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集肤电流加热技术在输油管线中的应用探讨

1集肤电流加热技术的简介

1.1集肤电流加热技术的理论分析

1.1.1集肤电流加热装置的基本形式

导线接在交流电源的一端，穿入加热管中，穿出后与管接头相接，管子本身作为电路的归路。另一端接在电源上，组成一个导线与钢管串联的回路。

1.1.2集肤电流加热基本原理

当工频交流电流通过铁磁性材料钢管时，在集肤效应，临近效应，屏蔽效应的共同作用下，产生两个重要的现象：一是电流不是均匀的流过钢管的横截面，而只是留经其中的一部分，相应地减少了钢管的有效截面积，交流阻抗显著增大；二是电流集中在钢管的内表面，外表面几乎没有电流通过，钢管自身形成很好的电绝缘结构。

1.2集肤电流加热法的电路参数

=1\*GB2⑴电流透入深度

式中－电流透入深度，cm;

－媒质电阻率，Ωcm;

－电源频率，1/s;

－媒质相对磁导率。

=2\*GB2⑵交流阻抗

式中－加热管的内径，m。

=3\*GB2⑶集肤加热管的功率

式中－单位长度穿管导线的电阻，Ω∕m。

=4\*GB2⑷功率因数

式中－单位长度加热管的阻抗，Ω∕m；

=5\*GB2⑸内集肤加热管的漏电压

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1.3集肤电流加热技术用于工业生产的几个技术问题的处理

1.3.1漏电压的技术处理

漏电压是指集肤管外壁存在的小电流在集肤管外壁电阻上产生的电位降，它于管长、电压、电流、电阻率成正比，与管径，壁厚，透入深度成反比。

=1\*GB2⑴将集肤管紧贴焊接或用管卡捆接在介质管道上；

=2\*GB2⑵并联降压线。

1.3.2使用设备和材料

=1\*GB2⑴设备SECT法的主要设备是大功率调压变压器，即次级要求有调节范围，电流必须保持在200A以上。

=2\*GB2⑵耐热电缆该电缆一要满足耐热温度要求（即要满足介质管升温和恒温要求），二要满足线芯截面面积要求。推荐使用铜芯线，且电流密度在4~5A/mm2为宜，使得整个系统中集肤管与导线的发热比基本达到4/1的最佳条件。

=3\*GB2⑶管材选择要求使用管材必须是磁性材料，可以用碳钢。

1.3.3连接件的选择

连接件的结构关键是要减小接线柱两接线端子界面间及接线端子与耐热导线线芯连接时的接触电阻，以防局部过热。

1.3.4电压降的选择

当集肤管使用在升温环境时，设计电压降最好为0.5~0.7V/m；当集肤管使用在恒温稳定环境时设计电压最好为0.3~0.5V/m。

2集肤电流伴热装置介绍

2.1集肤电流伴热装置的基本结构

集肤电流加热法电伴热装置，按其结构功能可分为：产生热量部分，电源供给部分，温度控制部分，保护装置部分。

=1\*GB2⑴产生热量部分

它是由集肤电流加热管及管内的集肤电流加热导线组成。

为了将集肤电流加热管产生的热量及时传输给被伴热的管道，提高传热效率，采用两根管间隔一定距离相互焊接一段的办法。在集肤电流加热管内设置一根集肤电流加热导线，在被伴热主管的末端，集肤电流加热管与导线相连接。

当接通电源，也就是加入一般常用频率的交流电后，电流通过集肤电流加热管内导线流到集肤电流加热管末端，再通过集肤电流加热管回到电源。些时管内由于“集肤效应”，在集肤电流加热管的内表皮产生集中的电流，并随此而产生热量，当然集肤电流加热导线自身也会产生一定热量，但80%~90%的热量是集肤电流加热管所产生。整个回路的功率因数达90%。

产生热量部分的设计及安装组数，应根据伴热管道的大小，所需保持温度，保温材料的材质，厚度等条件来决定。在输送重油时，当伴热管道在14英寸（355mm）以下时，通常只选一组，而在14英寸以上时，可选2~3组。另外，在被伴热管道上，为了连接集肤电流加热管内导线，需安装钢板制造的接线箱（接线箱或电缆接线箱），一般接线盒的间距为60~150m，电缆接线箱的间距为500~1000m。

=2\*GB2⑵电源供给部分

它是供给产生热量部分的源头，包括电源变压器，加热控制盘等主要设备。一般情况下，一个变电所的电源供给部分覆盖伴热管道最长达20km。

=3\*GB2⑶温度控制部分

它是由温度指示调节器，温度报警器，温度测定器等构成。再加热控制盘上安装了温度指示调节器，用它自动控制加热电源，使被伴热管道温度保持一定。温度报警器起温度调节器的后备仪表作用。

=4\*GB2⑷保护装置

电器系统的保护装置有防止短路用的保险丝，切断器，有防止过电流保护用的过电流继电器及差动电流继电器。伴热方面的热保护装置有温度报警器。

2.2集肤电流伴热装置的特点

⑴由于集肤电流加热管采用钢管，结构简单，牢固，因此，机械性能好，可靠性高。