкостного охлаждения батарей и витков индуктора, при этом разъемный индуктор снабжен опорными колесами, а индуктирующая обмотка выполнена в виде гибкого кабеля с разъемными соединениями.A device for heating the outer surface of the pipeline includes an adjustable AC source located on a movable base, a detachable inductor with turns of the induction winding installed on the pipeline, condenser batteries, forced liquid cooling systems for the coil of the inductor and capacitor banks, heating mode parameters sensors, control unit and connecting cables . The device is equipped with a self-propelled vehicle located on the pipeline and pivotally connected to the inductor, on which there are capacitor batteries connected to the coil of the inductor, and a forced liquid cooling system for the batteries and coils of the inductor, while the detachable inductor is equipped with support wheels, and the induction winding is made in the form of a flexible cable with detachable connections.

Кроме того, самоходное транспортное средство выполнено в виде тележки на колесах с частотно регулируемым приводом вращения колес и In addition, the self-propelled vehicle is made in the form of a cart on wheels with a frequency-adjustable drive of rotation of the wheels and

приводом поворота рулевого колеса, при этом тележка снабжена устройством горизонтирования ее положения на трубопроводе, связанным через блок автоматического регулирования с приводом поворота рулевого колеса. А датчики параметров режима нагрева выполнены в виде бесконтактных пирометров, один из которых установлен между витками индуктора, а второй - на его торце и соединены с блоком управления регулируемого источника переменного тока.the steering wheel rotation drive, while the trolley is equipped with a device for leveling its position on the pipeline, connected through an automatic control unit with a steering wheel rotation drive. And the parameters of the heating mode parameters are made in the form of non-contact pyrometers, one of which is installed between the turns of the inductor, and the second at its end and connected to the control unit of an adjustable AC source.

Полезная модель решает задачу расширения и улучшения эксплуатационных характеристик устройства за счет обеспечения непрерывности процесса нагрева поверхности линейной части трубопровода диаметром до 1420 мм с требуемой стабильностью нагрева, а также уменьшения потерь и расхода энергии в линии между индуктором и конденсаторными батареями и в системе охлаждения индуктора. 1 н.п.ф., 2 з.п.ф., 2 фиг.The utility model solves the problem of expanding and improving the operational characteristics of the device by ensuring the continuity of the process of heating the surface of the linear part of the pipeline with a diameter of up to 1420 mm with the required stability of heating, as well as reducing losses and energy consumption in the line between the inductor and capacitor batteries and in the cooling system of the inductor. 1 n.p.f., 2 s.p.f., 2 fig.

Description

Известно устройство для нагрева наружной поверхности трубопровода с использованием в качестве теплоносителя потока насыщенного горячего водяного пара (патент РФ №2315899, F16L 58/00, опубл. 27.01.2008). Устройство содержит генератор перегретого пара, который подают в камеру, установленную на трубопроводе с возможностью осевого перемещения. При дросселировании пар конденсируется в камере, нагревая при этом поверхность трубопровода.A device is known for heating the outer surface of a pipeline using a saturated hot steam stream as a heat carrier (RF patent No. 2315899, F16L 58/00, published on January 27, 2008). The device comprises a superheated steam generator, which is fed into the chamber mounted on the pipeline with the possibility of axial movement. When throttling, steam condenses in the chamber, while heating the surface of the pipeline.

К недостатками устройства относятся невозможность получения температуры нагрева более 100°С и работы на трассе магистрального трубопровода в зимних условиях.The disadvantages of the device include the inability to obtain a heating temperature of more than 100 ° C and work on the route of the main pipeline in winter conditions.

Известно устройство для нагрева рабочего участка наружной поверхности трубопровода методом теплового излучения от нагревательных элементов в керамических оболочках (ОАО «Курганмашзавод». Рекламный A device for heating a working section of the outer surface of the pipeline by thermal radiation from heating elements in ceramic shells (OJSC "Kurganmashzavod". Advertising

проспект «Комплекс машин для капитального ремонта наружной изоляции магистральных нефтегазопроводов в условиях траншеи»).prospectus "A complex of machines for overhaul of the external insulation of oil and gas pipelines in a trench").

Недостатком такого устройства является повышенная тепловая инерционность и, как следствие, неравномерность нагрева поверхности трубопровода.The disadvantage of this device is the increased thermal inertia and, as a consequence, the uneven heating of the surface of the pipeline.

Наиболее близким решением, принятым за прототип, является автономный комплекс оборудования для термообработки сварных стыков труб (www.uatechnology.org/exhibit/2001/01 Автономный комплекс оборудования для термообработки сварных стыков труб). Комплекс содержит выносной блок индукционной термообработки (БИТО) сварных стыков труб, состоящий из разъемного бесконтактного индуктора, обеспечивающего заданный локальный нагрев зоны сварного стыка, высокочастотного трансформатора, механизма сведения и разведения индуктора, механизма фиксации БИТО на трубе, датчиков параметров режима термообработки. В рабочем положении БИТО располагается на подвеске стрелы транспортной базы комплекса термической обработки труб. На транспортной базе расположены регулируемый источник переменного тока, конденсаторная батарея для компенсации реактивной мощности, система принудительного жидкостного охлаждения витков индуктора, блок управления процессом нагрева.The closest solution adopted for the prototype is an autonomous complex of equipment for heat treatment of welded pipe joints (www.uatechnology.org/exhibit/2001/01 Autonomous complex of equipment for heat treatment of welded pipe joints). The complex contains a remote induction heat treatment unit (BITO) of welded pipe joints, consisting of a detachable non-contact inductor that provides a specified local heating of the weld zone, a high-frequency transformer, an inductor mixing and diluting mechanism, a BITO fixation mechanism on the pipe, heat treatment mode parameters. In the working position, BITO is located on the suspension bracket of the transport base of the pipe heat treatment complex. On the transport base are located an adjustable AC source, a capacitor bank for reactive power compensation, a forced liquid cooling system for the inductor turns, and a heating process control unit.

Недостатком данного комплекса является наличие существенных потерь энергии между индуктором и конденсаторной батареей, а также невозможность его использования для непрерывного нагрева поверхности The disadvantage of this complex is the presence of significant energy losses between the inductor and the capacitor bank, as well as the inability to use it for continuous heating of the surface

трубопроводов больших диаметров (до 1420 мм) со стабильностью нагрева ±10°С, в частности, при переизоляции участков трубопроводов термоусаживающимися материалами.large pipelines (up to 1420 mm) with heating stability of ± 10 ° C, in particular, when re-insulating pipeline sections with heat-shrinkable materials.

Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в расширении и улучшении эксплуатационных характеристик устройства за счет обеспечения непрерывности процесса нагрева поверхности линейной части трубопровода диаметром до 1420 мм с требуемой стабильностью нагрева, а также в уменьшении потерь и расхода энергии в линии между индуктором и конденсаторными батареями и в системе охлаждения индуктора.The technical problem solved by the utility model is to expand and improve the operational characteristics of the device by ensuring the continuity of the heating process of the surface of the linear part of the pipeline with a diameter of up to 1420 mm with the required stability of heating, as well as to reduce losses and energy consumption in the line between the inductor and capacitor batteries and in the cooling system of the inductor.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для нагрева наружной поверхности трубопровода, включающем размещенный на подвижной базе регулируемый источник переменного тока, разъемный индуктор с витками индуктирующей обмотки, установленный на трубопроводе, конденсаторные батареи, системы принудительного жидкостного охлаждения витков индуктора и конденсаторных батарей, датчики параметров режима нагрева, блок управления и соединительные кабели, согласно полезной модели, устройство снабжено размещенным на трубопроводе и шарнирно соединенным с индуктором самоходным транспортным средством, на котором размещены конденсаторные батареи, подключенные к обмотке индуктора, и система принудительного жидкостного охлаждения батарей и витков индуктора, при этом разъемный The problem is solved due to the fact that in the device for heating the outer surface of the pipeline, including an adjustable AC source located on a moving base, a detachable inductor with turns of the induction winding installed on the pipeline, condenser batteries, forced liquid cooling systems for the coil of the inductor and capacitor batteries, sensors of heating mode parameters, control unit and connecting cables, according to a utility model, the device is equipped with a pipe and a self-propelled vehicle pivotally connected to the inductor, on which are placed capacitor banks connected to the winding of the inductor, and a forced liquid cooling system for the batteries and turns of the inductor, while detachable

индуктор снабжен опорными колесами, а индуктирующая обмотка выполнена в виде гибкого кабеля с разъемными соединениями.the inductor is equipped with support wheels, and the induction winding is made in the form of a flexible cable with detachable connections.

Кроме того, самоходное транспортное средство выполнено в виде тележки на колесах с частотно регулируемым приводом вращения колес и приводом поворота рулевого колеса, при этом тележка снабжена устройством горизонтирования ее положения на трубопроводе, связанным через блок автоматического регулирования с приводом поворота рулевого колеса. А датчики параметров режима нагрева выполнены в виде бесконтактных пирометров, один из которых установлен между витками индуктора, а второй - на его торце и соединены с блоком управления регулируемого источника переменного тока.In addition, the self-propelled vehicle is made in the form of a cart on wheels with a frequency-adjustable drive for rotating wheels and a steering wheel steering drive, while the truck is equipped with a device for leveling its position on the pipeline connected through an automatic control unit with a steering wheel drive. And the parameters of the heating mode parameters are made in the form of non-contact pyrometers, one of which is installed between the turns of the inductor, and the second at its end and connected to the control unit of an adjustable AC source.

Наличие самоходного транспортного средства с размещенными на нем конденсаторными батареями, шарнирно соединенного с индуктором, обеспечивает осуществление непрерывного равномерного нагрева поверхности трубопровода, при этом конденсаторные батареи находятся в непосредственной близости к индуктору, что снижает потери энергии. А расположение системы охлаждения витков индуктора на транспортном средстве снижает мощность насоса для принудительной подачи воды.The presence of a self-propelled vehicle with capacitor banks placed on it, pivotally connected to the inductor, provides continuous uniform heating of the pipeline surface, while the capacitor banks are in close proximity to the inductor, which reduces energy loss. And the location of the cooling system of the inductor turns on the vehicle reduces the power of the pump for forced water supply.

Выполнение индуктирующей обмотки в виде гибкого кабеля с разъемными соединениями обеспечивает удобство его быстрого монтажа на трубопроводе большого диаметра.The implementation of the induction winding in the form of a flexible cable with detachable connections provides the convenience of its quick installation on a large diameter pipeline.

Разъемный индуктор снабжен опорными колесами для перемещения индуктора по трубопроводу и осуществления непрерывного равномерного нагрева его поверхности.The detachable inductor is equipped with support wheels for moving the inductor through the pipeline and for continuous uniform heating of its surface.

Выполнение самоходного транспортного средства с частотно регулируемым приводом вращения колес и приводом поворота рулевого колеса обеспечивает заданное равномерное движение индуктора по трубопроводу.The implementation of a self-propelled vehicle with a frequency-controlled drive of rotation of the wheels and the drive of rotation of the steering wheel provides a given uniform movement of the inductor through the pipeline.

При этом тележка снабжена устройством горизонтирования ее положения на трубопроводе, связанным через блок автоматического регулирования с приводом поворота рулевого колеса, что обеспечивает прямолинейное движение тележки по трубопроводу и стабильное положение без отклонений от вертикальной плоскости.At the same time, the trolley is equipped with a device for leveling its position on the pipeline, connected through an automatic control unit with a steering wheel steering drive, which ensures the linear movement of the trolley through the pipeline and a stable position without deviations from the vertical plane.

Датчики параметров режима нагрева выполнены в виде бесконтактных пирометров, направленных на поверхность трубопровода, один из которых установлен между витками индуктора, а второй - на его торце и соединены с блоком управления регулируемого источника переменного тока. Это позволяет оперативно в автоматическом или ручном режимах обеспечивать поддержание заданной температуры нагрева.The sensors of the parameters of the heating mode are made in the form of non-contact pyrometers aimed at the surface of the pipeline, one of which is installed between the turns of the inductor, and the second at its end and connected to the control unit of an adjustable AC source. This allows you to quickly maintain the set heating temperature in automatic or manual modes.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых на фиг.1 схематично представлено устройство для нагрева наружной поверхности трубопровода, а на фиг.2 - вид А на фиг.1.The utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 schematically shows a device for heating the outer surface of a pipeline, and in Fig. 2 is a view A in Fig. 1.

Устройство включает подвижную базу 1 с расположенным на ней регулируемым источником переменного тока 2, разъемный индуктор 3 с The device includes a movable base 1 with an adjustable AC source 2 located on it, a detachable inductor 3 s

индуктирующей обмоткой, выполненной в виде гибкого кабеля с разъемными соединениями 4, который установлен на трубопроводе 5, конденсаторные батареи 6, систему принудительного жидкостного охлаждения витков индуктора и конденсаторных батарей 7, датчики параметров режима нагрева 8, блок управления 9, соединительные кабели 10, самоходное транспортное средство 11, дизель - электростанцию (на рисунке не показана).induction coil, made in the form of a flexible cable with detachable connections 4, which is installed on the pipeline 5, condenser batteries 6, a system of forced liquid cooling of the turns of the inductor and capacitor banks 7, the parameters of the heating mode 8, the control unit 9, connecting cables 10, self-propelled transport tool 11, a diesel power station (not shown in the figure).

Устройство работает следующим образом. На трубопровод 5 устанавливают разъемный индуктор 3 на опорных колесах, на который последовательно, по частям, монтируется индуктирующая обмотка, выполненная в виде гибкого кабеля с разъемными стыковыми соединениями 4. Затем на трубопровод устанавливают самоходное транспортное средство 11, на котором смонтирован контейнер с конденсаторными батареями 6 и системой принудительного жидкостного охлаждения витков индуктора и конденсаторных батарей 7. Система принудительного охлаждения 7 включает насос для подачи охлаждающей жидкости, радиатор и вентилятор для понижения температуры охлаждающей жидкости, причем в зимнее время в качестве охлаждающей жидкости используют, например, тосол. Далее транспортное средство 11 жесткой сцепкой соединяют с индуктором 3, который, в свою очередь, кабелями 10 соединен с конденсаторными батареями 6 и системой охлаждения 7, которые кабелями соединяются с источником переменного тока 2 и блоком управления 9. В процессе работы самоходное транспортное The device operates as follows. A detachable inductor 3 is mounted on the pipeline 5 on the support wheels, on which an induction winding made in the form of a flexible cable with detachable butt joints is sequentially mounted in parts, then a self-propelled vehicle 11 is mounted on the pipeline, on which a container with capacitor banks 6 is mounted and a system of forced liquid cooling of the turns of the inductor and condenser batteries 7. The forced cooling system 7 includes a pump for supplying coolant, a radiator p and fan to lower the coolant temperature, and in the winter time as a coolant is used, such as antifreeze. Next, the vehicle 11 is connected by a rigid coupling to an inductor 3, which, in turn, by cables 10 is connected to capacitor banks 6 and a cooling system 7, which are connected by cables to an AC source 2 and a control unit 9. During operation, a self-propelled vehicle

средство 11 перемещает по трубопроводу установленное на нем оборудование и индуктор 3, в котором токи высокой частоты от источника переменного тока создают переменное магнитное поле, а оно, в свою очередь, создает в поверхностном слое металла трубы вихревые токи, нагревающие металл. При этом датчики параметров режима нагрева 8 выдают сигнал на блок управления, который в автоматическом или ручном режиме поддерживает заданную температуру поверхности трубопровода.the means 11 moves through the pipeline the equipment installed on it and the inductor 3, in which the high-frequency currents from the alternating current source create an alternating magnetic field, and this, in turn, creates eddy currents in the surface layer of the pipe metal, heating the metal. In this case, the sensors of the parameters of the heating mode 8 give a signal to the control unit, which in automatic or manual mode maintains a given temperature of the surface of the pipeline.

Частотный привод колес, привод рулевого колеса и устройство горизонтирования самоходного транспортного средства обеспечивают его прямолинейное, равномерное движение по трубопроводу с заданной скоростью и стабильное положение без отклонений от вертикальной плоскости.The frequency drive of the wheels, the steering wheel drive and the leveling device of the self-propelled vehicle ensure its rectilinear, uniform movement along the pipeline at a given speed and a stable position without deviations from the vertical plane.

Устройство было опробовано на газопроводе Бухара-Урал протяженностью 2006 км при переизоляции газопровода термоусаживающимися материалами. Устройство обеспечило стабильный нагрев трубопровода при использовании дизель-электростанции мощностью 320кВт и регулируемого источника переменного тока (преобразователя частоты) мощностью 200 кВт с номинальной частотой 2400 гц. Нагрев наружной поверхности трубопровода осуществляли от температуры окружающей среды до 130°С, производительность составила до 0,5 м/мин, при этом неравномерность нагрева поверхности трубопровода не превышала ±10°С.The device was tested on the 2006 km Bukhara-Ural gas pipeline while re-insulating the gas pipeline with heat-shrinkable materials. The device ensured stable heating of the pipeline when using a 320 kW diesel power station and an adjustable AC source (frequency converter) with a power of 200 kW with a nominal frequency of 2400 Hz. The outer surface of the pipeline was heated from ambient temperature to 130 ° C, the productivity was up to 0.5 m / min, while the uneven heating of the pipeline surface did not exceed ± 10 ° C.

Использование предлагаемого устройства позволит всесезонно наносить двух- и трехслойное термоусаживающееся покрытие, которое по своим эксплутационным характеристикам не уступает аналогичному покрытию, выполненному в заводских условиях.Using the proposed device will allow year-round application of a two- and three-layer heat-shrinkable coating, which in its operational characteristics is not inferior to a similar coating made in the factory.

Claims

1. Device for heating the outer surface of the pipeline, including an adjustable AC source located on a movable base, a detachable inductor with turns of the induction winding installed on the pipeline, condenser batteries, a system for forced liquid cooling of the turns of the inductor and capacitor batteries, sensors of the heating mode parameters, control unit and connecting cables, characterized in that the device is provided with a self-propelled vehicle mounted on the pipeline and pivotally connected to the inductor a vehicle, on which there are capacitor banks connected to the coil of the inductor, and a system for forced liquid cooling of the batteries and turns of the inductor, while the detachable inductor is equipped with support wheels, and the induction winding is made in the form of a flexible cable with detachable connections.

2. The device according to claim 1, characterized in that the self-propelled vehicle is made in the form of a trolley on wheels with a frequency-adjustable drive for rotating wheels and a steering wheel rotation drive, while the trolley is equipped with a device for leveling its position on the pipeline, connected via an automatic control unit to steering wheel drive.

3. The device according to claim 1, characterized in that the sensors of the parameters of the heating mode are made in the form of non-contact pyrometers, one of which is installed between the turns of the inductor, and the second at its end and connected to the control unit of an adjustable AC source.