SU955524A1 - Устройство дл нагрева текучей среды - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротермии и предназначено для подогрева текущих сред, например жидкостей, транспортируемых посредством трубопроводов, в различных технологических процессах.

Известен трехфазный индукционный электрокотел, состоящий из обечайки, двойного днища, системы водогрейных труб и обмотки. Все элементы преобразующие электрическую энергию в тепловую, выполнены из ферромагнитного металла.Трехфазная обмотка выполнена в виде стержней, расположенных в водогрейных трубах и изолированных от них. Нагрев происходит за счет вихревых токов. В пространство между стержнями обмотки и внутренней поверхностью трубы подается воздух для снятия тепла и передачи его жидкости, который затем выводится из котла. Между водогрейными трубами и обмоткой имеются большие зазоры ·

Недостатками известного устройства являются низкие КПД и коэффици-. ент мощности вследствие наличия больших зазоров и потока воздуха. Поток воздуха является плохим передатчиком тепла и при прохождении отбира ет его не только от стержня обмотки, но и от водогрейных труб, что не позволяет широко использовать устройство в промышленности. Известен также трехфазный электрокотел, содержащий несколько • трансформаторных секций, причем первичные обмотки секций имеют 10 разные группы соединений (однФ в звезду, другая - в„треугольник), а вторичные обмотки соединены по15 следовательно с вторичными обмотками соответствующей фазы другой секции. Вторичные обмотки представляют собой змеевики, по которым протекает обогреваемая жидкость. Обмотки-змеевики каждой фазы трансформаторной секции соединены параллельно коллекторами для подвода и отвода подогреваемого вещества [2] .

Для нагрева жидкости используют уравнительные токи между трансформаторами, имеющими разные схемы соединений. Регулирование нагрева в электрокотлах осуществляется при помощи переключателя путем набора определенного числа секций, изменения коэффициента трансформации или сдвига угла между напряжениями одноименных фаз разных трансформаторных секций, что вызывает изменение уравнительного тока, при этом резко снижается коэффициент мощности Системы.

В точках подачи и отвода жидкости возникает потенциал, вызывающий утечки тока, что приводит к электрокоррозии технологического оббрудования.

Установка трансформаторов требует строго определенного места в технологической схеме, что значительно усложняет ее, кроме того, наличие нескольких трансформаторных секций снижает КПД электрокотла.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для нагрева текущей среды, содердащее трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику питания, а вторичная выполнена в виде трех трубчатых змеевиков с каналом для . текущей среды, к обоим концам.которых присоединены трубопроводы, выполненные с участками,соединяющими трубопроводы с коллекторами, служащими для подсоединения к технологи- . ческим трубопроводам подачи и отвода текучей среды [3] . *

В этом устройстве из-за различной длины трубопроводов нарушено равенство сопротивлений между фазами. Трансформатор работает с перекошенной нагрузкой по фазам и в режиме, близком к режиму короткого замыкания. Наличие разных потенциалов в двух точках подогревателя способствует их выносу на технологическое оборудование и появлению токов утечек чивает применение устройства как для большим (сталь, нология ществ допускает применение материалов . удельное сопротивление которых может быть невелико (например, технология получения особо чистого каустика требует применения никелевого оборудования). Нагрев жидкости осуществляется -только в пределах вторичной обмотки - змеевика и коллектора..

Закорачивание обмоток ограни, так труб требуется материал с удельным сопротивлением титан) в то время как техполучения определенных ве45

5С

Цель изобретения - защита оборудования от токов утечки,· снижение элек-55 тродинамических усилий в месте соединения с коллектором при расположении трубопроводов параллельно по вери&нам равностороннего треугольника, и повышение эффективности нагрева.

Для достижения поставленной цели длины трубопроводов выбраны равными :между собой и большими длин змеевиков, соединяющие участки выполнены равной длины и расположены под ту- ι пым углом к трубопроводам, а между трубопроводами перпендикулярно им установлены шунтирующие перемычки, соединенные в звезду, а коллекторы электрически изолированы от технологических трубопроводов и соединены шунтирующей шиной.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - пространственное расположение трубопроводов.

Устройство содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой и с и , вторичв виде змеевика, тру4, коллекторы 5 и б, трубопроводами 3 и 4 8 и связанные с техтрубопроводами 9 и 10 ную обмртку бопроводы 3 соединенные участками 7 нологическими Шунтирующие перемычки 11 и 12 и 20 шунтирующая шина 13 соединяют трубопроводы и коллекторы.

Устройство работает следующим образом.

По трубопроводам, являющимся фазами устройства, проходит ток большой величины (порядка нескольких кА) при напряжении до десятков вольт. Основная часть тока проходит не по месту соединения трубопроводов в коллекторы, являющемуся одновременно узлом подачи и вывода жидкости, а по параллельным шунтирующим перемычкам, которые снижают силу тока в местах соединения трубопроводов. В самых шунтирующих перемычках электродинамические усилия незначительны, так как направления токов либо взаимно перпендикулярны (трубопровод-шунтирующая перемычка), либо находятся под углом 120° как в пространстве, так 40 и во времени (при трехфаэной схеме). Изменением расстояния шунтирующих перемычек относительно начала или конца вторичной обмотки змеевика можно изменять общее сопротивление электроподогревателя, а следовательно, и.силу тока, что соответственно изменяет степень нагрева. Это используется при наладке подогревателя. Трубопроводы электроподогревателя выполнены аналогично трубчатым шинопроводам, нов отличие от них снабжены теплоизоляцией.

Регулирование нагревг? осуществляется тиристорным или дроссельным регулятором по температуре жидкости на входе и выходе /автоматически по заданной программе или дистанционно изменением напряжения, подаваемого на первичную обмотку трансформатора) .В зависимости от требований технолоТического процесса и степени нагрева вещество может распределяться по трубопроводам параллельным или последовательным пото' ком.

В нормальных условиях разность потенциалов между точками 5 и 6 рав на нулю. При возникновении разности потенциалов между началом и концом вторичной цепи, например в момент залива, когда токопроводящее вещество неравномерно наполняет трубопроводы 3 и 4 , разность потенциалов создает токи утечки, вызывающие корро^!.зию оборудования.

Шунтирующая шина 13 выравнивает потенциалы, равенство длин трубопроводов также способствует этому, а выполнение длин трубопроводов больше длин змеевиков обеспечивает более равномерные нагрев и распределение, мощности.

Предлагаемое устройство, значительно увеличивает поверхность нагрева и повышает КПД. Подключение нагрузки с двух сторон вторичной обмотки трансформатора создает условия для выбора удобного расположения электроподогревателя среди другого технологического оборудования, снижает потери тепла. Поскольку вещество может проходить параллельным потоком и при соответствующем оформлении последовательным, эффективность использования тепла значительно возрастает, а производительность электроподогревателя увеличивается на 15%.

Claims (2)

1. одноименных Фг13 разных трансформаторных секций, что вызывает изменение уравнительного тока, при этом резко снижаетс  коэффициент мощности Системы. В точках подачи и отвода жидкости возникает потенциал, вызывающий утечки тока, что приводит к электрокоррозии технологического оббрудовани . Установка трансформаторов требуе строго определенного места в технол гической схеме, что значительно усложн ет ее, кроме того, наличие нескольких трансформаторных секций снижает КПД электрокотла. Наиболее близким к предлагаемому Явл етс  устройство дл  нагрева текущей среды, содердащее трехфазный трансформатор, первична  -обмотка ко рого подключена к источнику.питани  а вторична  выполнена в виде трех трубчатых змеевиков с каналом дл  текущей среды, к обоим концам.которых присоединены трубопроводы, выполненные с участками,соедин ющими трубопроводы с коллекторами, служащими дл  подсоединени  к технологическим трубопроводам подачи и отвод текучей среды З . В этом устройстве из-за различной длины трубопроводов нарушено ра венство сопротивлений между фазами Трансформатор работает с перекс иенной нагрузкой по фазам и в режиме, близком к режиму короткого замыкани . Наличие разных потенциалов в двух точках подогревател  способствует их выносу на технологическое оборудование и по влению токов утечек . Закорачивание обмоток ограничивает применение устройства, так как дл  труб требуетс  материал с большим удельным сопротивлением (сталь, титан) в то врем  как технологи  получени  определенных веществ допускает применение материа .пов. удельное сопротивление которых может быть невелико (например, тех нологи  получени  особо чистого каустика требует применени  никелевого оборудовани ). Нагрев жидкости осуществл етс  -только в пределах в ричной обмотки - змеевика и коллек тора. Цель изобретени  - защита оборуд вани  от токов утечки,-снижение эле тродинамических усилий в месте соединени  с коллектором при расположении трубопроводов параллельно по верь&нам равностороннего треугольника , и повышение: эффективности нагрева . Дл  достил ени  поставленной цел длины трубопроводов выбраны равным :между собой и большими длин змееви ков, соедин ющие участки выполнены равной длины и расположены под ту- пым углом к трубопроводам, а между трубопроводами перпендикул рно им установлены шунтирующие перемычки, соединенные в звезду, а коллекторы электрически изолированы от технологических -трубопроводов и соединены шунтирующей шиной. На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - пространственное расположение трубопроводов, Устройство содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой, вторичную обмртку 2 в виде змеевика, трубопроводы 3 и 4, коллекторы 5 и б, соединенные с трубопроводами 3 и 4 участками 7 и 8 и св занные с технологическими трубопроводами 9 и 10. Шунтирующие перемычки 11 и 12 и шунтирующа  шина 13 соедин ют трубопроводы и коллекторы. Устройство работает следующим образом . По трубопроводам,  вл ющимс  фазами устройства, проходит ток большой величины (пор дка нескольких кА) при напр жении до дес тков вольт. Основна  часть тока проходит не по месту соединени  трубопроводов в коллекторы ,  вл ющемус  одновременно узлом подачи и вывода жидкости, а по параллельным шунтирующим перемычкам, которые снижают силу тока в местах соединени  трубопроводов. В самых шунтирующих перемычках электродинамические усили  незначительны, так как направлени  токов либо взаимно перпендикул рны (трубопровод-шунтирующа  перемычка), либо наход тс  под углом 120° как в пространстве, так и во времени (при трехфазной схеме). Изменением рассто ни  шунтирующих перемычек относительно начала или конца вторичной обмотки змеевика можно измен ть общее сопротивление электроподогревател , а следовательно , и„силу тока, что соответственно измен ет степень нагрева. Это используетс  при наладке подогревател . Трубопроводы электроподогревател  выполнены аналогично трубчатым шР1нопроводам, но в отличие от них снабжены теплоизол цией. Регулирование нагревй осуществл етс  тиристорным или дроссельным регул тором по температуре жидкости на входе и выходе /автоматически по заданной программе или дистанционно изменением напр жени , подаваемого на первичную обмотку транЬформатора ).. В зависимости от требований технолоТического процесса и степени нагрева вещество может распредел тьс  по трубопроводам параллельным или последовательным потоком . В нормальных услови х разность потенциалов между точками 5 и 6 раэ на нулю. При возникновении разности потенциалов между началом и концом вторичной цепи, например в момент залива, когда токопровод щее вещест во неравномерно наполн ет трубопров ды 3 и 4 , разность потенциалов создает токи утечки, вызывающие корро ,зию оборудовани .. Шунтирующа  шина 13 в лравнивает потенциалы, равенство длин трубопро водов также способствует этому, а в полнение длин трубопроводов больше длин змеевиков обеспечивает более равномерные нагрев и распределе ние. мощности. Предлагаемое устройство, значител но увеличивает поверхность нагрева и повышает КПД. Подключение нагрузки с двух сторон вторичной обмотки трансформатора создает услови  дл  выбора удобного расположени  электроподогревател  среди другого технологического оборудовани , снижает потери тепла. Поскольку вещество мо жет проходить параллельным потоком и при соответствующем оформлении последовательным, эффективность использовани  тепла значительно возрастает , а производительность элект роподогревател  увеличиваетс  на 15%.. Формула изобретени  1. Устройство дл  нагрева текучей среды, содержащее трехфазный трансформатор, первична  обмотка ко торого подключена к источнику питани , а вторична  выполнена в виде трех трубчатых змеевиков с каналом дл  текучей среды, к обоим концам которых присоединены трубопроводы, выполненные с участками, соедин ющими трубопроводы с коллекторами, служащими дл  подсоединени  к технологическим трубопроводам подачи и отвода текучей среды, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности нагрева, длины трубопроводов выбраны равными между собой и большими длин змеевика . 2.Устройство по П.1, отличающеес  тем, что, с целью снижени  электродинамических усилий в месте соединени  с коллектором при расположении трубопроводов параллельно по вершинам равностороннего треугольника, указанные соедин ющие участки выполнены равной длины и- расположены под тупым углом к трубопроводам, а между трубопроводами перпендикул рно им установлены шунтирующие перемычки, соединенные в звезду. 3.Устройство По п.2, отличающеес  тем, что коллекторы электрически изолированы от технологических трубопроводов. 4.Устройство по ПП.1 и 2, отличающеес  тем, что, с целью защитыоборудовани  от токов утечек, коллекторы соединены шунтирующей шиной. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 417924, кл. Н 05 В 5/00, 1970. ,
2. 2. Авторское свидетельство СССР 458107, кл. Н 05 В 5/02, 1973. 3 .. Квалдин А.Б. Низкотемпературный индукционньш нагрев стали. М., Энерги , 1976, с.83-85.