УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОГРЕВА ПОДВОДНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к системе обогрева подводных трубопроводов индукционно-резистивным методом, и может быть использована в нефтегазодобывающей и нефтехимической промышленности.
Известно устройство для обогрева подводных трубопроводов, содержащее нагревательный элемент, выполненный в виде трубы из ферромагнитного материала, внутри которой изолированно от нее размещен электрический проводник, причем указанные труба и проводник подключены к выводам источника питания переменного тока. А пространство между электрическим проводником и ферромагнитной трубой заполнено жидкостью (см., например, патент GB, 1466212, кл. Н 05 В 3/40, 1977).
Наиболее близким по техническому существу является устройство для обогрева подводных трубопроводов индукционно-резистивным методом, содержащее нагревательный элемент, выполненный в виде трубы из ферромагнитного материала, внутри которой изолированно от нее, размещен электрический проводник, а пространство трубы заполнено теплопроводящим материалом, причем указанные труба и проводник подключены к выводам источника питания переменного тока (см., например, патент GB, 1206236, кл. Н 05 В 3/00, 1970).
Недостатком известного устройства является возможность попадания воды в нагреватель, что приводит к выходу нагревательного элемента из строя.
Задачей, на которую направлена заявленная полезная модель, является повышение надежности работы устройства для обогрева подводных трубопроводов и повышение тепловой стабильности устройства.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для обогрева подводных трубопроводов индукционно-резистивным методом, содержащем нагревательный элемент, выполненный в виде трубы из ферромагнитного материала, внутри которой изолировано от нее размещен электрический проводник, а пространство трубы заполнено теплопроводящим материалом, причем указанные труба и проводник подключены к выводам источника питания переменного тока, отличающееся тем, что в качестве теплопроводящего материала использован материал, обладающий герметизирующими свойствами.
Частными существенными признаками являются:
- в качестве теплопроводящего материала, обладающего герметизирующими свойствами, использован эпоксидный компаунд типа К-115;
- в качестве теплопроводящего материала, обладающего герметизирующими свойствами, использована вулканизируемая кремнийорганическая паста типа КПТ-8.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлено сечение нагревательного элемента, который содержит электрический проводник, состоящий из токопроводящей жилы 1, снабженной изоляцией 2, размещенный внутри ферромагнитной трубы 4. Пространство трубы 4 заполнено теплопроводящим герметизирующим материалом 3. В качестве теплопроводящего материала, обладающего герметизирующими свойствами, может быть
использован эпоксидный компаунд типа К-115 или вулканизируемая кремнийорганическая паста типа КПТ-8.
Питающее напряжение прикладывается таким образом, что по электрическому проводнику 1 ток течет в одном направлении, а по трубе 4 возвращается. При этих условиях сопротивление медного (алюминиевого) проводника 1 практически не отличается от сопротивления на постоянном токе. Так как относительная магнитная проницаемость стали при соответствующей напряженности магнитного поля равна 800-1000, то за счет взаимного влияния протекающих токов происходит вытеснение тока, протекающего по трубе 4, к внутренней поверхности трубы.
За счет магнитных свойств трубы 4 в ней имеет место хорошо выраженный поверхностный эффект, т.е. ток протекает не по всей толще стенки трубы нагревателя, а в тонком поверхностном слое толщиной около 1 мм. Поверхностный эффект приводит к тому, что сопротивление трубы 4 на переменном токе заметно больше, чем на постоянном. При протекании тока происходит выделение тепла в проводнике 1 и трубе 4. Обычно 60-80% тепла выделяется в проводнике 1 и только 20-40% в трубе 4. Нагревательный элемент 1 монтируется на транспортной обогреваемой трубе так, чтобы обеспечить с ней надежный тепловой контакт, например, с помощью электросварки.
В связи с развитием добычи нефти и газа со дна морей есть необходимость строительства длинных подводных обогреваемых трубопроводов.
Поскольку не исключается возможность повреждения защитных оболочек трубопровода, требуется обеспечить сохранность нагревательного элемента в случае, когда морская вода попадает на электрический проводник 1, что приводит к выходу нагревательного элемента из строя.
При заполнении пространства ферромагнитной трубы 4 теплопроводящим герметизирующим материалом 3 исключается возможность заполнения пространства трубы 4 морской водой и существенно улучшается теплопередача от электрического проводника 1 к ферромагнитной трубе 4 и трубопроводу, предназначенному для транспортировки жидкости, что позволяет снизить требования к теплостойкости изоляции проводника 1 и повысить тепловую стойкость устройства. Применение теплопроводящего герметизирующего материала позволяет предотвратить перегрев изоляции 2 и повысить к.п.д. обогрева в зонах нарушения теплового контакта между трубопроводом и нагревательным элементом.
Таким образом, предложенная модель позволяет повысить надежность нагревательного элемента устройства для обогрева подводных трубопроводов и тепловую стабильность устройства.