УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБОПРОВОДА

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.
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.
К недостатками устройства относятся невозможность получения температуры нагрева более 100°С и работы на трассе магистрального трубопровода в зимних условиях.
Известно устройство для нагрева рабочего участка наружной поверхности трубопровода методом теплового излучения от нагревательных элементов в керамических оболочках (ОАО «Курганмашзавод». Рекламный
проспект «Комплекс машин для капитального ремонта наружной изоляции магистральных нефтегазопроводов в условиях траншеи»).
Недостатком такого устройства является повышенная тепловая инерционность и, как следствие, неравномерность нагрева поверхности трубопровода.
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.
Недостатком данного комплекса является наличие существенных потерь энергии между индуктором и конденсаторной батареей, а также невозможность его использования для непрерывного нагрева поверхности
трубопроводов больших диаметров (до 1420 мм) со стабильностью нагрева ±10°С, в частности, при переизоляции участков трубопроводов термоусаживающимися материалами.
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.
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
индуктор снабжен опорными колесами, а индуктирующая обмотка выполнена в виде гибкого кабеля с разъемными соединениями.
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.
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.
Выполнение индуктирующей обмотки в виде гибкого кабеля с разъемными соединениями обеспечивает удобство его быстрого монтажа на трубопроводе большого диаметра.
Разъемный индуктор снабжен опорными колесами для перемещения индуктора по трубопроводу и осуществления непрерывного равномерного нагрева его поверхности.
Выполнение самоходного транспортного средства с частотно регулируемым приводом вращения колес и приводом поворота рулевого колеса обеспечивает заданное равномерное движение индуктора по трубопроводу.
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.
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.
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.
Устройство включает подвижную базу 1 с расположенным на ней регулируемым источником переменного тока 2, разъемный индуктор 3 с
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).
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
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.
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.
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.
Использование предлагаемого устройства позволит всесезонно наносить двух- и трехслойное термоусаживающееся покрытие, которое по своим эксплутационным характеристикам не уступает аналогичному покрытию, выполненному в заводских условиях.