ردیابی حرارت اثر پوست چگونه کار می کند؟ راهنمای مهندسی عملی برای خطوط لوله

ردیابی حرارتی اثر پوست با اعمال جریان متناوب (AC) به یک هادی عایق که در داخل یک لوله فولادی فرومغناطیسی متصل به خط لوله اجرا می شود، کار می کند. جریان برگشتی به دلیل اثر پوسته AC روی دیواره داخلی لوله متمرکز می شود و مقاومت لوله این جریان را به گرما تبدیل می کند. گرما از دیواره لوله عبور می کند و سطح لوله را گرم می کند، به همین دلیل است که سیستم می تواند دما را در طول چندین کیلومتر خط لوله از یک نقطه تغذیه واحد حفظ کند.

ردیابی حرارت اثر پوست چیست؟

ردیابی حرارتی اثر پوست (SECT) یک روش گرمایش الکتریکی سری است که در آن خود لوله فولادی، نه کابل گرمایش، عنصر گرمایش است. یک ترانسفورماتور جریان را به یک هادی عایق داخل لوله می دهد و در انتهای آن جریان به لوله منتقل می شود و به سمت تغذیه برق باز می گردد. از آنجایی که لوله فرومغناطیسی است، جریان برگشتی در یک لایه داخلی نازک باقی می ماند و مقاومت لوله وات مورد نیاز در هر متر را تولید می کند.

این تکنیک از اوایل دهه 1970 برای خطوط انتقال نفت سنگین، کارخانه‌های شیمیایی، تأسیسات دریایی و خطوط لوله طولانی مدفون استفاده شده است، جایی که ردیابی بخار یا کابل‌های بخاری موازی به نقاط عرضه بیش از حد نیاز دارند. نام "اثر پوست" پدیده AC را توصیف می کند که در آن جریان روی سطح یک هادی متمرکز می شود. در SECT، سطح فعال دیواره داخلی لوله حرارتی است، بنابراین ضخامت دیواره لوله و جریان با هم انتخاب می شوند تا خروجی حرارتی یکنواخت در طول مسیر ایجاد کنند.

چگونه اثر پوستی گرما ایجاد می کند

تولید گرما از چهار مرحله پیروی می کند: جریان تغذیه، سفر خروجی، برگشت در پوسته داخلی لوله، و گرمایش I²R که به لوله هدایت می شود.

1. یک ترانسفورماتور قدرت جریان متناوب را به یک هادی عایق وارد می کند که از طریق لوله حرارتی تا انتهای آن می گذرد.
2. در انتهای انتهایی، جریان از هادی به لوله فولادی منتقل می شود.
3. جریان برگشتی در امتداد سطح داخلی لوله جریان می یابد زیرا اثر پوستی AC آن را روی آن لایه نازک نگه می دارد.
4. مقاومت دیواره لوله جریان را به گرما تبدیل می کند و این گرما از طریق دیواره لوله به سطح لوله هدایت می شود.

در فرکانس شبکه 50 تا 60 هرتز، عمق موثر پوست در فولاد کربنی تنها چند میلی متر است. بنابراین طراحی از دیوار لوله ای استفاده می کند که با این لایه مطابقت دارد و سطح جریانی که وات مشخص شده در هر متر را ارائه می دهد. تغییر ولتاژ تغذیه جریان و در نتیجه گرمای خروجی را تغییر می دهد.

اجزای کلیدی یک سیستم ردیابی حرارت اثر پوست

یک سیستم کامل SECT شامل پنج جزء اصلی است و هر یک تأثیر مستقیم بر قابلیت اطمینان و ایمنی دارد.

برای خطوط فرآیند با دمای بالا، عایق هادی و مواد لوله باید درجه بندی خود را تحت بار مداوم نگه دارند. سری STS-HT SANTO برای این سرویس طراحی شده است.

سیم ردیابی اثر پوست SANTO STS HT برای خطوط فرآیند با دمای بالا این سیم ردیابی اثر پوست که برای سرویس در دمای بالا طراحی شده است، عایق هادی و مواد لوله را در محدوده درجه بندی تحت بار مداوم نگه می دارد و آن را برای کاربردهای ردیابی حرارتی فرآیندی مناسب می کند. مشاهده محصول →

جایی که Skin Effect Heat Tracing منطقی است

هنگامی که خط طولانی است، نقاط عرضه محدود است، و خنک کردن محصول قابل قبول نیست، ردیابی حرارتی اثر پوست را انتخاب کنید.

• خطوط انتقال نفت سنگین طولانی که حتی در زمان خاموشی باید گرم بمانند.
• مسیرهای مدفون یا غیر قابل دسترس که در آن نصب جعبه های اتصال هر چند صد متر غیرعملی است.
• مناطق خطرناک، زیرا هادی برق در یک لوله فولادی مهر و موم شده محصور شده است. فقط تغذیه و انتهای پایانی نیاز به محفظه های ضد انفجار دارند.
• خطوط حامل سیالات با ویسکوزیته بالا یا سیالات موم ساز که به دمای جریان پایدار نیاز دارند.

از آنجایی که یک تغذیه واحد می تواند چندین کیلومتر را پوشش دهد، این سیستم همچنین مقاومت و تلفات خط در انتقال نیرو از راه دور را کاهش می دهد در مقایسه با چندین مدار گرمکن موازی در حال اجرا.

برای خطوط بسیار طولانی، ولتاژ تغذیه بالاتر جریان را برای همان گرمای خروجی کاهش می دهد و فاصله قابل دستیابی بین نقاط تغذیه را افزایش می دهد. سری STS-HV SANTO برای این وظیفه ساخته شده است.

سیم ردیابی اثر پوستی SANTO STS HV برای وظیفه ولتاژ بالا در خط طولانی این نوع ولتاژ بالا که برای مدارهای بسیار طولانی ساخته شده است، جریان را برای خروجی حرارت معین کاهش می دهد و فاصله نقطه تغذیه را افزایش می دهد. این برای تاسیساتی که در آن نقاط عرضه کمتر و طول خط طولانی مورد نیاز است مناسب است. مشاهده محصول →

اثر پوست در مقابل سایر فناوری‌های ردیابی گرما

ردیابی اثر پوست اغلب با کابل ها مقایسه می شود زیرا انتخاب به طول مدار، خروجی حرارت و تعداد نقاط تغذیه بستگی دارد.

برای یک مسیر طولانی و مستقیم، SECT معمولاً در مجموع هزینه نصب شده برنده می شود زیرا ده ها نقطه تغذیه، جعبه های اتصال و مدارهای انشعاب را حذف می کند.

ملاحظات طراحی و ریسک های تدارکات

طراحی با محاسبه تلفات حرارتی شروع می شود، نه با انتخاب محصول. دمای حفظ شده، حداقل دمای محیط، اندازه لوله، نوع و ضخامت عایق، باد و قرار گرفتن در معرض رطوبت همگی وات بر متر مورد نیاز را تعیین می کنند.

تنها پس از مشخص شدن تلفات گرما، مهندس می تواند جریان را اندازه بگیرد، افت ولتاژ را در طول مدار کامل بررسی کند و مواد لوله را انتخاب کند: فولاد کربنی برای خدمات صنعتی معمولی، فولاد ضد زنگ که در آن خوردگی یک نگرانی است.

رایج ترین مشکلات خرید مربوط به کابل نیست، بلکه مربوط به محدوده کامل است.

• محدوده ناقص: فقط لوله و هادی را مشخص می کند در حالی که مجموعه های تغذیه، پایانه های انتهایی، کنترل کننده ها و جعبه های اتصال حذف می شوند.
• گواهینامه های تایید نشده: محفظه های مناطق خطرناک باید با منطقه و گروه گاز مطابقت داشته باشند، نه فقط یک ادعای بروشور.
• سوابق تست از دست رفته: تست های مقاومت عایق و تداوم باید هر مدار ارسالی را همراهی کند.
• اسناد نصب ضعیف: فاصله گیره، شعاع خمش و ترکیب انتقال حرارت تأثیر مستقیمی بر عمر سیستم دارند.

وظایف دمای متوسط ​​بین انواع دمای بالا و ولتاژ بالا قرار دارند. سری STS-MT SANTO این محدوده عملیاتی را پوشش می دهد.

سیم ردیابی اثر پوست SANTO STS MT برای سرویس با دمای متوسط این نوع با پوشش محدوده عملیاتی دمای متوسط، وظایفی را بین سری های دمای بالا و ولتاژ بالا انجام می دهد. از خطوط طولانی با یک نقطه تغذیه تکی پشتیبانی می کند که توسط افت ولتاژ و دمای لوله محدود می شود. مشاهده محصول →

سوالات متداول

یک سیستم افکت پوست تا چه اندازه می تواند خط لوله را گرم کند؟

با یک نقطه تغذیه، چندین کیلومتر استاندارد است. حد عملی با افت ولتاژ و حداکثر دمای مجاز لوله تعیین می شود. اگر مسیر طولانی تر باشد، سیستم می تواند با نقاط تغذیه اضافی منطقه بندی شود.

آیا ردیابی حرارتی اثر پوستی در مناطق خطرناک ایمن است؟

بله، زیرا المنت گرمایش یک لوله فولادی مهر و موم شده است و هادی برق در طول خط در معرض دید قرار نمی گیرد. تغذیه برق و پایانه انتهایی باید در محفظه های دارای رتبه بندی برای منطقه و گروه گاز خاص نصب شوند.

آیا هادی خراب را می توان تعویض کرد؟

در اکثر طرح ها هادی را می توان بدون بریدن لوله حرارتی از لوله بیرون کشیده و جایگزین کرد. این یک مزیت بزرگ نسبت به عناصر گرمایش جوش داده شده یا ریخته گری است.

سیستم افکت پوست به چه نگهداری نیاز دارد؟

تعمیر و نگهداری معمول عبارت است از تست مقاومت عایق، بازرسی بصری محفظه های خوراک و انتهای پایانی، و تأیید نقاط تنظیم ترموستات. نیازی به تمیز کردن یا کالیبراسیون مجدد خود لوله نیست.

زمانی که یک خط لوله طولانی نیاز به گرما دارد و شما می خواهید نقاط منبع تغذیه را به حداقل برسانید، ردیابی حرارت اثر پوست عملی ترین پاسخ است. پروژه را با محاسبه تلفات حرارتی شروع کنید، سیستم کامل را مشخص کنید و مدارک فنی و گواهینامه های تامین کننده را تأیید کنید. برای بررسی طراحی در خط خاص خود، با تیم مهندسی SANTO تماس بگیرید .