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電伴熱是指利用電能補充被跟蹤物體在輸送過程中的熱量損失，以保持流動介質的溫度在一定的工藝溫度范圍內介紹了原油管道輸送中各種電伴熱技術的結構、機理和應用現狀，指出自限電伴熱和集膚效應伴熱具有廣闊的發展前景。1.電伴熱是指用電能補充被跟蹤物體在輸送過程中的熱損失，使流動介質的溫度保持在一定的工藝溫度范圍內。管道電伴熱有四種類型:(1)阻抗伴熱阻抗跟蹤分為直流電跟蹤和交流電跟蹤。它需要等直徑的管道，并且在熱管段上沒有輔助管道和閥門。(2)電磁感應跟蹤電磁感應伴熱是一種利用電磁感應原理和感應電流通過導體時產生的熱效應快速加熱工件的方法。電磁感應伴熱一般分為三種類型:工頻電磁感應伴熱、中頻電磁感應伴熱和高頻電磁感應伴熱電磁感應加熱效率可達80%以上，加熱速度極高。(3)柔性材料伴熱柔性材料伴熱是利用導體通電時產生的焦耳熱加熱管道，包括電纜伴熱和電伴熱電伴熱是由銅或銅合金制成的芯線，芯線的外表面是由具有良好熱穩定性和導熱性的材料制成的絕緣層，較外層是由銅或不銹鋼制成的封閉鎧裝敷設電纜伴熱有兩種方式:①敷設在管道內；(2)管道外敷設電伴熱比電纜伴熱具有更好的傳熱效果。電伴熱呈扁平狀，易于與管道接觸。它可以分為兩類:恒功率和變功率。恒功率電伴熱的單位長度加熱功率基本恒定，不受溫度影響?？煞譃槠叫须姲闊釒Ш痛撾姲闊釒?。變功率電伴熱，也稱為自限電伴熱，是指電伴熱的輸出功率隨著被跟蹤介質溫度的升高而降低，反之則升高。該系統的核心部分由兩條并行總線和加熱元件組成，其電阻率具有正溫度系數(PTC)將PTC材料均勻擠壓在兩個平行的金屬芯之間，得到芯帶PTC材料通常由塑料和導電碳顆粒組成在電氣化電加電伴熱帶中，母線之間的電路數量隨著溫度的變化而變化:當電加熱周圍的溫度降低時，電路數量增加；當總線溫度升高時，電路數量減少(4)趨膚效應追蹤當交流電通過鐵磁材料時，導體橫截面上的電流分布是不同的。電流集中在導體的曲面附近，這被稱為趨膚效應。管道集膚效應伴熱(SECT)利用集膚效應將電能集中在小直徑碳鋼管的內表面，將其轉化為熱能并傳遞給管道由于電流集中在鋼管的內表面上，而在外表面上幾乎沒有電流，因此可以自己形成良好的絕緣結構2.電伴熱技術在國內外原油管道輸送中的應用電伴熱因其效率高、溫度控制準確而發展迅速。然而，在原油管道運輸中，各種電伴熱技術的發展并不平衡。(1)阻抗追蹤的應用阻抗伴熱成本低，操作簡單，但它有以下缺點:①為了保證工人的安全，需要安裝變壓器；(2)接地電極的總電阻應小于管體的電阻值；(3)伴熱管道應與相鄰設備絕緣；(4)當伴熱系統在地下使用時，會損失大量電流因此，阻抗伴熱技術常用于電加熱和凝結水管道的除凝(2)電磁感應伴熱的應用電磁感應伴熱具有高熱流密度，可自動控制溫度。此外，只有鐵芯加熱才能消除設備著火的危險。由于電磁感應伴熱的熱慣性小，斷電后磁場會被切斷，加熱會立即停止，因此溫控性能更加精確。然而，電磁感應伴熱設備復雜且昂貴，通常用于電加熱和冷凝冷凝液管道。(3)柔性材料伴熱的應用電纜伴熱有其原因，如敷設在室外時與管道接觸面積小，敷設在室內時清管不方便，因此電纜伴熱在工程中很少使用。恒功率電伴熱帶熱量穩定，并與其長度成正比。電伴熱帶使用的時間越長，總功率輸出越大。電加電伴熱帶交叉安裝時，局部管道溫度可能超過其較高軸承溫度，影響油品質量，如果電加電伴熱帶局部損壞，將影響其他部件的使用。此外，恒功率電伴熱也受到截面長度的限制，利用率低。然而，其設計和選擇相對方便，一次性投資少，目前仍廣泛使用?？勺児β孰娂与姲闊釒дw發熱，允許任何交叉和重疊，并可在現場安裝時任意切割長度，以減少不必要的浪費。此外，電加電伴熱帶由許多平行結構組成，即使有局部損壞，也不會影響其他部件的使用。自限制電伴熱帶的性能由制造它所用的PTC材料決定。加熱溫度有限，生產和加工能力也限制了其長度(一般小于1000米)近年來，自限電伴熱帶在國內外短距離、低伴熱溫度原油運輸中得到廣泛應用。(4)集膚效應伴熱的應用集膚效應伴熱技術和設備具有明顯的優勢:①防爆功能，自身形成的絕緣結構成功解決了電氣設備的絕緣問題；(2)裝置一體化，伴熱管可實現工廠預制，減少工程量，縮短工期；(3)伴熱溫度高，有效維護溫度可達0 ~ 230℃；(4)熱利用率高，在輸送管和加熱管之間的焊縫間隙加入傳熱水泥后的熱效率可與電纜伴熱的內敷設方式相比；(5)伴熱距離長，供電點較長伴熱距離可達24公里；；⑥使用壽命長。耐熱電纜的使用壽命為10年。因此，在運輸高凝原油和高含蠟原油時，國內外大型公司更經常使用這種方法。3.原油管道電伴熱技術的發展前景理想的伴熱技術要求伴熱的量可以隨著溫度的變化而變化，以保持原油溫度的穩定。PTC材料完全符合這一要求。其功率可隨溫度調節，確保技術進步。較高的表面溫度確保了它的安全性。整體加熱和平行結構確保其可靠性?？梢哉f，自限電伴熱是一項具有科研價值和市場推廣價值的高科技產品，這項技術已經取得了顯著的成績。今后，自限電加電伴熱帶的研發應著眼于提高耐溫水平和延長帶體，以獲得更大的市場份額。集膚效應伴熱技術常用于伴熱溫度較高的原油管道輸送過程。它的輸出功率與電流頻率有關。電流頻率越高，趨膚效應越明顯。電流越流向鋼管表面，產生的焦耳熱越多。目前，集膚效應伴熱電源主要是工頻交流電源。集膚效應伴熱(工作頻率可調)的變頻技術尚未完全成熟，將是未來研發的重中之重。隨著科學技術的進步，自限性電伴熱帶伴熱技術和集膚效應伴熱技術將有更廣闊的發展空間。

來自:王偉強油氣田地面工程

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