Разработка гибкого индукционного нагревателя внутренней изоляции сварного стыка трубопроводов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Для обеспечения качества нанесения антикоррозионной изоляции сварных соединений в трубопроводах с внутренним защитным покрытием необходимо с высокой точностью выдерживать температурные режимы заданной зоны нагрева сварного стыка, включая скорость нагрева и поддержание в течение определенного времени температуры нагрева антикоррозионной изоляции. Поскольку в настоящее время промышленность не выпускает компактные и удобные в эксплуатации устройства для нагрева сварного стыка трубопроводов небольшого диаметра при нанесении внутренней изоляции в полевых условиях, требуется провести исследования, направленные на разработку данного типа устройств, и определить эффективность их применения на практике. В исследовании применяется индукционный метод нагрева с использованием гибкого индукционного нагревателя сварного стыка трубопроводов. Нагреватель отличается простотой установки на трубопроводы и позволяет обеспечить необходимые технологические режимы нагрева изоляции внутри трубопроводов. Приведены результаты моделирования тепловых процессов, исследовано распределение температуры вдоль состыкованных трубопроводов с использованием пакета COMSOL Multiphysics. Выявлено, что вследствие неравномерности нагрева стыка трубопроводов могут возникать отклонения температуры, выходящие за пределы заданного диапазона. Предложено решение данной проблемы, заключающееся в конструктивном решении разработанного гибкого индуктора. Для обеспечения требуемых показателей нагрева применена определенная укладка обмотки индуктора. Получены экспериментальные зависимости изменения температуры от времени нагрева внутри состыкованных трубопроводов в заданных зонах нагрева, показывающие соответствие требованиям технологии нанесения изоляционного покрытия, при выходе на требуемые режимы нагрева. Для нагрева трубопроводов диаметром 159 мм и толщиной стенки 8 мм мощность индукционного нагревателя составила не более 3 кВт. Разработанные нагреватели обеспечивают возможность быстрой и удобной установки на трубопроводы, безопасность и автоматизацию работ по нанесению изоляции. Проведенные исследования позволили решить важный аспект проблемы практического применения технологии противокоррозионной защиты сварного раструбного соединения трубопроводов небольшого диаметра в нефтегазовой отрасли промышленности.

Об авторах

Юрий Александрович Никитин

Уфимский университет науки и технологий, Уфа

Автор, ответственный за переписку.
Email: nikyu@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8419-8218

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры автоматизации технологических процессов

Россия

Список литературы

  1. Гуменюк А.В. Увеличение срока службы нефтепромыслового оборудования за счет применения новых технических решений и современных антикоррозионных защитных покрытий // Нефть. Газ. Новации. 2016. № 5. С. 64–67. EDN: WGBUQT.
  2. Ерченков В.В., Крылов Е.А. Защита газонефтепроводов от коррозии // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. 2009. № 2. С. 32–36. EDN: MTWVLJ.
  3. Протасов В.Н. Теория и практика применения полимерных покрытий в оборудовании и сооружениях нефтегазовой отрасли. М.: Недра, 2007. 374 с. EDN: QNBNEH.
  4. Протасов В.Н., Штырев О.О. Способ Протасова В.Н. противокоррозионной защиты сварного раструбного соединения: патент на изобретение РФ № 2584016. 2016.
  5. Протасов В.Н., Коробов Д.А. Обеспечение требуемого уровня качества внутренней противокоррозионной изоляции сварных соединений стальных элементов нефтепромысловых трубопроводов с внутренним эпоксидным покрытием // Территория НЕФТЕГАЗ. 2018. № 12. С. 48–55. EDN: YPXOAH.
  6. Кершенбаум В.Я., Протасов В.Н., Коробов Д.А., Штырев О.О. Методические основы разработки технических требований к противокоррозионной изоляции неразъемных соединений сложных технических систем на примере сварных соединений нефтепромысловых трубопроводов из стальных элементов с полимерными покрытиями // Территория НЕФТЕГАЗ. 2020. № 3-4. С. 70–78. EDN: UWJCVA.
  7. Фонарев З.И. Электроподогрев трубопроводов, резервуаров и технологического оборудования в нефтяной промышленности. Л.: Недра, 1984. 148 с.
  8. Струпинский М.Л., Хренков Н.Н., Кувалдин А.Б. Проектирование и эксплуатация систем электрического обогрева в нефтегазовой отрасли. М.: Инфра-Инженерия, 2015. 270 с.
  9. Пантелеймонов Е.А. Оборудование для термообработки сварных соединений трубопроводов // Автоматическая сварка. 2012. № 4. С. 53–56. EDN: TEBPXR.
  10. Демидович В.Б. Развитие технологий индукционного нагрева (к 140-летию со дня рождения Вологдина Валентина Петровича) // Электричество. 2021. № 5. С. 51–55. doi: 10.24160/0013-5380-2021-5-51-55.
  11. Борисов В.Б. Изоляция стыков трубопроводов в трассовых условиях, проблемы и решения // Территория НЕФТЕГАЗ. 2012. № 4. С. 30–31. EDN: OXYKBH.
  12. Петрусенко Е.В. Применение индукционного нагрева при изоляции сварных стыков труб в трассовых условиях // Территория НЕФТЕГАЗ. 2016. № 7-8. С. 58–61. EDN: WKGBGT.
  13. Kuvaldin A.B., Fedin M.A., Strupinskiy M.L., Khrenkov N.N. Development and research of characteristics of linear inductors for heating of steel ferromagnetic plates and tubes // Acta Technica CSAV (Ceskoslovensk Akademie Ved). 2018. Vol. 63. № 3. P. 459–466. EDN: YBKWRN.
  14. Макулов И.А., Никитин Ю.А. Оборудование и особенности применения индукционного нагрева в нефтегазовой промышленности // Промышленный электрообогрев и электроотопление. 2014. № 3. С. 50–53. EDN: SYPBWJ.
  15. Рогинская Л.Э., Горбунов А.С., Меднов А.А. Преобразователи частоты для электротехнологических процессов, включающих индукционный нагрев // Интеллектуальная электротехника. 2021. № 2. С. 72–82. EDN: EMLNEZ.
  16. Lucía O., Maussion P., Dede E.J., Burdío J.M. Induction Heating Technology and Its Applications: Past Developments, Current Technology, and Future Challenges // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2014. Vol. 61. № 5. P. 2509–2520. doi: 10.1109/TIE.2013.2281162.
  17. Esteve V., Jordan J., Dede E.J., Sanchis-Kilders E., Martinez P.J., Maset E., Gilabert D. Optimal LLC Inverter Design with SiC MOSFETs and Phase Shift Control for Induction Heating Applications // IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2022. Vol. 69. № 11. P. 11100–11111. doi: 10.1109/TIE.2021.3121730.
  18. Никитин Ю.А., Осипов В.В., Никитин А.Ю. Обогреватель трубопроводной арматуры, трубопроводов и емкостей: патент на полезную модель РФ № 165070. 2016.
  19. Силкин Е.М. Транзисторные преобразователи частоты для индукционного нагрева // Электротехника. 2004. № 10. С. 24–30.
  20. Kelemen A., Kutasi N. Modelling and Analysis of the Induction Heating Converters // Advances in Induction and Microwave Heating of Mineral and Organic Materials. 2011. P. 49–74. doi: 10.5772/14057.
  21. Муркин М.Н., Земан С.К., Ярославцев Е.В. Исследование коммутационных процессов в инверторе тока // Известия Томского политехнического университета. 2009. Т. 315. № 4. С. 111–116. EDN: KYRLJN.
  22. Ngo T., Nguyen N. LLC Inverter Design Procedure for Induction Heating with Quantitative Analysis of Power Transfer // Science & Technology Development Journal Engineering and Technology. 2021. Vol. 4. № 1. P. 739–747. doi: 10.32508/stdjet.v4i1.751.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ,



Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах