1、1基于集肤效应的输油管网预热技术研究摘 要：因为地理条件限制，我国生产的绝大部分原油都具有高凝度、高粘稠、高蜡化三种特性，给输油的过程带来极大的限制与影响。输送过程中输送管道温度越低，原油损失、能量消耗越大，因此，我国大部分输油管道都属于保温绝热型管道。集肤效应伴热是近些年兴起的一项管道加热输送技术，其具有消耗能量小、持续时间长、可控性强、运行安全稳定等优点，目前被广泛应用于稠油与超稠油长输管道。本文着重讲述集肤效应伴热技术基本原理、系统组成及其基本功率计算方法，为其在实际应用中推广提供理论基础。 关键词：集肤效应 伴热 输油管网 功率能耗 管道运输具有运输量大、运输范围广、持续运输、运输便捷
2、、安全、经济、平稳等显著特点，同时其投资少、占地面积小、投资管理费用低且能够实现自动控制，目前被广泛应用于石油、天然气的长距离运输。由于地理位置特殊，我国生产的原油大部分都属于高凝度、高粘稠、高蜡化原油，在较高温度环境下才能保证正常运输，因此需要管道伴热技术。 传统热循环、蒸汽伴热方法需要专人监管，且相等距离下耗能高，因此未被广泛应用。管道集肤效应伴热技术是应用于石油化工等企业管道运输的一种加热伴热、保温绝热新技术、新工艺，目前主要被应用于长远距离石油化工输油管网。 2一、集肤效应伴热技术基本原理及构成 1.集肤效应伴热构成 集肤效应伴热系统主要系由：输油管道、伴热管、耐热电缆、保温层、保护外
3、壳等几个部分组成。输油管道为常规抗腐蚀管道；伴热管直径 15mm40mm，伴热管需要间断焊接于输油管道上，根据输油管道输油类型设定具体焊接距离；耐热电缆穿置于伴热管道中，在焊接好之后加设保温层与防水外壳。整个构成结构如图一： 2.集肤效应伴热技术基本原理 集肤效应伴热主要是结合“集肤效应” 、 “临近效应”两个电磁场效应而产生的伴热技术。集肤效应主要工作原理为交流电流通过输油管网（碳钢导体）时，大部分电流逐渐集中于导体表面通过而产生的一种现象；临近效应主要是指一对通过反向等电流导体之间的一种电磁现象。当输油管网一段通电，交流电流接入后通过伴热管壁时，在上述“集肤效应” 、 “临近效应”两个电磁
4、场效应作用下，电流通过路径与常规电流相异，集中于伴热管内表层通过（如图 2） ，因此，管壁集肤层导电截面面积较小，阻抗增加，同等电流作用下，管网得到较大加热功率，致使管壁升温。 二、集肤效应伴热技术特点 1.具有广泛性 集肤效应伴热技术适应性较强，能完好适应所有长、中、短距离输液钢质管道的加热与伴热，同时其具有使用限制小，能敷设于任何场所：地下、水下、架空等。同时其还具一定抗腐蚀性，适用于条件恶劣地方：3港口、化工场所、高原等地方。 2.使用过程安全可靠、安装维护简单 伴热管材质为钢材，具有高强度、密封性优良，对设置于其中的耐热电缆起到良好保护作用，同时从集肤效应原理中我们可以知道，集肤效应自
5、体会形成绝缘结构，电流不会传导至输送钢管及伴热管外部，运行过程安全、可靠。在安装的过程中，所有的输油管道均设置接地装置，保证输油管网始终为零电位，不会在运行、维护、检修过程中发生伤人意外。 伴热管的焊接是整体焊接于输油管表面，安装过程简单方便，操作时间短、可控性强。在维护、检修过程方便，对于问题部位可以直接更换伴热管，对输油管道整体影响小，不影响输送过程。 3.相对于传统加热方法经济效益高且稳定 随着输油管道距离日益增长，相同距离内耗能大小成为众多加热方法对比指标之一。传统热循环、蒸汽伴热耗能大概为 17001900kg/km，采用集肤效应伴热耗能则只需要 200300kg/km，具有强烈对比
6、性。集肤效应伴热是近些年兴起的一种等温加热法，加热速度快、效率高，整个加热过程稳定，不会出现首尾温度不同或局部过热等情况。对于长距离管道，集肤效应伴热方法只需要根据具体距离提高加热电压即可。 传统热循环、蒸汽伴热方法需要专人监管，防止运行过程中出现问题，而集肤效应伴热方法则不需要专人值班看守，减少操作人员，提高经济效益。 4.发展自动化、预制化 4对于伴热管的控制可以利用温度传感器实现，温度传感器与数字处理器结合即可实现计算机远程控制，自动化触手可及，还能保证温度控制精准度与调节准确性。基于伴热管直接焊于输油管道外表，外面设置保温层与保护外壳，整个过程均可在制造厂内进行预制加工，施工方便，还能
7、保证整个工程质量。 三、集肤效应伴热工程计算方法 1.输油管网每米散热功率 四、结束语 集肤效应伴热技术应用于输油管网经大量实证证明，均取得良好运行效果及经济效益，社会反响普遍较好。特别是针对中长距离输送管道，其能够较好解决传统加热方法导致的首尾温度不一、局部温度过高等问题，同时，后期加入温度传感器与数字处理器既能实验远程自动化温控，可行性及发展前景广阔，值得在实际应用中进行大力推广。 参考文献 1常瑞增.集肤效应电伴热系统在码头输油管线上的应用J.港工技术，2011，48（5）：47-49. 2王辉，邹军，刘颖等.稠油井集肤效应电加热采油技术J.中国科技信息，2012， （12）：48，57. 3陈清伟，邱望标，陈伟兴等.基于 ANSYS 的集肤效应分析J.贵州科学，2012，30（1）：58-62. 4刘莉峰，刘文智.集肤效应电伴热在渤海某油旺高凝混输海管中的应用J.船舶标准化工程师，2011，44（5）：47-52. 55顾凯.集肤效应伴热系统应用浅析J.科协论坛（下半月） ，2011， （6）：94-95.
