ngôn ngữ 
Tính năng dò nhiệt hiệu ứng bề mặt hoạt động bằng cách cấp dòng điện xoay chiều (AC) vào một dây dẫn cách điện chạy bên trong ống thép sắt từ gắn vào đường ống. Dòng hồi lưu tập trung vào thành trong của ống do hiệu ứng bề mặt AC và điện trở của ống biến dòng điện đó thành nhiệt. Nhiệt truyền qua thành ống và làm nóng bề mặt ống, đó là lý do tại sao hệ thống có thể duy trì nhiệt độ dọc theo vài km đường ống từ một điểm cấp điện duy nhất.
Theo dõi nhiệt hiệu ứng da là gì?
Theo dõi nhiệt hiệu ứng da (SECT) là một phương pháp gia nhiệt bằng điện nối tiếp, trong đó bản thân ống thép, không phải cáp gia nhiệt, là bộ phận làm nóng. Một máy biến áp cung cấp dòng điện vào một dây dẫn cách điện bên trong ống, và ở đầu xa dòng điện truyền vào ống và quay trở lại nguồn cấp điện. Vì ống là sắt từ nên dòng điện quay trở lại nằm ở một lớp mỏng bên trong và điện trở của ống tạo ra số watt cần thiết trên mỗi mét.
Kỹ thuật này đã được sử dụng từ đầu những năm 1970 cho các đường dây vận chuyển dầu nặng, nhà máy hóa chất, cơ sở ngoài khơi và đường ống chôn dài, nơi mà đường dẫn hơi nước hoặc cáp gia nhiệt song song sẽ yêu cầu quá nhiều điểm cung cấp. Cái tên "hiệu ứng bề mặt" mô tả hiện tượng xoay chiều trong đó dòng điện tập trung trên bề mặt dây dẫn; trong SECT, bề mặt hoạt động là thành trong của ống nhiệt, do đó độ dày thành ống và dòng điện được chọn cùng nhau để tạo ra nhiệt tỏa đều dọc theo tuyến.
Hiệu ứng da tạo ra nhiệt như thế nào
Quá trình sinh nhiệt diễn ra theo bốn bước: dòng điện cấp, hành trình ra ngoài, trở về lớp vỏ bên trong của ống và gia nhiệt I2R dẫn vào đường ống.
- Một máy biến áp cung cấp dòng điện xoay chiều vào một dây dẫn cách điện chạy qua ống dẫn nhiệt đến đầu kia.
- Khi kết thúc cuối cùng, dòng điện chuyển từ dây dẫn sang ống thép.
- Dòng hồi lưu chạy dọc theo bề mặt bên trong của ống vì hiệu ứng lớp vỏ AC giữ nó ở trên lớp mỏng đó.
- Điện trở của thành ống chuyển đổi dòng điện thành nhiệt và lượng nhiệt này truyền qua thành ống đến bề mặt ống.
Ở tần số chính 50–60 Hz, độ sâu hiệu dụng của lớp vỏ trong thép cacbon chỉ là vài mm. Do đó, thiết kế sử dụng thành ống phù hợp với lớp này và mức dòng điện mang lại công suất quy định trên mỗi mét. Việc thay đổi điện áp cấp vào sẽ làm thay đổi dòng điện và do đó làm thay đổi nhiệt lượng tỏa ra.
Các thành phần chính của Hệ thống theo dõi nhiệt hiệu ứng da
Một hệ thống SECT hoàn chỉnh bao gồm năm thành phần chính và mỗi thành phần có ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy và an toàn.
| thành phần | chức năng | Xem xét lựa chọn |
|---|---|---|
| Ống nhiệt | Hàn hoặc kẹp vào đường ống; thành ống là bộ phận làm nóng | Thép cacbon dùng cho dịch vụ tổng hợp; thép không gỉ cho môi trường ăn mòn |
| dây dẫn cách điện | Mang dòng điện từ điểm cấp nguồn đến điểm cuối | Cách điện định mức cho điện áp hệ thống và nhiệt độ ống tối đa |
| Cụm nguồn cấp điện | Kết nối nguồn cung cấp với dây dẫn và ống | Bao gồm bảo vệ quá tải và bao vây khu vực nguy hiểm khi được yêu cầu |
| Chấm dứt chấm dứt | Hoàn thành mạch và bịt kín đầu xa của ống | Phải chống lại sự xâm nhập của hơi ẩm và cho phép giãn nở nhiệt |
| Bộ điều khiển nhiệt độ | Duy trì đường ống ở điểm đặt yêu cầu | Phạm vi cảm biến phải bao gồm nhiệt độ duy trì và điều kiện môi trường xung quanh dự kiến |
Đối với các dây chuyền xử lý nhiệt độ cao, vật liệu cách điện và ống dẫn phải duy trì định mức dưới tải liên tục. Dòng STS-HT của SANTO được thiết kế cho dịch vụ này.
SANTO STS HT Dây dò hiệu ứng da cho dây chuyền xử lý nhiệt độ cao Được thiết kế để sử dụng ở nhiệt độ cao, dây dò hiệu ứng bề mặt này giữ cho vật liệu cách điện và ống nằm trong định mức dưới tải liên tục, khiến nó phù hợp cho các ứng dụng dò nhiệt theo quy trình đòi hỏi khắt khe. Xem sản phẩm → Trường hợp theo dõi nhiệt hiệu ứng da có ý nghĩa
Chọn theo dõi nhiệt hiệu ứng bề mặt khi dây chuyền dài, điểm cung cấp bị hạn chế và việc làm mát sản phẩm là không thể chấp nhận được.
- Đường dây truyền tải dầu nặng dài phải luôn nóng ngay cả khi ngừng hoạt động.
- Các tuyến đường bị chôn vùi hoặc không thể tiếp cận trong đó việc lắp đặt các hộp nối cứ sau vài trăm mét là không thực tế.
- Khu vực nguy hiểm vì dây dẫn mang điện được bọc trong ống thép kín; chỉ có đầu cấp liệu và đầu cuối mới cần vỏ chống cháy nổ.
- Đường dây vận chuyển chất lỏng có độ nhớt cao hoặc tạo sáp yêu cầu nhiệt độ dòng chảy ổn định.
Vì một nguồn cấp dữ liệu có thể đi được vài km nên hệ thống cũng giảm điện trở và tổn thất đường dây trong truyền tải điện đường dài so với việc chạy nhiều mạch sưởi song song.
Đối với các đường dây rất dài, điện áp cấp cao hơn sẽ làm giảm dòng điện cho cùng một lượng nhiệt tỏa ra và mở rộng khoảng cách có thể đạt được giữa các điểm cấp nguồn; Dòng STS-HV của SANTO được chế tạo cho nhiệm vụ đó.
Dây dò hiệu ứng bề mặt SANTO STS HV dành cho nhiệm vụ điện áp cao đường dài Được chế tạo cho các mạch rất dài, biến thể điện áp cao này giảm dòng điện đối với lượng nhiệt tỏa ra nhất định và mở rộng khoảng cách giữa các điểm cấp nguồn. Nó phù hợp với việc lắp đặt ở những nơi cần ít điểm cung cấp hơn và độ dài đường dây mở rộng. Xem sản phẩm → Hiệu ứng da so với các công nghệ theo dõi nhiệt khác
Theo dõi hiệu ứng bề mặt thường được so sánh với cáp vì sự lựa chọn phụ thuộc vào độ dài mạch, lượng nhiệt tỏa ra và số lượng điểm cấp nguồn.
| Công nghệ | Chiều dài mạch điển hình trên mỗi nguồn cấp dữ liệu | Phù hợp nhất cho | Sự đánh đổi chính |
|---|---|---|---|
| Hiệu ứng da (SECT) | Vài km | Đường ống dài, dầu nặng, đường chôn hoặc ngoài khơi | Chi phí ban đầu cao hơn; cần thiết kế chi tiết |
| Cáp tự điều chỉnh | Khoảng 100–150 m | Bảo vệ chống đóng băng đường ống, bể chứa, nhánh ngắn | Nhiều điểm cấp dữ liệu và điều khiển |
| Cáp công suất không đổi | Khoảng 200–500 m | Dây chuyền xử lý có độ dài trung bình | Thêm các đầu cuối và hộp nối |
| Cáp cách điện bằng khoáng chất (MI) | Khoảng 500–1.000 m | Ứng dụng nhiệt độ cao và lỗ khoan nhỏ | Chi phí cao; lắp đặt có tay nghề cao |
Đối với một tuyến đường dài và thẳng, SECT thường thắng về tổng chi phí lắp đặt vì nó loại bỏ hàng chục điểm cấp điện, hộp nối và mạch nhánh.
Cân nhắc về thiết kế và rủi ro mua sắm
Thiết kế bắt đầu bằng việc tính toán tổn thất nhiệt chứ không phải bằng việc lựa chọn sản phẩm. Nhiệt độ duy trì, nhiệt độ môi trường tối thiểu, kích thước đường ống, loại và độ dày cách nhiệt, tiếp xúc với gió và độ ẩm đều xác định số watt trên mét cần thiết.
Chỉ sau khi biết được tổn thất nhiệt, kỹ sư mới có thể xác định kích thước dòng điện, kiểm tra độ sụt điện áp trên toàn bộ chiều dài mạch và chọn vật liệu ống: thép carbon cho dịch vụ công nghiệp thông thường, thép không gỉ khi có mối lo ngại về ăn mòn.
Các vấn đề mua sắm phổ biến nhất không phải là về cáp mà là về phạm vi hoàn chỉnh.
- Phạm vi chưa đầy đủ: chỉ xác định ống và dây dẫn trong khi bỏ qua cụm cấp liệu, đầu cuối, bộ điều khiển và hộp nối.
- Chứng nhận chưa được xác minh: vỏ bọc khu vực nguy hiểm phải phù hợp với khu vực và nhóm khí đốt, không chỉ là tuyên bố trong tài liệu quảng cáo.
- Thiếu hồ sơ kiểm tra: kiểm tra điện trở cách điện và tính liên tục phải đi kèm với mọi mạch điện được vận chuyển.
- Tài liệu lắp đặt kém: khoảng cách kẹp, bán kính uốn và hợp chất truyền nhiệt có ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ hệ thống.
Nhiệm vụ ở nhiệt độ trung bình nằm giữa các biến thể nhiệt độ cao và điện áp cao. Dòng STS-MT của SANTO đáp ứng phạm vi hoạt động đó.
Dây dò hiệu ứng da SANTO STS MT cho dịch vụ nhiệt độ trung bình Bao trùm phạm vi hoạt động ở nhiệt độ trung bình, biến thể này phù hợp với nhiệm vụ giữa dòng nhiệt độ cao và dòng điện áp cao. Nó hỗ trợ các đường dây dài với một điểm cấp nguồn duy nhất, bị giới hạn bởi độ sụt điện áp và nhiệt độ ống. Xem sản phẩm → Câu hỏi thường gặp
Một hệ thống hiệu ứng bề mặt có thể làm nóng đường ống bao xa?
Với một điểm cấp dữ liệu duy nhất, tiêu chuẩn là vài km. Giới hạn thực tế được đặt bằng điện áp rơi và nhiệt độ ống tối đa cho phép. Nếu tuyến đường dài hơn, hệ thống có thể được phân vùng bằng các điểm cấp dữ liệu bổ sung.
Đo nhiệt hiệu ứng da có an toàn ở những khu vực nguy hiểm không?
Có, vì bộ phận làm nóng là một ống thép kín và dây dẫn mang điện không lộ ra dọc theo đường dây. Nguồn cấp điện và đầu cuối phải được lắp đặt trong các vỏ được xếp hạng cho vùng và nhóm khí cụ thể.
Dây dẫn bị hỏng có thể thay thế được không?
Trong hầu hết các thiết kế, dây dẫn có thể được kéo ra và thay thế mà không cần cắt ống dẫn nhiệt ra khỏi đường ống. Đây là một lợi thế lớn so với các bộ phận làm nóng bằng hàn hoặc đúc.
Hệ thống hiệu ứng da cần những gì?
Bảo trì định kỳ là kiểm tra điện trở cách điện, kiểm tra trực quan vỏ bọc nguồn cấp dữ liệu và đầu cuối cũng như xác minh các điểm đặt của bộ điều nhiệt. Không cần vệ sinh hoặc hiệu chuẩn lại ống thường xuyên.
Theo dõi nhiệt hiệu ứng bề mặt là câu trả lời thiết thực nhất khi đường ống dài cần nhiệt đều và bạn muốn giảm thiểu các điểm cấp điện. Bắt đầu dự án bằng việc tính toán tổn thất nhiệt, chỉ định hệ thống hoàn chỉnh và xác minh tài liệu kỹ thuật cũng như chứng nhận của nhà cung cấp. Để xem xét thiết kế trên dòng cụ thể của bạn, liên hệ với nhóm kỹ thuật SANTO .
