УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к области строительства трубопроводов и может быть использована для нагрева протяженных участков наружной поверхности линейной части магистральных трубопроводов перед нанесением полимерного защитного покрытия или при ремонте отдельных участков и изоляции сварных стыков, а также для нагрева нанесенных термоусаживающихся оберток и манжет.
Известны установки для нагрева наружной поверхности трубопровода или нанесенного на него покрытия методом теплового излучения от расположенных внутри кольцевого разъемного корпуса электрокерамических нагревателей («Установка для нагрева трубы», ОАО «Курганмашзавод», www.kmz.ru) или от воздушных ТЭНов («Установка УНТ-1400», OOO НИЦ «Поиск», www.srcpoisk.ru). Недостаток таких установок заключается в значительных габаритных размерах и массе, недостаточной интенсивности нагрева, большой тепловой инерционности нагревателей и, как следствие, сложности регулирования температуры нагрева и невозможности мгновенного прекращения и возобновления процесса нагрева при остановах и пусках технологических процессов, а также в значительных тепловых потерях на нагрев окружающего воздуха.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип является облучатель, имеющий блок инфракрасных (ИК) излучателей с
параболическими отражателями, и привод его перемещения вдоль трубопровода, входящие в состав установки для нанесения изоляционного ленточного мастичного покрытия на трубопровод (RU 2151942, F 16 L 1/10, опубл. 27.06.2000). Облучатель представляет собой цилиндрический корпус, в котором равномерно по периметру размещены ИК-излучатели с параболическими отражателями.
Недостатком облучателя является низкая мощность теплового потока ИК-излучателей с единицы излучающей поверхности, что требует применения излучателей больших габаритов либо увеличения их количества.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в снижении теплопотерь, повышении скорости нагрева поверхности трубы и качества усадки защитных покрытий за счет обеспечения равномерности температурного поля нагреваемой поверхности.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для нагрева поверхности трубопровода или нанесенного на нее полимерного покрытия, состоящем из цилиндрического корпуса, снабженного равномерно размещенными по периметру корпуса параллельно его оси нагревательными элементами с отражателями, согласно полезной модели, нагревательные элементы выполнены в виде линейных излучателей полного спектра излучения.
Кроме того, корпус дополнительно снабжен экраном, а каждый линейный излучатель с отражателем снабжен футляром, при этом линейные
излучатели размещены по периметру корпуса в несколько рядов со сдвигом друг относительно друга.
Выполнение нагревательных элементов в виде линейных излучателей полного спектра излучения, например, галогенных, электродуговых и т.п., с отражателями обеспечивает высокую интенсивность излучения, что, по сравнению с ИК-излучателями, позволяет при одинаковой мощности снизить габариты и массу нагревательных элементов, а также всего устройства, и упростить его конструкцию. Для обеспечения равномерности температурного поля нагреваемой поверхности линейные излучатели могут быть размещены по периметру корпуса в несколько рядов. При движении устройства вдоль трубы тепловые потоки от каждого нагревательного элемента проецируются на поверхность нагрева и перекрывают друг друга за счет смещения нагревательных элементов в каждом последующем ряду. Это увеличивает в несколько раз скорость нагрева поверхности трубопровода за счет высокой температуры линейных излучателей, снижает теплопотери, обеспечивает однородность температуры по всей нагреваемой поверхности и позволяет регулировать мощность теплового потока, что особенно важно при нагреве полимерного защитного термоусаживающегося материала. При использование линейных излучателей не тратится время на прогрев устройства, и при отключении питания тепловое воздействие на нагреваемую поверхность прекращается. Поскольку тепловая «инерция» отсутствует, то обеспечивается возможность автоматического поддержания заданных параметров нагрева. Применение футляров на линейных излучателях с
отражателями и экрана на корпусе устройства снижает теплопотери и защищает нагревательные элементы от воздействия окружающей среды.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется на представленных чертежах. На фиг.1 изображен общий вид устройства на трубопроводе, на фиг.2 показан вид А на фиг.1: поперечный разрез устройства.
Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, выполненного, например, из двух соединенных шарнирно полуцилиндров, при этом один из них для удобства монтажа может быть выполнен разъемным. По периметру корпуса 1 равномерно закреплены нагревательные элементы - линейные излучатели полного спектра 2 с отражателями 3. Каждый линейный излучатель с отражателем может быть снабжен футляром 4, а корпус 1 может быть выполнен со светотеплоотражающим экраном 5. Нагревательные элементы могут быть размещены по периметру корпуса в несколько рядов. Для контроля температуры нагреваемой поверхности в корпусе установлен пирометрический датчик 6. Для перемещения по трубопроводу 7 устройство выполнено с эластичными роликами 8 и 9, исключающими повреждение полимерного покрытия в процессе его нанесения и усадки. Электропривод 10 выполнен реверсивным, с плавной регулировкой скорости перемещения в обоих направлениях и связан с корпусом через шарнирное рулевое устройство 11.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Корпус 1 монтируют на трубопроводе 7, обеспечивая одинаковый зазор между корпусом устройства и трубопроводом.
Для перемещения устройства включают электропривод 10, выполненный реверсивным с плавной регулировкой скорости перемещения в обоих направлениях. В процессе движения рулевое устройство 11, управляемое с пульта управления, позволяет стабилизировать положение нагревательного устройства на верхней образующей трубопровода. Для удобства выполнения работ, связанных с изоляцией сварных стыковых швов, а также для уменьшения вероятности порчи роликами 8 остывающего покрытия они вынесены на штангах за корпус устройства.
За счет выполнения нагревательных элементов в виде линейных излучателей полного спектра, например галогенных, создаются направленные мощные тепловой и световой потоки, позволяющие быстрее нагревать именно поверхности покрытия или трубы. Температура нагрева поверхности может регулироваться за счет скорости движения устройства и электронного регулятора мощности накала нагревательных элементов, связанного с пирометрическим датчиком 6 контроля температуры. Кроме того, предусмотрено автоматическое поддерживание заданной температуры.
Опытный образец устройства был опробован при выполнении работ на трубопроводе диаметром 1020 мм при нагреве термоусаживающейся обертки Терма-40 покрытия на основе мастичных лент, при доусадке покрытия горячего нанесения Терма-СТМП, а также для подогрева поверхности трубопровода перед нанесением покрытий горячего нанесения и термоусаживающихся стыковых манжет. В устройстве для нагрева трубопровода были использованы осветительные прожекторы с линейными
галогенными излучателями. Температуру контролировали пирометрическим датчиком, например, модели Thermalert MIC. После нагрева и усадки покрытия оно полностью повторяло контур трубы или основного (мастичного) покрытия и наблюдалось выступание клеевого слоя за кромку ленты, что является признаком качественного нанесения покрытия. При проведении испытаний на диэлектрическую сплошность и адгезию покрытия к металлу трубы и витков покрытия в зоне нахлеста были получены нормативные показатели.
Предлагаемое устройство может быть использовано для нагрева поверхности металла участков трубопроводов, удаления влаги и наледи с поверхности трубопроводов, для изоляции сварных стыков, высококачественной термической усадки нанесенных покрытий, оберток и манжет.