Скин-эффект

12.11.2011

СКИН-СИСТЕМА или индукционно-резистивная система предназначена для поддержания температуры продукта, защиты от замораживания и стартового разогрева магистальных трубопроводов большой длины.
СКИН-СИСТЕМА - единственная система, позволяющая обогреть плечо трубопровода длиной до 30 км с подачей электропитания с одного конца, без сопроводительной сети и самое эффективное и экономичное решение для обогрева магистральных трубопроводов неограниченной длины с сопроводительной питающей сетью.
СКИН-СИСТЕМА - принцип действия:

В СКИН-СИСТЕМЕ применяются специальные нагревательные элементы, использующие явление скин-эффекта и эффекта близости в проводниках из ферромагнитных материалов на переменном токе промышленной частоты.

Нагревательный элемент представляет собой трубу из низкоуглеродистой стали с наружным диаметром 20–60 мм и толщиной стенки не менее 2-х мм, внутри которой располагается проводник из немагнитного материала (меди или алюминия) сечением 25–50 кв.мм. Проводник в конце плеча обогрева надежно соединяется со стальной трубой, а в начале плеча между трубой и проводником подается переменное напряжение, величина которого рассчитывается исходя из необходимого тепловыделения и длины участка обогрева.

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 тощиной 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.
СКИН-СИСТЕМА - преимущества:
Большая длина обогреваемого участка трубопровода. Это связано с тем, что токонесущий проводник большого сечения разгружен от функции тепловыделения и выпоняет фактически функцию встроенной сопроводительной цепи питания.
Запитка с одного конца. По своей природе конструкция СКИН-СИСТЕМЫ предназначена для подачи питания с одного конца обогреваемого участка.
Электробезопасность. Наружная поверхность тепловыделяющего элемента имеет нулевой потенциал относительно земли, она заземлена и полностью экранирует находящийся внутри токонесущий проводник.
Хороший тепловой контакт. Металлический тепловыделяющий элемент непосредственно приваривается к трубопроводу или прикрепляется к нему с помощью специальных элементов.
Простота монтажа. Тепловыделяющие элементы не имеют наружной электрической изоляции, которую можно повредить при монтаже.
Надежность. Прочные тепловыделяющие элементы в виде стальных труб обеспечивают механическую прочность и защиту токонесущих проводников от повреждений. Это важно для трубопроводов, проложенных под землей или под водой.

В зависимости от требуемой мощности обогрева и длины трубопровода скин-система может состоять из одного, двух или трех нагревательных элементов.
Комплексная система

«СКИН-система» поставляется и монтируется в полном комплекте, включающем:
- элементы системы обогрева
- систему контроля и управления
- систему электропитания
Система электропитания выполняется в виде комплектной трансформаторной подстанции (КТП), включающей в себя распределительные ячейки высокой и низкой стороны, специализированный симметрирующий трансформатор. КТП размещается в специализированном обогреваемом и освещаемом контейнере. Кроме того, имеется возможность оснастить КТП охранно-пожарной сигнализацией и системой охлаждения.

Тепловыделение
Рабочий диапазон температур:
-50°С ... +200°С

Электропитание
до 6 кВ ~ 50 Гц

СКИН-СИСТЕМА - конструкция:
Тепловыделяющий элемент: труба из низкоуглеродистой стали диаметром 20–60 мм с толщиной стенки 3–4 мм
Токонесущий проводник: специальный проводник, устойчивый к воздействию высокого напряжения (до 5кВ), к тепловым нагрузкам (до 200°С) и механическим нагрузкам при монтаже

Расчетное распределение температур

Пример обогрева теплоизолированного трубопровода двумя нагревательными элементами СКИН-СИСТЕМЫ с суммарной мощностью 120 Вт/м. Диаметр трубы 108 мм, t окр. возд. = –35°C.






Эффективность СКИН-СИСТЕМЫ в сравнении с другими типами нагревателей


Схема электропитания участка трубопровода, обогреваемого СКИН-системой