一、概述
    管道集膚效應電伴熱(加熱)技術(shù)是近年來(lái)出現的一種新的金屬管道加熱方法，是大型石油化工等企業(yè)熱輸管道加熱保溫的新技術(shù)、新工藝，國外簡(jiǎn)稱(chēng)為“SECT法”。此種加熱技術(shù)具有效率高，適應所有長(cháng)、中、短距離金屬輸液管道的伴熱和加熱，而且具有安全可靠，安裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于各種不同性質(zhì)的液態(tài)物質(zhì)的管道運輸中。
    集膚效應電伴熱在我國也已廣泛應用。大慶油田在1974年采用該技術(shù)進(jìn)行油井清蠟和集油管線(xiàn)的加熱保溫，并取得一定成果。遼河油田設計院將集膚電流法列入1979~1985年科研規劃中，并在油井防噴管和排污管上采用集膚電流加熱法，取得顯著(zhù)的經(jīng)濟效果。玉門(mén)石油管理局老君廟綜合采油三隊在加熱量油分離器殼體和裝球筒上采用了集膚效應加熱法。
    現在各大油田油井降粘、清蠟，石油化工管道長(cháng)距離管線(xiàn)上集膚電流法已廣泛應用。本公司依靠長(cháng)期的電伴熱技術(shù)儲備和實(shí)踐，現以成熟的產(chǎn)品設計，完善的系統安裝，為用戶(hù)提供安全可靠的伴熱裝置。每個(gè)集膚效應伴熱裝置由公司設計，制造，安裝。

二、裝置構成
    管道集膚效應伴熱技術(shù)裝置，基本上由變壓器、加熱電源、輸液管、伴熱管和集膚電纜、保溫層、保護外殼等部分組成。加熱電源分工頻和中頻加熱電源兩種；輸液管和伴熱管為普通鋼管，伴熱管直徑為15-40mm，間斷的焊接在輸液管上；伴熱電纜穿在伴熱管中，外面是保溫層和保護外殼。
結構圖：

三、工作基本原理
    當交變電流經(jīng)電纜通過(guò)伴熱管壁時(shí)，在集膚效應和鄰近效應的作用下，電流不是均勻沿著(zhù)管壁流動(dòng)，而是集中在伴熱管內表層通過(guò)，在管壁電阻的作用下，通過(guò)電流發(fā)熱，經(jīng)傳導使輸液管溫度升高，而伴熱管外表面電壓、電流為低，自身形成絕緣結構，使液體在管道內得到安全可靠地輸送。
    伴熱管道末端及中間有可靠接地，以防止產(chǎn)生靜電或感應電，以確保管內液體的安全輸送集膚效應伴熱與管道陰極保護可同時(shí)進(jìn)行。集膚效應電伴熱系統產(chǎn)生焦耳熱主要來(lái)自于三部分：
    1、加熱管上通電流時(shí)，加熱管上發(fā)出的熱。此熱量是集膚電伴熱系統的主要熱量來(lái)源。   
    2、加熱管內部電纜產(chǎn)生的熱。
    3、加熱管內磁滯損耗產(chǎn)生部分熱。
    在一個(gè)集膚效應裝置中，絕緣導線(xiàn)穿過(guò)具有強磁性的鋼管并與鋼管尾端相連接，鋼管的首端與絕緣導線(xiàn)分別接電源的低線(xiàn)和相線(xiàn)，施以工頻或中頻交流電壓，電流通過(guò)導線(xiàn)和鋼管形成回路產(chǎn)生焦耳熱。由于鋼管的尺寸、材質(zhì)、交流電頻率之間存在一定的關(guān)系，交流電并非均勻地流經(jīng)鋼管截面，而是集中流過(guò)自其內表面起的某一深度內，電流密度按指數規律減少，在鋼管外表面電壓電流幾乎為低，很安全。因此可以將鋼管直接焊接在輸送管上，使之成為高效熱源。鋼管產(chǎn)生的熱量通過(guò)焊縫及導熱膠泥迅速傳給輸送管，起到伴熱作用。
    由于鋼管管與輸送管相焊接，導熱很好，使鋼管管與輸送管之間溫差在5-10℃以?xún)�，為了防止管道帶靜電及感應干擾，每隔一定距離在鋼管設有接地，當一根鋼管發(fā)熱量不夠時(shí)，可按二根或多根設計。

四、集膚效應伴熱電纜的特點(diǎn)
    1、抗拉強度、抗機械損傷能力高；  
    2、耐熱溫度高:很高耐熱溫度為360度；
    3、發(fā)熱功率大:≥100W/m;越泵加熱部分功率≥350W/m； 
    4、節能效果好，與普通加熱電纜相比節能達35% 。    

              
五、技術(shù)特點(diǎn) 
1、適應性強
    適應所有長(cháng)、中、短距離金屬輸液管道的伴熱和加熱，適用于管道的不同敷設方式和任何場(chǎng)所，如：地下直埋、水下、地面架空；適用野外或礦場(chǎng)、工廠(chǎng)、易燃易爆場(chǎng)所。伴熱管的發(fā)熱量，根據計算，單根很大發(fā)熱量為150W/m，并可根據輸液管的溫度要求，設計伴熱管的根數和運行電壓，很多可以安裝6根伴熱管。
2、功率密度大、伴熱溫度高
    集膚效應伴熱系統有效維持溫度可達230℃，單根很大發(fā)熱量為150W/m。
3、實(shí)現分段預制、維修方便
    可根據流程或輸液管段結構，將伴熱管廠(chǎng)內預制或現場(chǎng)分段預制加工，接頭采用焊接套管方式連接，與輸油管焊接、安裝在一起。外面加上保溫層和保護殼，既方便施工，又容易保證工程質(zhì)量。如因流程管段故障或需更換閥門(mén)，只要把需要更換部分兩端的接頭拆開(kāi)，將伴熱電纜抽出,即可更換部件。無(wú)需整體拆損保溫和管件。
4、安全可靠、安裝維修方便
    集膚效應伴熱電纜外管采用鋼管，強度大、密封嚴，有較好的保護作用。芯線(xiàn)采用電阻合金材料，絕緣層采用耐高溫的氟聚四氟塑料，由于集膚效應自身形成絕緣結構，，使伴熱管外表面和輸液管不帶電.輸液管每千米左右做一安全接地，接地電阻不大于4Ω，保證輸液管始終是低電位，做到安全可靠。與其它電伴熱方式比較，集膚效應熱方式維護檢查方便，其正常運行時(shí)幾乎沒(méi)有維護保養工作量。

5、節約能源，加熱效率高
    集膚效應電伴熱屬于等溫加熱法，不會(huì )出現局部過(guò)熱現象，隨著(zhù)管輸距離的加長(cháng)提高加熱電壓即可，加熱效率高。與蒸汽伴熱相比較；集膚效應的伴熱耗能為23lkg/km標煤。采用熱循環(huán)或蒸汽伴熱耗能為1813kg/km標煤。
6、自動(dòng)化控制
    （1）實(shí)現溫度完善的控制功能：數字溫度閉環(huán)、短路保護功能、過(guò)流保護功能、斷路保護功能。
    （2）軟關(guān)斷軟啟動(dòng)：很大限度地減少對器件的沖擊，延長(cháng)器件使用壽命；
    （3）靈活的操作方式：數碼顯示，方便實(shí)現人機對話(huà)；
    （4）網(wǎng)絡(luò )化設計：實(shí)現遠程無(wú)線(xiàn)報警、遠程無(wú)線(xiàn)控制。
集膚伴熱與其它伴熱方式的比較： 

    從表中可以看出，電熱帶和MI電纜這兩種方法較適應局部伴熱和短距離伴熱，如對閥們、閥件、旁通、短節和站內短管線(xiàn)等的加熱和伴熱。對于中、長(cháng)距離的管線(xiàn)伴熱，由于單根伴熱電纜功率較小、電源供電點(diǎn)較多，一旦發(fā)生問(wèn)題，維修較困難，要將所有的保溫層去掉才能更換其電纜。而集膚效應伴熱適用于中長(cháng)距離各種口徑管線(xiàn)的伴熱，它的優(yōu)點(diǎn)是：伴熱功率大、電源供電點(diǎn)少，傳熱效果好，維修方便。因此在各種管線(xiàn)集輸中得到了非常廣泛的應用。
    對于長(cháng)輸管線(xiàn)的溫度監控，報警，可通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )SMS短信的方式進(jìn)行數據傳輸，具有數據傳輸可靠，組網(wǎng)容易，費用低廉，系統可擴展性強等特點(diǎn)。集膚效應伴熱是當前離散遠程數據傳輸的理想解決方案。

六、應用范圍  
    根據管道中液體的物性不同，要求管道內維持的溫度也不同，工頻集膚效應管道伴熱技術(shù)主要應用于管道的伴熱和管道內液體或已凝固介質(zhì)的加熱、熔化或間歇輸油的管線(xiàn)。該技術(shù)的適應范圍主要用于下列輸液管道： 
    1、用于防凍型管道的伴熱,輸氣管線(xiàn)含有飽合蒸汽，要求維持溫度不低于6℃。
    2、用于常溫時(shí)為凝固狀態(tài)，輸送時(shí)管道維持溫度不低于50℃的流質(zhì)中。這類(lèi)流質(zhì)只有加熱到一定溫度時(shí)才能變成液態(tài)可以輸送。如運輸巧克力、牛奶等。
    3、要求管道維持溫度為50～l00℃，在常溫下為固態(tài)或粘度很高，難以流動(dòng)，但加熱到一定溫度后又易于流動(dòng)物質(zhì)的管輸，可采用集膚效應伴熱，防止管線(xiàn)降溫和管道停輸再啟動(dòng)。如：稠油、高凝油、燃料重油、煤焦油、蠟等的集輸。
    4、要求維持高溫，溫度高于100℃而低于150℃的輸液管道，如硫磺必須加熱l30～140℃時(shí)，才能變成液態(tài)，易于輸送。
    5、要求等溫伴熱的管線(xiàn)，如管線(xiàn)距離較長(cháng)，起輸溫度不易太高的介質(zhì)輸送。
    6、間歇輸送的高凝點(diǎn)介質(zhì)或粘稠介質(zhì)，如：碼頭燃料油間歇裝車(chē)、船,管線(xiàn)不用掃線(xiàn)，可直接再啟動(dòng)等。

七、管道集膚效應加熱法對輸油工藝的影響
    用電加熱取代蒸汽伴熱乃至取代加熱爐加熱，可以使很長(cháng)的管線(xiàn)實(shí)現均勻的外伴隨加熱，并能準確地控制油溫。這種加熱保溫方式將對輸油工藝帶來(lái)如下影響。
1、取消反輸工藝及設施
    當管線(xiàn)停止正輸時(shí)，可以使油品靜止在管道中，用電熱保溫，以便再輸時(shí)可直接起動(dòng)。如果停輸時(shí)間很長(cháng)，可先不必通入電熱保溫而任其冷卻乃至凝固，待起輸前通電加熱至輸油溫度再重新起動(dòng)。對于反復停輸的管道，這可以節省反輸的大量動(dòng)力消耗、設備損耗，取消了反復的所有設施，從而降低建設費用和運行費用。
2、泵站不必考慮雙電源，可以降低負荷等級
    由于即使油品在管道中凝固也不要緊，所有泵站輸配電的設計可不必考慮雙電源，降低負荷等級，從而簡(jiǎn)化了設計，降低了建設和運行費用。
3、理想的清蠟措施
    伴隨電加熱首先加熱的是輸油管本身，又由輸油管自外向內將熱傳導給油品，它本身就可以成為一種理想的清蠟措施。由于即使油品凝固了也能重新加熱起來(lái)，因此不必擔心因事故引起管道的停輸、堵塞。從而可以較從容地處理事故。
4、延長(cháng)管道的允許停輸時(shí)間
    對于需要反輸的管道，允許的停輸時(shí)間越長(cháng)，反輸的時(shí)間也就越少，從而大大減少反輸的動(dòng)力消耗和設備損耗。一條管線(xiàn)的敷設環(huán)境各異，在穿越河流和山區、沼澤地敷設及其它的某些局部管段，管道散熱量大，允許停輸時(shí)間相對短，從而限制了整個(gè)管線(xiàn)的允許停輸時(shí)間。如果在這些局部地段配上電熱，在管道停輸時(shí)通電保溫，延長(cháng)這些地段的允許停輸時(shí)間，從而就延長(cháng)了整條管線(xiàn)的允許停輸時(shí)間。同節省下的反輸動(dòng)力消耗相比，上述局部地段電加熱保溫所消耗的動(dòng)力是很少的，顯然有經(jīng)濟意義。
5、泵站站內管線(xiàn)電熱化
    目前泵站站內管線(xiàn)的蒸汽伴熱或熱水伴熱的設計，在一定程度上存在著(zhù)盲目性。在實(shí)際運行中，有許多時(shí)間是未必需要伴熱的，因加熱效率很低，用于伴熱的熱水爐也不是利用余熱。目前的水處理措施仍然不能有效地解決伴熱水管的腐蝕問(wèn)題，因此壽命是低的。若果采用電伴熱，便可以按照實(shí)際運行很經(jīng)濟的方式靈活地控制，大大提高加熱效率。目前的情況，泵站生活區取暖用熱水爐，取消熱水爐，尚需設法解決另外的取暖方式。而對于人煙稀少低于的泵站，電加熱取代熱水爐伴熱就更為方便，更有利于自動(dòng)化。