УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОДОГРЕВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ВИХРЕВЫМИ ТОКАМИ

Полезная модель относится к электротехнике и системам электрического обогрева, а именно может быть использована для обогрева трубопроводов, запорной арматуры, резервуаров и т.д.
Известна теплогенерирующая труба [US 3515837 A, 02.06.1970 г.], содержащая по п. 1 вырабатывающую теплоту трубу, имеющую расположение в первичном контуре электрического проводника, подключенного к источнику питания переменного тока и вставленного, по меньшей мере, в одну трубу из ферромагнитного металла по всей его длине в электрически изолированной отношении от внутренней стенки, трубы и вторичный контур, состоящий из, по меньшей мере, одной трубы из ферромагнитного металла и по меньшей мере одного проводника, имеющий сопротивление как можно более низкой и соединительные концы указанной трубы, вторичного переменного тока, индуцированного во вторичном контуре с помощью первичного тока, сосредоточены на внутренней стенки указанного трубы за счет скин-эффекта при удовлетворении отношения, выраженные уравнений, S=5030 LF, где S является глубина проникновения (см.) тока, протекающего в трубе из ферромагнитного металла за счет скин-эффекта, p сопротивление (КЛ-см.) из материала указанной трубы, и магнитная проницаемость, F является частота (циклов/сек.) указанного трубы, D представляет собой внутренний диаметр (см) из указанных труб и L является длиной (см.) указанного трубу, посредством чего труба нагревается за счет протекающего по внутренней стенке за счет скин-эффекта и наружной поверхности части указанной трубы, вторичный ток генерирует тепло без значительного количества электрического тока через него.
Недостатком данного изобретения является невозможность контролировать температуру теплогенерирующей трубки, вследствие чего может произойти перегрев нагреваемого объекта.
Известен также обогреваемый трубопровод [RU 93130 U1 МПК F16L 53/00, опубликованная 20.04.2010], содержащий по п. 1 обогреваемый технологический трубопровод и проложенную совместно с ним нагревательную трубку, выполненную из ферромагнитного материала, с токовым проводником, подключенным одним концом к источнику переменного тока, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной нагревательной трубкой из ферромагнитного материала, образующей пару с первоначальной ферромагнитной нагревательной трубкой, а токовый проводник протянут через дополнительную нагревательную трубку, при этом к источнику переменного тока подключены оба конца токового проводника. По п. 2 обогреваемый трубопровод по п. 1, отличающийся тем, что нагревательная трубка выполнена прерывистой.
Недостатком данного изобретения является невозможность контролировать температуру теплогенерирующей трубки, вследствие чего может произойти перегрев обогреваемого объекта.
Задачей изобретения является создание системы электрического обогрева технологических объектов вихревыми токами, при осуществлении которой достигается результат, заключающийся в возможности регулирования температуры нагреваемого объекта в заданном интервале.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для электрического обогрева технологических объектов вихревыми токами, содержит источник питания переменного тока, по меньшей мере, одну нагревательную трубку, выполненную из ферромагнитного материала, внутри которой протянут проводник, концы проводника соединены с выходами коммутирующего устройства, а входы коммутирующего устройства с источником питания переменного тока, управление коммутирующим устройством осуществляется системой управления, содержащей, по меньшей мере, один датчик температуры и блок управления, в зависимости от геометрии обогреваемого объекта и количества нагревательных трубок проводник может быть разбит на участки и скреплен соединительными муфтами, которые могут быть расположены в протяжных коробках.
На фиг. 1 - изображен контур электрического обогрева, содержащий источник питания и нагревательную трубку.
На фиг. 2 - изображена простая структурная схема системы управления электрическим обогревом.
На фиг. 3 - изображена система электрического обогрева трубопровода.
На фиг. 4 - изображена система электрического обогрева резервуара.
На фиг. 3, 4 условно показано крепление система электрического обогрева технологических объектов вихревыми токами на различных объектах (трубопроводе и резервуаре), подлежащих обогреву.
Устройство для электрического обогрева технологических объектов вихревыми токами содержит, по меньшей мере, одну нагревательную трубку 1 выполненную из ферромагнитного материала (фиг. 1, 3, 4). Длина нагревательной трубки 1 может быть различна и зависит от параметров обогреваемого объекта, например длины трубопровода или геометрий обогреваемого объекта. Внутри нагревательной трубки 1 протянут проводник 2, служащий для протекания тока (фиг. 1, 3, 4). Концы проводника 2 соединены с выходами коммутирующего устройства 3. Входы коммутирующего устройства 3 соединены с источником питания 4 переменного тока, таким образом, обеспечивается включение или отключение системы электрического обогрева. Управление коммутирующим устройством 3 осуществляется системой управления, включающей в себя, по крайней мере, один датчик температуры 5, блок управления 6 (фиг. 2). Датчик температуры 5 может устанавливаться на поверхность трубопровода 7, резервуара 8 или на любую другую обогреваемую поверхность объекта, для определения ее температуры (фиг. 3, 4). Датчик температуры 5 соединен с блоком управления 6, например кабелем или по радиосигналу. Таким образом, система управления включает в себя устройства, которые измеряют показания (датчик температуры 5), устройство которое анализирует (блок управления 6) и выдает сигнал на замыкание или размыкание коммутирующего устройства 3. Для уменьшения трения при протягивании проводника 2 через нагревательные трубки 1 при большом их количестве или сложной геометрии обогреваемого объекта, могут быть применены протяжные коробки 9 и соединительные муфты 10 (фиг. 3, 4), обеспечивая разбиение проводника 2 на участки меньшей длины, тем самым, облегчая монтаж системы электрического обогрева.
Устройство электрического обогрева технологических объектов вихревыми токами работает следующим образом.
При уменьшении температуры окружающего воздуха происходит потеря тепла обогреваемого объекта. Вследствие чего температура обогреваемого объекта уменьшается, например трубопровода 7 или резервуара 8. Датчик температуры 5, установленный на поверхности обогреваемого объекта (рис. 3, 4), передает данные в блок управления 6, который их анализирует и выдает сигнал на замыкание или размыкание коммутирующего устройства 3. При замыкании коммутирующего устройства 3, проводник 2 соединен с источником питания 4 переменного тока, вследствие этого по проводнику 2 начинает течь электрический ток. В результате протекания электрического тока по проводнику 2, расположенного в нагревательной трубке 1, внутри нагревательной трубки 1 возникают вихревые токи. Так как нагревательная трубка 1 выполнена из ферромагнитного материала, например сталь марки ст3, вихревые токи распределены преимущественно на ее внутренней поверхности. На наружной поверхности электрический потенциал равен нулю и нагревательную трубку 1 можно заземлить. Толщина слоя, по которому распределены вихревые токи, определяется по формуле:
o
где δ - толщина слоя, мм; µ - магнитная проницаемость вещества, Гн/м; µ - магнитная постоянная, Гн/м; σ - удельная электрическая проводимость, См/м; f - частота сети, Гц.
В результате вихревых токов нагревательная трубка 1 нагревается и передает тепло обогреваемому объекту. Температура обогреваемого объекта увеличивается и, достигнув нужного значения, блок управления 6 выдает сигнал на размыкание коммутирующего устройства 3. Таким образом, происходит контроль температуры обогреваемого объекта, для предотвращения его перегрева.