§ 2. Система сект

Для электрообогрева участков трубопровода большой протя­женности, до ста километров, применяют скин-систему СЕКТ (SECT).

Эта система позволяет обогревать тридцатикилометровый уча­сток трубопровода с подключением питания на одном конце устрой­ства и обогревать весь участок между перекачивающими станциями, если имеются источники тока.

В системе СЕКТ используется явление локализации вихревых токов и тепловыделение в тонком приповерхностном слое стальных труб через которые пропускается переменный ток. Рис. 5.2.

Рис. 5.2. Нагревательный элемент скин-системы СЕКТ. Переменный ток течет по всему сечению внутреннего проводника, поскольку на промыш­ленной частоте в немагнитном материале с хорошей проводимостью замет­ного поверхностного эффекта не возникает. В ферромагнитном внешнем проводнике (стальной трубе) скин-эффект ярко выражен и весь ток течет по внутреннему слою трубы толщиной около 1 мм, а потенциал наружной поверхности трубы остается практически нулевым. В силу малой толщины скин-слоя, основное тепловыделение (до 80%) происходит в стальной трубе

Греющий элемент такого устройства представляет собой трубу из углеродистой стали с наружным диаметром 20-60 мм и толщиной металла не менее 2-х мм.

Внутри стальной трубы располагается проводник из немагнит­ного материала (меди или алюминия) сечением 25-50 кв. мм в тер­мостойкой оболочке. Рис. 5.3.

Рис. 5.3. Греющий элемент системы СЕКТ. Проводник с одного конца соеди­няется со стальной трубой, а с другой стороны устройства проводник и сталь­ная труба подключаются к источнику питания переменного напряжения

Проводник с одного конца соединяется со стальной трубой, а с другой стороны устройства проводник и стальная труба подключа­ются к источнику питания переменного напряжения.

Переменный ток течет по всему сечению внутреннего немаг­нитного проводника, который хорошо проводит ток переменной частоты и практически не нагревается.

В отличие от этого, в стальной трубе ток промышленной часто­ты течет по внутренней поверхности в слое толщиной около 1 мм, а потенциал внешней поверхности практически равен нулю, что дела­ет устройство безопасным.

Из-за большого электрического сопротивления стали, основное тепловыделение свыше 80% происходит в этом тонком слое, кото­рый определяет температуру греющего элемента и мощность тепло­выделения на единице длины устройства.

Толщина слоя тепловыделения зависит от частоты тока, магнит­ной проницаемости и проводимости материала трубы. Толщина слоя уменьшается с ростом частоты тока и тем самым уменьшается элек­тробезопасная толщина и металлоемкость греющего элемента.

Греющие элементы крепятся вдоль образующих трубопровода в нижней части трубопровода или равномерно по его окружности, чтобы избежать неравномерности термических напряжений в метал­ле трубопровода.

Рис. 5.4. Скин-система с тремя греющими элементами. В зависимости от требуемой мощности обогрева и длины трубопровода скин-система может состоять из одного, двух или трех (как показано на рисунке) скин-нагревателей

Для сохранения тепла трубопровод покрывается теплоизоляци­ей. Удельная на один метр мощность тепловыделения зависит от диаметра стальной трубы, площади сечения внутреннего проводни­ка и длины обогреваемого участка.

В зависимости от требуемой мощности обогрева и длины тру­бопровода скин-система может состоять из одного, двух или трех (как показано на рисунке) скин-нагревателей. Рис.5 4.