Онлайн Электрик > Электронная конференция «Электроэнергетика. Новые технологии»

Дата приоритета: 29.04.2013
Код ГРНТИ: 45.41.31
Сертификат участника: Скачать
Прислать статью

Индукционные нагреватели. Перспективы и области применения

А.В.Сизоненко, ассистент
Н.В.Ткаченко, учебный мастер
Полтавский национальный технический университет имени Юрия Кондратюка
Полтава, Украина

     Борьба с асфальтосмолопарафиновыми отложениями предусматривает проведение работ по предупреждению образования отложений и их удалению.

     

     Существует несколько наиболее известных и активно употребимых в нефтедобывающей промышленности методов борьбы с АСПО:

     1. Предупреждение:

     а) использование гладких покрытий;

     б) химические:

     - смачивающие;

     - модификаторы;

     - депрессатори;

     - диспергатори;

     в) физические:

     - вибрационные;

     - действие магнитных, электрических и электромагнитных полей;

     - ультразвуковые.

     2. Удаление:

     а) тепловые:

     - горячая нефть или вода в качестве теплоносителя;

     - острый пар;

     - электропечи;

     - индукционные подогреватели;

     - реагенты, при взаимодействии с которыми проходят экзотермические реакции;

     б) механические:

     - скребки;

     - скребки-центраторы;

     в) химические:

     - разжидители.

     Но многообразие условий разработки месторождений и отличие характеристик продукции, которая добывается, часто требует индивидуального подхода и даже разработки новых технологий.

     Тепловые методы борьбы с асфальтосмолопарафиновими отложениями основаны на свойствах парафина разжижаться при температуре более высокой от 50 °С и, стекая из нагретой поверхности, освобождать ее.

     Действие высокой температуры требует применения специального источника тепла, которое может быть помещено непосредственно в зону откладывания вязких веществ или производить тепловую энергию на устье скважины.

     Одной из разновидностей депарафинизации есть употребление устройств, которые располагаются в зоне интенсивного образования парафина.

     Индукционные нагреватели предназначены для разогревания внутренней среды трубопроводов подземного и наземного размещения с целью разжижения высоковязких веществ, которые входят в состав жидкостей, которые транспортируются ими. При их приложении снижаются: вязкость транспортированной среды и уровень адгезии АСПО на внутренних стенках труб.

     Принцып работы индукционного нагревателя заключается в следующем: если проводник скрутить в спираль и концы его присоединить к источнику переменного тока, получится катушка индуктивности (индуктор) с магнитным полем, изменяющимся при изменении силы тока. Поле замыкается вокруг катушки и напряженность его зависит от силы тока и количества витков катушки.

     

     Если поместить внутри катушки металлический или иной электропроводящий предмет, в теле предмета (детали) вследствие явления электромагнитной индукции наведутся вихревые токи (токи Фуко), которые вследствие электрического сопротивления материала детали вызовут её нагрев. Эффект нагрева возрастает с ростом напряженности поля и зависит от свойств материала и расстояния катушки от поверхности детали, то есть от геометрии системы «индуктор-деталь».

     

     Наведенный ток будет создавать собственное, противоположное основному поле, что приводит к ослаблению поля в центре детали по мере удаления от поверхности внутрь нагреваемого предмета. По этой причине сила вихревых токов максимальна на поверхности предмета и понижается по направлению к центру. Это явление неравномерного распределения плотности переменного электрического тока по сечению проводника называется поверхностным эффектом (скин-эффектом).

     Расстояние от поверхности, на котором плотность наведённого тока убывает в e=2,718 раз (основание натурального логарифма), или, проще говоря, до уровня 37%, называется глубиной проникновения электромагнитного поля в материал. В слое этой глубины выделяется 86,5% энергии от вихревых токов.

     

     С ростом частоты, электропроводности и магнитной проницаемости материала глубина проникновения уменьшается, с понижением частоты поля глубина проникновения увеличивается. Наложение вихревых токов во внутренних областях предмета вызывает понижение эффективности индуктора. По этой причине особенно важно выбирать частоту поля в соответствии с габаритами нагреваемого предмета.

      Поверхностный эффект, так же, как и связанные с ним эффект близости и кольцевой (катушечный) эффект необходимо учитывать при проектировании индукторов и всех питающих их систем, чтобы избежать излишних потерь энергии и перерасхода дорогостоящих проводниковых материалов.

     Еще 10-15 лет назад основная масса выпускаемого индукционного оборудования было громоздким, водоохлаждаемым (применялась дистиллированная вода), сложным в обслуживании. Применение такого оборудования в условиях крайнего севера было экономически не целесообразно. В настоящее время, развитие силовой электроники позволяет делать компактные, не требующие дополнительного обслуживания установки индукционного нагрева, способные работать в герметичном корпусе в любое время года.

     Комплексное решение включает в себя модули:

     · Оборудование для индукционного нагрева

     · Гибкие кабеля, в термостойкой изоляции, для намотки индуктора

     · Датчики температуры

     · Автоматическая система управления нагревом. Обеспечивает высокоточный и безопасный нагрев, контроль и управление температурой горючих нефтепродуктов без участия человека вне зависимости от изменения параметров окружающей среды.

     

     Отличительные особенности индукционных систем нагрева по сравнению с другими нагревательными системами является формирование теплового поля непосредственно в проводящем теле (например, в стенке металлической трубы).

     Достоинства метода индукционного разогрева:

     1.Безопасность;

     2. Быстрота разогрева;

     3.Автоматизация;

     4.Адаптация к требованиям заказчиков;

     5.Гибкость и простота конструкции и монтажа, удобство эксплуатации;

     6.КПД на уровне 98%;

     7.Высокая экономичность.

     

     Основные области применения оборудования индукционного нагрева:

     - обработка призабойной зоны с целью увеличения нефтеотдачи

     - обработка ствола скважины для очистки АСПО и снижения динамической нагрузки на насос

     - поддержание технологических температур в продуктопроводах

     - индукционный теплообменник для нагрева продукта

     - технологический нагрев аппаратов

     - обогрев технологических емкостей, трубопроводов, приборов и арматуры

     - индукционный разогрев ж/д цистерн для интенсификации процесса слива вязких нефтепродуктов

     - факельные системы для бездымной утилизации газов

     - интенсивный разогрев замерзшего продуктопровода.

     

     

Список использованной литературы:

1. Антонова Е.О., Крылов Г.В., Прохоров А.Д., Основы нефтегазового дела: – М.: 2003.307 с.

2. Ивановский В.Н. и др. Оборудование для добычи нефти и газа. М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002.

3. Снарев А.И. Расчеты машин и оборудования для добычи нефти и газа: Учебное пособие . 2-е изд., доп. Самара: СГТУ, 2001 г. 127 с.

4. Молчанов А.Г., Чичеров А.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы”. – Москва: Недра, 1976. – 464 с.



Библиографическая ссылка на статью:
Сизоненко А.В., Ткаченко Н.В. Индукционные нагреватели. Перспективы и области применения // Онлайн Электрик: Электроэнергетика. Новые технологии, 2013.–URL: /articles.php?id=83 (Дата обращения: 30.11.2021)

Библиографическая ссылка на ресурс "Онлайн Электрик":
Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик: Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А.Н. Алюнов. - Режим доступа: http://online-electric.ru