Описание проекта

Важно поддерживать температурный режим в процессе перекачки высоковязкой нефти и нефтяных продуктов с высокой температурой застывания, ввиду риска образования асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) на внутренней стенке трубы, что может привести к сужению рабочего диаметра нефтепровода и повышению нагрузки на двигатели магистральных насосных агрегатов.

Для снижения вязкости нефти и нефтепродуктов на сегодняшний день самым простым и употребительным способом является комбинация химического и термического методов воздействия. Наряду с добавлением химических реагентов в нефть осуществляется ее разогрев с целью предотвращения образования кристаллических структур. Наиболее распространенным методом термического воздействия является электротермия, где источником теплового воздействия является греющий кабель, либо сама труба, в случае применения индукционных нагревательных систем.

Однако существующие в настоящее время системы поддержания температурного режима нефтепровода на основе греющих кабелей не способны обеспечивать аварийный разогрев трубопровода в случае его застывания, как это позволяют сделать системы индукционного нагрева. Помимо этого, актуально повышение надежности высокочастотных индукционных нагревательных систем. Наряду с этим важно использование энергетически эффективных технологий.

В данном проекте предлагается решение проблемы, которое заключается в разработке и создании индукционной нагревательной системы с применением методов функциональной интеграции, обеспечивающих повышение надежности оборудования и управляемости процессом нагрева. Энергетическую эффективность обогрева протяженного трубопровода предлагается повысить путем применения локально-попутного способа нагрева на базе индукционной нагревательной системы с применением методов функциональной интеграции.

В связи с высокой эффективностью и управляемостью процесса нагрева локально-попутным методом индукционного нагрева актуальной стала разработка технического решения устройства, реализующего этот метод нагрева.

Автором предложено техническое решение, реализующее метод локально-попутного индукционного нагрева, представляющее собой систему, основанную на локальном индукционном нагревательном элементе, выполненном с использованием методов функциональной интеграции, и попутном нагревательном элементе в виде классического намотанного индуктора. Предлагаемое техническое решение запатентовано.

Метод функциональной интеграции основан на объединении физических параметров отдельных дискретных элементов в один целостный компонент. Так, с целью повышения надежности и улучшения массогабаритных показателей в качестве локального индукционного нагревателя был использован многофункциональный интегрированный электромагнитный компонент (МИЭК), который состоит из двух проводящих пластин, разделенных диэлектриком, образуя тем самым емкость и намотанный для увеличения индуктивности. Подробное описание многофункционального интегрированного электромагнитного компонента приведено в источнике.

Концентрация электромагнитного поля в области локального нагревательного элемента выше по отношению к попутному нагревателю из-за плотности обмотки и количества витков, по этой причине нагрев происходит более интенсивно в этой области. Участок трубопровода, нагреваемый попутным нагревательным элементом, компенсирует потери тепла.

Задачи, поставленные при разработке технического решения устройства локально-попутного способа индукционного нагрева с использованием методов функциональной интеграции, достигаются реализующей этот способ системой индукционного нагрева, содержащей источник питания, систему управления, блок коммутации, нагревательные элементы, выполненные в виде первой и второй проводящих пластин, разделенных диэлектриком, свернутых в спираль и размещенных на трубопроводе с интервалами, определяемыми температурным режимом и процессом перекачки, причем, токопроводящий индукторный кабель, размещенный на трубопроводе, соединен последовательно с концом первой токопроводящей пластины каждого нагревательного элемента, и, образуя вместе с нагревательным элементом единый нагревательный компонент, источник питания подключен через блок коммутации к началу второй токопроводящей пластины нагревательного элемента и к концу токопроводящего кабеля-индуктора каждого отдельного нагревательного компонента.

Система индукционного нагрева может также включать отдельные нагревательные компоненты, соединенные последовательно или параллельно, или содержать группы отдельных нагревательных компонентов, соединенных последовательно-параллельно или параллельно-последовательно.

Пульс