Индукционная нагревательная система для нефтепроводов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Хлюпин Павел Александрович

• Хлюпин Павел Александрович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Хлюпин Павел Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 МЕТОДЫ И СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЯЗКОЙ И ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ ПО НЕФТЕПРОВОДАМ

1.1 Обзор и сравнительный анализ существующих способов регулирования реологических свойств вязкой и высоковязкой нефти

1.2 Обзор и сравнительный анализ электротермических нагревательных систем нефтепроводов

1.3 Обзор и сравнительный анализ систем индукционного нагрева нефтепроводов

1.4 Анализ методов исследования тепловых процессов и расчета индукционных нагревательных систем для нефтепроводов

Выводы по главе 1 и постановка задач исследования

2 КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛА И ФОРМИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ТЕПЛОВОГО ПОЛЯ

2.1 Оценка эффективной передачи тепла в устройствах нагрева нефти. Постановка задачи

2.2 Модель передачи тепла в трубе с застывшей жидкостью

2.3 Модель передачи тепла в трубе с движущейся жидкостью

2.4 Формирование оптимального теплового поля для трубопроводов сложной конфигурации

2.5 Оценка эффективности теплового воздействия электротермических систем

Выводы по главе

3 РАЗРАБОТКА ИНДУКЦИОННОЙ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

3.1 Определение требований к ИНС нефтепроводов

3.2 Разработка алгоритма расчета ИНС нефтепроводов

3.3 Расчет основных элементов ИНС

3.4 Моделирование источника вторичного электропитания ИНС

3.5 Оценка эффективности применения индукционной нагревательной системы

Выводы по главе

4 СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ

4.1 Установка индукционного нагрева трубопроводов

4.2 Установка индукционного нагрева жидкостей

4.3 Способ монтажа индуктора на протяженных объектах

4.4 Элементы источника вторичного питания индукционной

нагревательной системы нефтепроводов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Системы нагрева вязкой нефти

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Листинг программы одномерного распределения передачи

тепла в трубе с застывшей жидкостью

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Установка индукционного нагрева УИНС

«УИНС-305.00.00.000 РЭ» ТУ

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Технические характеристики тепловизора HotFind

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Основные элементы и участки нефтепровода

ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Графические зависимости распределения тепла в скважине

для различных индукционных нагревательных систем

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Решение тепловой задачи при различном расположении

прямого и обратного провода индуктора относительно друг друга

ПРИЛОЖЕНИЕ З. Методика расчета параметров «индуктор-загрузка»

ПРИЛОЖЕНИЕ И. Данные инженерной методики расчета индуктивностей для различных участков и узлов нефтепровода

ПРИЛОЖЕНИЕ К. Структурные и функциональные схемы индукционной

нагревательной системы для нефтепровода

ПРИЛОЖЕНИЕ Л. Акты внедрения результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Индукционная нагревательная система для нефтепроводов»

ВВЕДЕНИЕ

Высокая температура застывания, сложные реологические свойства вязкой и высоковязкой нефти усложняют процесс добычи, подготовки и транспорта углеводородов в нефтегазовой отрасли (НГО).

На сегодняшний день эффективным методом регулирования реологических свойств вязких и высоковязких углеводородов в трубопроводном транспорте является термический, обеспечивающий нагрев нефтепровода локально либо попутно.

Наиболее эффективными, безопасными и экономичными системами формирования и передачи тепла являются электротермические системы, которые применяются в нефтяной промышленности с середины прошлого столетия. К ним относятся нагревательные кабели и ленты постоянной и переменной (саморегулирующиеся) мощности, индукционно-резистивные системы (skin-systems) для попутного поддержания температуры, а также индукционные системы на промышленной частоте.

Нагрев вязкой и высоковязкой нефти связан с требованием соблюдения температурного диапазона и градиента температурного воздействия, пожарной и промышленной безопасности. Существующие системы нагрева имеют низкую энергоэффективность и инерционность, не позволяют создать теплопередачу с высоким КПД, осуществить регулирование процессом нагрева на всей протяженности объекта. Кроме того, объекты НГО требуют обеспечения работы нагревательных систем в двух основных режимах: аварийного разогрева и поддержания температуры и, следовательно, нагревательные системы должны иметь глубокую (10-15 кратную) регулировку по мощности.

Обеспечение пожарной и промышленной безопасности процесса передачи тепла вязкой и высоковязкой нефти на магистральных и промысловых трубопроводах может быть достигнуто с помощью разработки и внедрения систем низкоградиентного индукционного нагрева.

Следовательно, актуальной становится задача создания электротермической системы низкоградиентного индукционного нагрева вязкой и высоковязкой нефти для нефтепроводов, с широким диапазоном регулирования мощности и способной реализовать локальный и попутный нагрев, с учетом особенностей объекта НГО, его протяженности, промышленной, пожарной и экологической опасности.

Степень разработанности темы исследования. Традиционно индукционный нагрев применяется в металлургической промышленности, при плавке, пайке и сварке металлов, термообработке металлических заготовок, поверхностной закалке. Большой вклад в исследование теоретических и практических задач в данной области внесли такие выдающиеся ученые как Л.Р. Нейман, А.В. Донской, Н.М. Родигин, А.Б. Кувалдин, В.Б. Демидович, С.А. Горбатков, А.Е. Слухоцкий, Н.П. Глуханов, К.З. Шепеляковский, Ю.И. Блинов, В.В. Царевский, С.В. Дзлиев, М.Н. Кудряш, Г.И. Бабат, А.М. Вайнберг и другие.

В сравнении с традиционным индукционным нагревом, исследованию и решению задач в области индукционного нагрева текучих сред уделяется недостаточно внимания. Научными исследованиями и решением практических задач в данном направлении активно занимаются ученые А.Н. Данилушкин, А.М. Батищев, Д.А. Зинатуллин, М.Л. Струпинский, Н.Н. Хренков, С.К. Земан, С.Г. Конесев, И.А. Макулов, Ю.А. Никитин и другие.

Разработкой и промышленным производством систем индукционного нагрева текучих сред на территории Российской Федерации и стран ближнего зарубежья занимаются такие предприятия как ООО «Газ-проект инжиниринг», г. Уфа, ФГУП «НКТБ «Вихрь», г. Уфа, ООО «Завод индукционных электрических нагревателей», г. Москва, компания «Специальные системы и технологии», г. Мытищи, ЗАО «Завод Сибирского Технологического Машиностроения», г. Новосибирск и др.

Последние годы индукционные системы нагрева текучих сред внедряются в нефтяную промышленность, но остается множество нерешенных вопросов и задач. Используемые на объектах нефтегазового комплекса системы

индукционного нагрева работают на промышленной частоте, что значительно снижает энергоэффективность и КПД системы, а также снижает управляемость процессом нагрева. Отсутствуют системы индукционного нагрева учитывающие особенности свойств нагреваемых текучих сред в объектах сложной геометрии большой протяженности (более 100 м). Отсутствуют инженерные методики расчета индукционных нагревательных систем (ИНС) для нефтепроводов. Недостаточно изучен физический процесс передачи тепла от индукционных нагревателей к текучей среде.

Таким образом, разработка и проектирование ИНС для подогрева нефти является актуальной проблемой.

Цель и задачи. Целью работы является разработка высокоэффективной индукционной нагревательной системы для совершенствования процесса теплового воздействия на аномально вязкие текучие среды при их транспортировке по нефтепроводам.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1. Определение требований к электрофизическим источникам нагрева аномально вязкой нефти, создание компьютерных моделей и исследование процессов нагрева индукционной нагревательной системой аномально вязких текучих сред с учетом их особенностей.

2. Создание компьютерной модели ИНС с индуктивно-емкостным преобразователем и исследование на ее основе электрофизических процессов для определения наиболее эффективных режимов работы ИНС.

3. Разработка инженерной методики расчета источника питания и индуктора ИНС протяженных объектов и объектов со сложной поверхностью.

4. Разработка технических решений эффективной ИНС для подогрева взрывоопасных текучих сред при их транспортировке по нефтепроводам; практическая реализация и внедрение разработанных устройств.

Научная новизна

1. Разработаны компьютерные модели для исследования процессов передачи тепла от ИНС при технологических режимах нагрева текучих сред

в цилиндрическом пространстве, новизна которых заключается в учете сложной конфигурации нагреваемого объекта и широкого диапазона по уровню тепловых потоков на различных участках большой площади воздействия.

2. По результатам исследований разработаны алгоритмы для расчета и определения участков нагрева ИНС и охлаждения нефтепровода при заданном температурном диапазоне нагреваемой жидкости (свидетельство на программу ЭВМ № 2014618090).

3. Разработана компьютерная модель источника вторичного электропитания ИНС с индуктивно-емкостным преобразователем (патент РФ на изобретение № 2407136), позволяющая исследовать процессы формирования энергии в индукторе.

4. Разработаны новые схемотехнические решения систем электротермического воздействия и их источников питания (патенты РФ на изобретение № 2415517, № 2417563, № 2325026, № 2407136, № 2412521, № 2496281).

Практическая значимость работы

1. Разработаны математические модели, позволяющие определить оптимальные тепловые поля ИНС для различных технологических режимов нефтепроводов.

2. Получены результаты моделирования тепловых полей, позволяющие определять схемные решения и режимы работы ИНС.

3. Разработана инженерная методика расчета индукторов ИНС протяженных объектов сложной геометрии.

4. Разработанные схемотехнические решения новых устройств позволяют уменьшить массогабаритные показатели ИНС.

5. Разработаны рекомендации по расчету и проектированию ИНС нефтепроводов.

Практическая ценность результатов работы подтверждается актом внедрения результатов на объектах нефтегазовой отрасли в компаниях ОАО АНК «Башнефть», ОАО «Лукойл», актом внедрения результатов в учебный

процесс кафедры электротехники и электрооборудования предприятий ФГБОУ ВПО УГНТУ.

Методология и методы исследования. Поставленные задачи решались аналитическими методами исследования магнитного и электрического полей, применялись методы теории дифференциального и интегрального исчисления, аналитические и численные методы анализа, математическое моделирование с использованием пакета Matlab, компьютерного моделирования тепловых полей методом конечных элементов (КЭ) в пакете Ansys, с использованием пакета Fluent для создания различных режимов течения, компьютерного моделирования электромагнитных и тепловых полей в пакете Elcut.

Положения, выносимые на защиту:

1. Компьютерные модели для определения тепловых полей ИНС с учетом технологических режимов течения жидкости в нефтепроводе и исследования тепловых процессов на их основе.

2. Результаты исследования функционирования системы «индуктор-трубопровод-текучая среда» для стационарных и динамических режимов на основе разработанных компьютерных моделей.

3. Результаты исследования работы источника вторичного электропитания ИНС в программном комплексе Matlab.

4. Новые схемотехнические решения систем электротермического воздействия и их источников питания.

Степень достоверности и апробация работы. Результаты исследований внедрены в учебный процесс в УГНТУ для бакалавров направления подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника». Результаты исследований внедрены и используются на объектах нефтяной, химической и газовой промышленности, компаний ОАО АНК «Башнефть», ОАО «Лукойл».

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, республиканских научно-технических конференциях: на международной научно-технической конференции «Энергетика и энергоэффективные технологии», г. Липецк, 2007,

на всероссийской научно-технической конференции «Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий», г. Уфа, 2009, на международной научно-практической конференции «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплоэлектротехнологиях», г. Омск, 2010, на международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», г. Москва, 2011, на XIV международной молодежной научной конференции «Севергеоэкотех-2013», г. Ухта, 2013, на II международной научно-технической конференции «Электропривод, электротехнологии и электрооборудование предприятий», г. Уфа, 2015, на научном семинаре «Электрические системы и комплексы», г. Магнитогорск.

Публикации. По результатам научных исследований опубликовано более 25 печатных работ, в том числе 20 научных статей (из которых 7 статей в периодических изданиях, рекомендуемых ВАК, получено 7 патентов РФ на изобретения, одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, библиографического списка, состоящего из 137 наименований. Работа изложена на 158 страницах машинописного текста, включая 81 рисунка.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЯЗКОЙ И ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ ПО НЕФТЕПРОВОДАМ

Нефть состоит из смеси различных углеводородов парафинового, нефтенового, ароматического рядов и небольшого числа кислородных, азотных и сернистых соединений. Из всех характерных свойств нефти основательно изучены вязкостно-температурные свойства [6, 70, 73, 111]. Знание вязкостно-температурных свойств нефти необходимо для повышения эффективности процесса добычи и перекачки нефти. Углеводородные жидкости, обладающие сложными реологическими вязкостно-температурными свойствами, сложно добывать, но еще сложнее транспортировать.

По реологическим свойствам различают ньютоновские и неньютоновские жидкости. К ньютоновским жидкостям преимущественно относятся вода, светлые нефтепродукты, нефти с низким содержанием парафина и смол. В одну группу их объединяет низкое напряжение сил трения на поверхности соприкосновения слоев жидкости вследствие малой динамической вязкости. Реологические свойства большинства жидкостей относятся к неньютоновским, которые делятся на пластичные (бингамовские), псевдопластичные, дилатантные. Это нефти с большим процентным содержанием асфальтосмолистопарафиновых (АСП) веществ [69].

В зависимости от месторождения у нефти меняется химический состав от парафиновых, состоящих из парафиновых углеводородов, до нафтеновых и асфальтеновых, содержащих циклопарафиновые углеводороды. Парафиновые нефти, в сравнении с нафтеновыми (асфальтеновыми), обычно содержат больше бензина и меньше серы и являются главным сырьем для получения смазочных масел и парафинов. Нафтеновые же, в свою очередь, содержат больше серы и мазута, а также асфальта. Например, бакинская нефть богата циклопарафинами и сравнительно бедна предельными углеводородами. Значительно больше предельных углеводородов в грозненской и ферганской нефти.

При всех этих достоинствах и парафиновые, и нафтеновые нефти с высокой концентрацией парафинов и асфальтенов имеют сложные реологические свойства. Эти нефти создают ряд трудностей и ставят множество задач перед нефтедобычей и транспортом нефти.

В недрах земли нефть находится под давлением и при высокой температуре и ее свойства соответствуют характеристикам ньютоновской жидкости в независимости от процентного содержания в ней АСП веществ. Поднимаясь на поверхность, нефть остывает и переходит в состоянии жидкости со сложными реологическими свойствами. При этом происходит оседание парафинов и смол на поверхностях нефтедобывающего и транспортирующего оборудования, что резко ухудшает их производительность.

1.1 Обзор и сравнительный анализ существующих способов регулирования реологических свойств вязкой и высоковязкой нефти

Пространственный анализ выявил, что с каждым годом вязкой нефти, динамическая вязкость которой более 35 мм2/с, будет добываться все больше. По оценкам специалистов мировой суммарный объем оценивается в 810 млрд. тонн, что почти в пять раз превышает объем остаточных извлекаемых запасов нефти малой и средней вязкости, составляющий лишь 162,3 млрд. т. Наиболее крупными запасами высоковязкой и битуминозной нефти располагает Канада (522,5 млрд. т); провинции Альберта (347,5 млрд. т), Атабаска (131,1 млрд. т), Вабаска (16,9 млрд. т). Второй страной по запасам высоковязкой нефти является Венесуэла (пояс Оринок 177,9 млрд. т). Россия, Мексика, США, Кувейт и Китай также располагают запасами высоковязких, битуминозных углеводородистых жидкостей [77]. Процентное соотношение мировых запасов высоковязкой нефти представлено на рисунке 1.1.

Канада

12%

Рисунок 1.1 - Процентное соотношение остаточных запасов высоковязкой нефти

в странах мира

Россия считается третьей после Канады и Венесуэлы страной по объемам тяжелых углеводородных ресурсов. Обладая такими ресурсами тяжелых углеводородов, технологический режим и оборудование нефтяной промышленности в Канаде сориентированы на добычу, переработку и транспорт вязкой и высоковязкой нефти. При перекачке такой нефти по трубопроводу используются такие же способы и режимы, как и в трубопроводном транспорте России. К примеру, по нефтепроводу «Клербук - Хастингс» диаметром 406 мм и длиной 418 км перекачивается смесь нефти с подогревом. Вязкая нефть в объеме 80% с месторождений «Саксесс» и «Фостертон-Кантьяр» смешивается с маловязкой нефтью месторождения «Редуотер» в количестве 20 %.

По оценкам специалистов «^сЫитЬе^ег», запасы тяжелой нефти в России составляют 13,4 млрд. т, природных битумов - 33,4 млрд. т. Институт неорганической химии РАН оценивает российские запасы тяжелой высоковязкой нефти в 6,3 млрд. т, при этом 71,4% от общего объема залежей «трудных» углеводородов находятся в Волго-Уральском и Западно-Сибирском нефтегазоносных бассейнах. Волго-Уральская битумонефтегазоносная провинция - безусловный лидер в рейтинге «тяжеловесов»: в недрах этого региона содержится 60,4% от общероссийских запасов тяжелой и 70,8% - вязкой нефти [46].

На территории Российской Федерации высоковязкая нефть залегает в таких бассейнах, как Тимано-Печорский (средняя бассейновая вязкость 122,15 мм2/с), Южно-Каспийский (49,22 мм2/с), Волго-Уральский (47,13 мм2/с), Прикаспийский (109,71 мм2/с) [97]. Особенность высоковязкой нефти в том, что из нее можно получить низкотемпературные масла, ракетное топливо, специальный электродный кокс, используемый в высоких технологиях, но содержание легких углеводородных фракций в ней мало.

Вязкость нефти определяется процентным содержанием парафина, смол, асфальтенов и серы. Влияние АСП веществ в большей степени зависит от температуры, в частности, от температуры кристаллизации. Механизм процесса кристаллизации вещества в качестве предварительной стадии включает изменение структуры жидкой фазы при снижении температуры. При достаточно глубоком снижении температуры растворимость парафина в углеводородной среде снижается. Это приводит к увеличению вязкости углеводородной жидкости, отложению АСП веществ на стенках нефтепромыслового оборудования и труб. Как следствие, снижение рабочего сечения, что приведет к снижению пропускной способности трубопровода. Возникает необходимость решения проблемы транспортирования нефти с вязкостью более 35 мм2/с. Процесса перекачки усложняется тем, что некоторые месторождения содержат в себе нефти, которые застывают при температуре выше 0 оС. Например, нефти Казахстанских месторождений (+18 ... +27 оС), ставропольского края (+24 ... +35оС) [70].

Из вышесказанного следует, что остановка трубопровода с нефтью, обладающей кинематической вязкостью более 35 мм2/с, может привести к выходу трубопровода из строя и последующей замене его основных технологических узлов.

Высоковязкие нефти являются источником большого числа полезных элементов для нефтяной промышленности, но из-за сложности извлечения запасов, транспорта и переработки таких месторождений их разработка считалась нерентабельной. Современные технологии, опираясь на более вековой опыт

транспорта нефтепродуктов, позволяют снизить затраты и улучшить условия труда при добыче, транспорте и переработке высоковязкой нефти.

На рисунке 1.2 приведена структурная схема, на которой показаны способы

регулирования реологических свойств вязкой и высоковязкой нефти, полученные в результате анализа [2, 6, 15, 27, 67, 69, 70, 71, 75, 81, 84, 111, 115, 123, 136].

Рисунок 1.2 - Способы регулирования реологических свойств вязкой нефти

Наиболее эффективным из приведенных, как с технологической, так и с экономической точки зрения, является тепловой способ регулирования реологических свойств вязкой нефти [47, 61, 64]. В России подогрев нефти происходит в основном в Северной части страны и, как правило, это головные станции перекачки, где происходит слив и налив товарной нефти при низких температурах воздуха. Трубопроводы, в которых нефть подогревают на всем пути

перекачки, называются «горячими». В России крупнейшими являются трубопровод «Уса-Ухта-Ярославль» и трубопровод «Узень-Атырау-Самара», который пролегает по большей части на территории Республики Казахстан [81, 103]. Всего же в мире известно более 50 горячих трубопроводов, которые перекачивают как вязкие нефти, так и вязкие продукты нефтепереработки [132].

Основным источником мощного теплового поля при «горячей» перекачке вязкой нефти является энергия сгоревших углеводородов. Оно реализовано в печах прямого нагрева типа ПТБ [102].

Печи типа ПТБ-5-40А, формирующие тепловое поле в 5 МВт, применяются для сравнительно небольших трубопроводов и в основном в головных нефтеперекачивающих станций там, где происходит слив и налив вязкой и высоковязкой нефти, а также слив и налив нефти в условиях низких температур окружающей среды (Приложение А, рисунок А.1, А.2) [102]. Печи типа ПТБ-10, формирующие тепловое поле мощностью 10 МВт, широко применяются для обогрева трубопровода большого диаметра «Узень-Гурьев-Самара», пролегающего по территории Казахстана и России. Это самый большой изотермический трубопровод в мире по протяженности и диаметру (сечение 1020 мм). Перекачиваемые по нему нефти застывают при температуре ниже 32 оС [103].

При существующей тенденции роста добычи вязкой и высоковязкой нефти существует возможность дальнейшего увеличения количества пунктов подогрева при трубопроводном транспорте нефти. Например, в состав Казахского нефтепровода «Узень-Атырау-Самара» входит 59 печей, мощностью 10 МВт каждая [103].

Рассмотрим факельную пламенную печь ПТБ-10 с известными физическими параметрами, в которой интенсификации теплопередачи применяются трубы с оребренной поверхностью для улучшения процесса теплопередачи [114]. Разработчиками указывается полезная тепловая мощность Qп0л=11,6 МВт (10 Гкал/ч) при расходе топливного газа В=1600 м3/ч. При условии, что низшая

теплота сгорания природного газа Qн=35 МДж/м3, а процесс происходит без потерь в адиабатной системе найдем общую тепловую мощность от сжигания топлива, которая будет равна Q=BQH=15,55 МВт.

Учитывая, что заявлена полезная тепловая мощность Qп0л=11,6 МВт, то, исходя из (2.2), потери тепловой мощности составят Qт.п=3,95 МВт, а КПД системы П=0,746.

Повышение эффективности передачи тепла и компенсация тепловых потерь с поверхности змеевика осуществляется за счет высоких температур в теплообменной камере. Это около 900 оС в теплообменной и 1400 оС в радиантной камере [96]. На рисунке А.3 приложения А приведены фото и термоизображение печи ПТБ-10 в нормальном рабочем режиме.

При анализе термоизображения (рисунок А.3, Приложение А) наблюдается равномерное распределение теплового поля, благодаря теплоизоляции из жаропрочного кирпича, а температура не превышает 25 оС. На выходе из теплообменной камеры дымовые газы имеют температуру, превышающую 200 оС (точка контроля А, рисунок А.3,а, Приложение А). При этом температура нагреваемого продукта на выходе из печи не превышает 65 оС.

На рисунке А.4 (Приложение А) показан аварийный режим работы печи ПТБ-10. На термоизображении (рисунок А.4,а, Приложение А) видно, что температура дымовых газов на выходе превышает нормативные значения завода изготовителя. По контрольным датчикам, температура дымовых газов на выходе из теплообменной камеры 630 оС, а температура на выходе из радиантной камеры 1008 оС. Такое температурное воздействие может негативно отразиться на основных узлах печи и привести к аварии. Наличие тепловых участков на поверхности теплообменной камеры говорит о нарушении целостности теплоизоляции (точки контроля А, С и D, рисунок А.4, г, Приложение А).

Эксплуатация пламенных трубчатых печей серии ПТБ ограничена по содержанию серы в нагреваемой нефти (не более 1 %), так как при повышении температуры сера вступает в реакцию с образованием разного вида кислот.

Следовательно, такие печи невозможно применять при транспорте сернистой нефти Республики Башкортостан и нефти Волго-Уральского региона, процентное содержание серы которых находится в пределах от 0,95 до 1,62% (месторождения «Туймазинское», «Александровское» в Башкортостане и «Ромашкинское» в Республике Татарстан) [92].

Неравномерность воздействия теплового поля вызывает перегрев змеевика и приводит к частичному коксованию нефти, уменьшению сечения трубы и, как следствие, ведет к перегреву участка трубы и появлению свища или трещины с последующим возгоранием продукта подогрева. Например, за годы развития ОАО «Удмуртнефть» (с 1975 по 2001г.) на Киенгопском, Мишкинском, Ельниковском, Гремиханском месторождениях зарегистрировано 17 случаев пожаров на трубчатых печах различных типов [96].

Применение природного и попутного газа не решает проблему выбросов. При сжигании одного миллиона кубов попутного газа в атмосферу выбрасывается около 8 тонн вредных веществ [29]. Например, в Западной Сибири в факелах сгорает до 10 млрд. м3 попутного газа. При этом только от одного факела в атмосферу поступает до 2 тонн углеводородов и сажи, 30 тонн окислов азота, 8 тонн оксидов углерода, 5 тонн диоксида серы в год [135].

Таким образом, факельная система, помимо плюсов, имеет много недостатков, к которым относятся:

- высокие значения температур формируемого теплового поля в теплообменной камере (более 1000 оС) на поверхности трубы змеевика, что приводит к прогару рабочих труб и попаданию нагреваемого продукта в зону открытого пламени, с последующим возгоранием и технологическим авариям;

- большой градиент температур на границе «металл-жидкость», значения которого могут достигать 1000 оС, что приводит к нарушению структуры перекачиваемого продукта и образованию кокса на стенках труб, который препятствует эффективной теплопередачи;

- возможность нарушения твердости материала труб рабочего змеевика из-за отклонения технологического режима эксплуатации печи, особенно в зоне сварных швов [1];

- отсутствие учета в факельных системах нагрева физико-химического состава нагреваемого углеводородного продукта, что может привести к перегреву либо к недогреву последнего;

- образование кислотной среды внутри теплообменной камеры из-за применения попутного газа, что приводит к разрушению элементов продуктового змеевика и футеровки теплообменной камеры;

- отсутствие плавного регулирования температурного воздействия ввиду инертности процесса нагрева;

- негативное тепловое воздействие на окружающую среду (температура дымовых газов на выходе более 90 оС), из-за чего данные системы невозможно применять в условиях Крайнего Севера и Заполярья.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что требуется модернизация нагревательного оборудования, увеличение функциональных возможностей подогревателей с целью обеспечения запросов рынка нефтепромыслового оборудования. Следует также учитывать современные требования к промышленной безопасности, соответствовать всем стандартам экологической безопасности и, что немаловажно, обеспечивать хорошие условия труда.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хлюпин Павел Александрович, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александров, А.А. Оценка и прогнозирование ресурса безопасной эксплуатации трубчатой печи после пожара / А.А. Александров, Д.Ф. Габбасов // Нефтегазовое дело: науч.-техн. журн., 2004. т. 2.- С. 223-230.

2. Алиев, Р.А. Трубопроводный транспорт нефти и газа: учеб. для вузов / Р.А. Алиев, В.Д. Белоусов, А.Г. Немудров, В.А. Юфин, Е.И. Яковлев.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Недра, 1988.- 368 с.: ил.

3. Батищев, А.М. Исследование и повышение эффективности системы косвенного индукционного нагрева жидкости: дис... канд. техн. наук: 05.09.10 / Батищев Арсений Михайлович.- Самара, 2007.- 156 с.

4. Бахтизин, Р.Н. Моделирование режимов работы трубопроводов с применением комплекса программ NIPAL 3.0 [Электронный ресурс] / Р.Н. Бахтизин, А.А. Шутов, К.Ю. Штукатуров // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн., 2004.- №1.- Режим доступа: http://www.ogbus.ru/authors/Bahtizin/ Bahtizin_1.pdf (дата обращения: 22.09.2009).

5. Болгарский, А.В. Термодинамика и теплопередача: учебн. для вузов / А.В. Болгарский.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 1975.

6. Большой справочник инженера нефтегазодобычи. Разработка месторождений. Оборудование и технологии добычи / У. Лайонз, Г. Плизг.- Пер. с англ.- СПб.: Профессия, 2012.- 952 с.

7. Букреев, С.С. Источники вторичного электропитания / С.С Букреев [и др.]; под ред. Ю.И. Конев.- М.: Радио и связь, 1983.- 280 с.: ил.- (Проектирование РЭА на интегральных микросхемах).

8. Булатов, О.Г. Полупроводниковые зарядные устройства емкостных накопителей энергии / О.Г. Булатов, В.С. Иванов, Д.И. Панфилов.- М.: Радио и связь, 1986.- 160 с., ил.

9. Булатов, О.Г. Тиристорно-конденсаторные источники питания для электротехнологии / О.Г. Булатов, А.И. Царенко, В.Д. Поляков.- М.: Энергоатомиздат, 1989.- 200 с.: ил.

10. Вашкевич, Е. Разработка систем заряда емкостных накопителей энергии. Часть 2 [Электронный ресурс] / Е. Вашкевич, Г. Таназлы, Ю. Болотовский, А. Никитин // Силовая электроника. Электронный архив. №1, 2009. URL: http://www.power-e.ru/2009_1_34.php (дата обращения: 24.02.2015).

11. Вениаминов, В.Н. Микросхемы и их применение: Справ. пособ. / В.Н. Вениаминов, О.Н. Лебедев, А.И. Мирошниченко.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Радио и связь, 1989.- 240 с.: ил.- (Массовая радиобиблиотека; вып. 1143).

12. Волков, И. В. Индуктивно-емкостные преобразователи / И.В. Волков, Б.Е. Кубышин, А.Н. Милях. Киев: Наукова думка, 1964.

13. Волков, И.В. Системы неизменного тока на основе индуктивно-емкостных преобразователей / И.В. Волков, А.Н. Милях. Киев: Изд-во Наукова думка, 1974. С. 9, 14-23.

14. Высокостабильный индукционный проточный нагреватель: пат. 2205523 Рос. Федерация: МПК Н05В6/10, Н05В6/06 / Н.И. Богатырев, Р.Д. Тлиш, Н.В. Силяева, Д.Н. Курзин, С.М. Моргун; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет.-№2001126707/09; заявл. 02.10.01; опубл. 27.05.03. Бюл. 15.

15. Гаррис, Н.А. Построение динамической характеристики магистрального трубопровода (модель вязкопластичной жидкости) [Электронный ресурс] / Н.А. Гаррис, Ю.О. Гаррис, А.А. Глушков // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн., 2004.- №4.- Режим доступа: http://www.ogbus.ru/authors/Garris/Garris_4.pdf (дата обращения: 15.10.2010).

16. Герщунский, Б.С. Основы электроники / Б.С. Герщунский.- Киев: Издательское объединение «Вища школа», 1977.- 344 с.

17. Горбатков, С.А. Химические аппараты с индукционным обогревом / С.А. Горбатков, А.Б. Кувалдин, В.Е. Минеев, В.Е. Жуковский.- М.: Химия, 1985.176 с.: ил.

18. ГОСТ 10407-88. Насосы центробежные многоступенчатые секционные. Типы и основные параметры.- М.: Государственный стандарт СССР, 1988.- 8 с.

19. ГОСТ 16370-80. Установки и устройства индукционные электротермические средней частоты. Общие технические условия.- М.: ИПК издательство стандартов. 1999.- 7 с.

20. Готтлиб, И.М. Источники питания. Инверторы, конверторы, линейные и импульсные стабилизаторы / И.М. Готтлиб.- М.: Постмаркет, 2002.- 544 с.

21. Гусев, В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: учеб. для вузов / В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев.- 4-е изд., доп.- М.: Высшая школа, 2006.799 с.: ил.

22. Дворецкий, Д.С. Расчет и оптимизация процессов и аппаратов химических и пищевых производств в среде МЛТЬЛВ: учеб. пособ. / Д.С. Дворецкий, А.А. Ермаков, Е.В. Пешкова. - Тамбов: Изд. ТГТУ, 2005.- 67 с.

23. Дзлиев, С.В. Высокочастотный нагрев проволоки в линейном индукторе [Электронный ресурс] / С.В. Дзлиев, Д.В. Ершов // ООО «Интерм».- Режим доступа: http://www.interm.su/pdfs/wire_heating.pdf (дата обращения: 13.04.2012).

24. Дианов, А.И. Разработка методик расчета, конструкции и режимов работы индукционно-резистивных нагревательных устройств со стержневыми индукторами: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.10 / Дианов Андрей Игоревич.-Москва, 2006.- 118 с.

25. Дьяконов, В.П. МЛТЬАВ Я2006/2007/2008 + Simulink 5/6/7. Основы применения / В.П. Дьяконов.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2008.800 с.: ил.- (Серия «Библиотека профессионала»).

26. Елышева, А. Готовить нефть по-новому /А. Елышева // Нефтяник Удмуртии: газета, 2006.- № 48.- С. 2.

27. Жуков, А.И. Эксплуатация нефтяных месторождений. Эксплуатация / А.И. Жуков, Б.С. Чернов, М.Н. Базлов, М.А. Жукова.- М.: Гостоптех издат, 1954.605 с.: ил.

28. Завод индукционных электрических нагревателей «ЗИЭН» [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://www.zien.ru (дата обращения: 04.03.2013).

29. Замятин, В.Я. Мощные полупроводниковые приборы. Тиристоры: справочник / В.Я. Замятин, Б.В. Кондратьев, В.М. Петухов.- М.: Радио и связь, 1988.- 576 с.: ил.

30. ЗАО «Завод сибирского технологического машиностроения «СИБТЕХНОМАШ» [Электронный ресурс].- Режим доступа: www.zstm.ru (дата обращения: 04.03.2013).

31. Зиннатуллин, Д.А. Исследование и разработка трубчатого индукционного нагревателя жидкости: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.10 / Зиннатуллин Дмитрий Анатольевич.- Самара, 2007.- 128 с.

32. Зиновьев, Г.С. Основы силовой электроники: учеб. / Г.С. Зиновьев-Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999. Ч.2.- 199 с.

33. Индуктивно-емкостной преобразователь: пат. 2407136 Рос. Федерация: МПК Н02М5/06/ Конесев С.Г., Хлюпин П.А.; заявитель Конесев Сергей Геннадьевич.- №2008141538/09; заявл. 20.10.08; опубл. 20.12.10, Бюл. № 35.- 6 с: ил.

34. Индукционное нагревательное устройство для текучей среды: пат. 2304369 Рос. Федерация: МПК Н05В6/10 / М.М. Семенов, М.М. Батищев; заявитель и патентообладатель Михаил Михайлович Семенов, Михаил Михайлович Батищев.- №2005124838/09; заявл. 04.08.05; опубл. 10.08.07. Бюл. 22.- 7 с.

35. Индукционный котел: п. м. 109949 Рос. Федерация: МПК Н05В6/10 / С.М. Дивятовский; заявитель и патентообладатель ОАО «Оборонэнерго».-№2011120837/07; заявл. 25.05.11; опубл. 27.10.11, Бюл. № 7.

36. Индукционный нагреватель жидкости: п. м. 21709 Рос. Федерация: МПК Н05В6/10 / А.И. Елшин, В.М. Казанский; заявитель и патентообладатель Елшин Анатолий Иванович.- №2001108130/20; заявл. 27.03.01; опубл. 27.01.02. Бюл. №20.

37. Индукционный нагреватель жидкости: пат. 2301378 Рос. Федерация: МПК F24Н1/20 / Ю.В. Зверев, А.Н. Лапин, Ю.Б. Цыкарев; заявитель и патентообладатель Юрий Викторович Зверев, Александр Николаевич Лапин, Юрий Борисович Цыкарев.- №2005134426/06; заявл. 07.11.05; опубл. 20.06.07. Бюл. 17.- 5 с.

38. Индукционный нагреватель текучей среды трансформаторного типа: п.м. 48139 Рос. Федерация: МПК Н05В6/10 / В.А. Петров, П.О. Воронов; заявитель и патентообладатель Петров Владимир Анатольевич.- №2005113798/22; заявл. 05.05.05; опубл. 10.09.05. Бюл. №22.

39. Индукционный нагреватель текучих сред: п. м. 80085 Рос. Федерация: МПК Н05В6/10 / А.Н. Брагин, В.А. Бардокин; заявитель и патентообладатель Брагин Александр Николаевич, Бардокин Владислав Александрович.- №2008120929/22; заявл. 26.05.08; опубл. 20.01.09. Бюл. №2.

40. Индукционный нагреватель текучих сред: пат. 2138137 Рос. Федерация: МПК Н05В6/10, F24H1/10 / В.А. Черепанов; заявитель и патентообладатель Евгений Дмитриевич Карманов, Сергей Иванович Шаплов.-№98101880/09; заявл. 11.02.98; опубл. 20.09.99. Бюл. 35.

41. Индукционный нагреватель текучих сред: пат. 2263418 Рос. Федерация: МПК Н05В6/10, F24H1/10 / Е.Д. Карманов, С.И. Шаплов; заявитель и патентообладатель Евгений Дмитриевич Карманов, Сергей Иванович Шаплов.- №2001120236/09; заявл. 18.07.01; опубл. 27.10.05. Бюл. 30.- 9 с: ил.

42. Исаченко, В.П. Теплопередача: учеб. для вузов / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергия, 1975.

43. Калантаров, П.Л. Расчета индуктивностей: Справочная книга / П.Л. Калантаров, Л.А. Цейтлин.- 3-е изд., перераб. и доп.- Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986.- 488 с.: ил.

44. Касаткин, А.С. Электротехника: учеб. для вузов / А.С. Касаткин, М.В. Немцов.- 11-е изд., стер.- М.: Издательский центр «Академия», 2008.- 544 с.

45. Ким, Д.П. О тепловом расчете магистральных нефтепроводов / Д.П. Ким, Ш.И. Рахматуллин // Нефтяное хозяйство: науч.-техн. журн., 2006.- №1.- С. 104-105.

46. Кимонович, А. Дешевле оставить в земле / А. Кимонович // Комерсантъ. Business Guide: журн., 2008.- №80.- С. 32.

47. Конесев, С.Г. Анализ динамики патентования методов и устройств регулирования реологических свойств высоковязкой нефти [Электронный ресурс]

/ С.Г. Конесев, Р.Т. Хазиева, П.А. Хлюпин, Э.Ю. Кондратьев // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн., 2013.- №5.- 11 с. URL: http://ogbus.ru/authors/ KonesevSG/KonesevSG_1.pdf (дата обращения: 10.02.2014).

48. Конесев, С.Г. Анализ эффективности применения нагревательных систем при перекачке вязких нефтей / С.Г. Конесев, П.А. Хлюпин, М.Р. Садиков // Электропривод, электротехнологии и электрооборудование предприятий: сб. науч. тр. III Всерос. науч.-техн. конф. (с межд. уч.).- Уфа: УГНТУ, 2011.- С. 211-218.

49. Конесев, С.Г. Индуктивно-емкостные преобразователи. Применение в электротехнике и обзор схемотехнических решений / С.Г. Конесев, Р.Т. Хазиева // Ресурсо-энергосбережение и эколого-энергетическая безопасность промышленных городов: сборник трудов 3-й Всероссийской научно-практической конференции. Волжский: Филиал ГОУ ВПО «Московский энергетический института» (МЭИ (ТУ), 2010. С. 120-125.

50. Конесев, С.Г. Индукционные нагревательные системы для протяженных нефтепроводов / С.Г. Конесев, Р.В. Кириллов, Э.Ю. Кондратьев, М.Р. Садиков, Р.Т. Хазиева, П.А. Хлюпин // Нефтегазовое дело: науч.-техн. журн., 2014. т. 12.- №4.-С. 40-47.

51. Конесев, С.Г. Математическая модель тепловых режимов изотермических трубопроводов / С.Г. Конесев, П.А. Хлюпин // Вести высших учебных заведений Черноземья: науч.-техн. и производ. журн. №3(13).- Липецк: ЛГТУ, 2008.- С. 46-47.

52. Конесев, С.Г. Моделирование устройства заряда емкостного накопителя электрогидравлического генератора / С.Г. Конесев, Р.Т. Хазиева // Инновационные направления развития электропривода, электротехнологий и электрооборудования: межвуз. сб. науч. тр.- Уфа: УГНТУ, 2012.- С. 184-188.

53. Конесев, С.Г. Оценка эффективности теплового воздействия электротермических систем / С.Г. Конесев, П.А. Хлюпин // Нефтегазовое дело: науч.-техн. журн., 2012. т. 2.- №3.- С. 92-95.

54. Конесев, С.Г. Перспективы развития электротехнологий в нефтяной промышленности / С.Г. Конесев // Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий: сб. науч. тр. Всерос. науч.-техн. конф.- Уфа: УГНТУ, 2007.- С. 112-117.

55. Конесев, С.Г. Промышленные системы индукционного обогрева технологических трубопроводов / С.Г. Конесев, И.А. Макулов // Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий: сб. науч. тр. Всерос. науч.-техн. конф.- Уфа: УГНТУ, 2007.- С. 117-126.

56. Конесев, С.Г. Разработка алгоритма инженерного расчета индукционной нагревательной системы нефтепроводов / С.Г. Конесев, П.А. Хлюпин // Современные проблемы науки и образования, 2015.-№ 2; URL: www.science-education.ru/122-21282 (дата обращения: 17.08.2015).

57. Конесев, С.Г. Разработка алгоритма эффективного теплового воздействия индукционной нагревательной системы для нефтепроводов при перекачке вязкой нефти / С.Г. Конесев, П.А. Хлюпин // Современные проблемы науки и образования, 2015.- № 2. URL: www.science-education.ru/122-21341 (дата обращения: 30.08.2015).

58. Конесев, С.Г. Регулирование реологическими свойствами вязких текучих сред / С.Г. Конесев, П.А. Хлюпин, К.И. Муслимов, Э.Ю. Кондратьев // Электропривод, электротехнологии и электрооборудование предприятий: сб. науч. тр. I Межд. (IV Всерос.) науч.-техн. конф.- Уфа: Нефтегазовое дело, 2013.- С. 194199.

59. Конесев, С.Г. Система индукционного ВЧ-обогрева трубопроводов установки по производству битума: учеб. пособие / С.Г. Конесев.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005.

60. Конесев, С.Г. Системы индукционного нагрева для магистральных нефтепроводов / С.Г. Конесев, П.А. Хлюпин // Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий: сб. науч. тр. Всерос. науч.-техн. конф.- Уфа: УГНТУ, 2007.- С. 127-130.

61. Конесев, С.Г. Современные технологии добычи высоковязких нефтей / С.Г. Конесев, М.И. Хакимьянов, П.А. Хлюпин, Э.Ю. Кондратьев // Электротехнические системы и комплексы, 2013.- №21.- С. 301-307.

62. Конесев, С.Г. Сравнительный анализ индукционной и пламенной систем нагрева объектов нефтегазовой отрасли / С.Г. Конесев, П.А. Хлюпин // Энергосбережение в теплоэнергетике и теплоэлектротехнологиях: сб. тр. межд. науч.-практ. конф. Омск, 2010. - С. 252-255.

63. Конесев, С.Г. Экологичные нагревательные системы для объектов транспорта и хранения вязкой нефти / С.Г. Конесев, П.А. Хлюпин // Безопасность жизнедеятельности, 2012.- №7.- С. 43-47.

64. Конесев, С.Г. Электротермические системы для объектов транспорта и хранения вязкости нефти [Электронный ресурс] / С.Г. Конесев, П.А. Хлюпин, Э.Ю. Кондратьев // Электротехнологии и силовая преобразовательная техника.- Режим доступа: http://econf.rae.ru/article/8073 (дата обращения: 05.03.2014).

65. Конесев, С.Г. Электротехнологии как средство повышения надежности и безопасности систем трубопроводного транспорта / С.Г. Конесев, И.А. Макулов, П.А. Хлюпин // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: мат. науч.-практ. конф.- Уфа, 2007.- С. 375-376.

66. Конесев, С.Г. Электротехнологии как средство повышения экологичности процесса транспортировки нефти / С.Г. Конесев, И.А. Макулов, П.А. Хлюпин // Энергетика и энергоэффективные технологии: сб. докл. II еж. межд. науч.-техн. конф.- Липецк: ЛГТУ, 2007.- С. 150-151.

67. Коршак, А.А. Основы нефтегазового дела. Учебник для ВУЗов / А.А. Коршак, А.М. Шаммазов.- Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2001.- 544 с.: ил.

68. Коршак, А.А. Специальные методы перекачки: учеб. изд. / А.А. Коршак.- Уфа: Изд. УГНТУ, 2004.- 208 с.

69. Коршак, А.А. Трубопроводный транспорт нефти, нефтепродуктов и газа: уч. пособ. для системы ДПО / А.А. Коршак, А.М. Нечваль.- Уфа: ДПСервис, 2005.- 516 с.

70. Коршунов, Е.С. Промысловый транспорт нефти и газа / Е.С. Коршунов, С.Г. Едигаров. М.: Недра, 1975.- 296 с.

71. Костиков, В.Г. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: учеб. для вузов / В.Г. Костиков, Е.М. Парфенов, В.А. Шахнов.- 2-е изд.- М.: Горячая линия.- Телеком, 2001.- 344 с.: ил.

72. Кувалдин, А.Б. Электротехнология. Том 2 / Итоги науки и техники / А.Б. Кувалдин.- М, 1976.- 83 с.

73. Кудинов, В.И. Основы нефтегазопромыслового дела / В.И. Кудин.-Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований; НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»; Удмуртский госуниверситет, 2011.- 728 с.

74. Лукьянов, О.В. Рациональное использование энергии теплоносителя при термошахтной разработке нефтяного месторождения / О.В. Лукьянов, Ю.В. Баранов // Экспозиция нефть газ [Электронный ресурс].-Электрон. журн., 2009.- №4.- Режим доступа: http://www.runeft.ru/upload/iblock/63a/ 63a1f7c6d6c5fee4fb31156cb4dbb2bd.pdf (дата обращения: 04.12.2012).

75. Лутошкин, Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды / Г.С. Лутошкин. - М.: Недра, 1977.- 192 с.

76. Магнитный генератор импульсов и его вариант: пат. 2325026 Рос. Федерация: МПК Н03К3/53/ Конесев С.Г., Алексеев В.Ю., Хлюпин П.А.; заявитель и патентообладатель Уфа, ФГБОУ ВПО Уфимский государственный нефтяной технический университет.- № 2006137533/09; заявл. 23.10.06; опубл. 20.05.08, Бюл. №14. - 7 с: ил.

77. Максутов, Р. Освоение запасов высоковязких нефтей в России / Р. Максутов, Г. Орлов, А. Осипов // OILCAPITAL.RU [Электронный ресурс].-Электрон. журнал.- Режим доступа: http://www.oilcapital.ru/ technologies/2006/01/101226_82677.shtml (дата обращения: 10.11.2009).

78. Макулов, И.А. Высокотехнологичные системы индукционного нагрева на ДНС / И.А. Макулов, С.Г. Конесев, П.А. Хлюпин // Электротехнологии,

электропривод и электрооборудование предприятий:

сб. науч. тр. II Всерос. науч.-техн. конф.- Уфа: УГНТУ, 2009.- т.2. С. 21-25.

79. Макулов, И.А. Применение систем среднечастотного индукционного нагрева при транспортировке нефтепродукта [Электронный ресурс] / И.А. Макулов, Н.М. Мамаев, С.Г. Конесев // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн., 2008.- №2.- Режим доступа: http://www.ngdelo.rU/2008/2/75-79.pdf (дата обращения: 11.02.2010).

80. Макулов, И.А. Проблемы и способы решения трубопроводного транспорта вязкой нефти / И.А. Макулов, С.Г. Конесев, П.А. Хлюпин // Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий: сб. науч. тр. II Всерос. науч.-техн. конф.- Уфа: УГНТУ, 2009.- т.2.- С. 16-20.

81. Мастобаев, Б.Н. История применения химических реагентов и технологий в трубопроводном транспорте нефти и нефтепродуктов: автореф. дис. ... док. техн. наук / Б.Н. Мастобаев.- Уфа, 2003.- 50 с.

82. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеев. Изд. 2-е, стереотип.- М.: Энергия, 1977.- 344 с.: ил.

83. Москатов, Е.А. Силовая электроника. Теория и конструирование / Е.А. Москатов.- К.: МК-Пресс, СПб.: КОРОНА-ВЕК, 2013.- 256 с.: ил.

84. Муравьев, В.М. Спутник нефтяника / В.М. Муравьев.- М.: Недра, 1977.304 с.

85. Немков, В.С. Теория и расчет устройств индукционного нагрева / В.С. Немков, В.Б. Демидович.- Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1988.280 с.

86. Нефти СССР в 4 т. Т. I. Нефти северных районов Европейской части СССР и Урала: справочник / З.В. Дриацкая [и др.].- М.: Химия, 1971.- 504 с.

87. Нефти СССР в 4 т. Т. II. Нефти Среднего и Нижнего Поволжья: справочник / И.С. Лазарева [и др.].- М.: Химия, 1972.- 392 с.

88. Нефти СССР в 4 т. Т. III. Нефти Кавказа и западных районов Европейской части СССР: справочник / Г.Г. Ашумов [и др.].- М.: Химия, 1972.616 с.

89. Нефти СССР в 4 т. Т. IV. Нефти Средней Азии, Казахстана, Сибири и о. Сахалин: справочник / З.В. Дриацкая [и др.].- М.: Химия, 1974.- 792 с.

90. Нефти СССР. Доп. т. Физико-химическая характеристика нефтей СССР: справочник / З.В. Дриацкая, М.А. Мхчиян, Н.М. Жмыхова.- М.: Химия, 1975.- 88 с.

91. Нечваль, А.М. Основные задачи при проектировании и эксплуатации магистральных нефтепроводов: учеб. пособие / А.М. Нечваль.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2005.- 81 с.

92. Образцова, Е.И. Оптимальное конструирование змеевика трубчатой печи при промежуточном отборе паровой фазы: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Е.И. Образцова.- Уфа, 2004.- 23 с.

93. Пароль, Н.В. Знакосинтезирующие индикаторы и их применение: справочник / Н.В. Пароль, С.А. Кайдалов.- М.: Радио и связь, 1988.- 128 с.: ил.-(Массовая радиобиблиотека; вып. 1122).

94. Патанкар, С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости / С. Патанкар.- М.: Энергоатомиздат, 1984.- 124 с.

95. Петрович, В. П. Силовые преобразователи электрической энергии: учеб. пособ. / В.П. Петрович.- Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009.- 240 с.

96. Пожарная опасность трубчатых печей // Справочно-методическое пособие. Отряд ВППО ОАО «Удмуртнефть».- Ижевск, 2001.

97. Полищук, Ю.М. Высоковязкие нефти: анализ пространственных и временных изменений физико-химических свойств [Электронныйй ресурс] / Ю.М. Полищук, И.Г. Ященко // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн., 2005.-№1.- Режим доступа: http://www.ogbus.ru/authors/PolishukYu/ PolishukYu_1.pdf (дата обращения: 10.02.2008).

98. Полупроводниковые приборы. Диоды высокочастотные, диоды импульсные, оптоэлектронные приборы: справочник / А.Б. Гитцевич [и др.]; под ред. А.В. Голомедова.- М.: Радио и связь, 1989.- 592 с.: ил.

99. Полупроводниковые приборы: Транзисторы: справочник / В.Л. Аронов [и др.] под общ. ред. Н.Н. Горюнова.- М.: Энергоатомиздат, 1983.904 с.: ил.

100. Попков, О.З. Основы преобразовательной техники. Автономные преобразователи: учеб. пособ. консп. лек.- М.: Издательство МЭИ, 2003.64 с.

101. Производство и продажа индукционных электронагревателей // ООО НПП «Термические Технологии».- Режим доступа: www.npptt.ru (дата обращения: 05.03.2009).

102. Промышленная группа «Генерация» [Электронный ресурс].- Режим доступа: www.generation.ru (дата обращения: 01.04.2008).

103. РД 39-026-02. «Правила технической эксплуатации магистрального «горячего» нефтепровода Узень-Атырау-Самара» - Астана: ЗАО «КазТрансОйл», 2003.- 576 с.

104. Розанов, Ю. К. Основы силовой электроники / Ю.К. Розанов. - М.: Энергоатомиздат, 1992.- 296 с.

105. Семенов, Б. Ю. Силовая электроника: от простого к сложному / Б.Ю Семенов. - М.: СОЛОН-Пресс, 2005.- 416 с.

106. Скоростной подогревать нефти // ЗАО «Завод сибирского технологического машиностроения» [Электронный ресурс].- Режим доступа: http://zstm.ru/skorostnoj-podogrevatel-nefti.html (дата обращения: 01.04.2008).

107. Слухоцкий, А.Е. Индукторы для индукционного нагрева / А.Е. Слухоцкий, С.Е. Рыскин. Л.: Энергия, 1974.- 264 с.: ил.

108. Специальные системы и технологии [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.sst.ru (дата обращения: 08.11.2009).

109. Способ монтажа индуктора на протяженных объектах: пат. 2496281 Рос. Федерация: МПК Н05В6/02 / Конесев С.Г., Садиков М.Р., Хлюпин П.А., Кондратьев Э.Ю.; заявитель Конесев Сергей Геннадьевич.- № 2012108770/07; заявл. 07.03.12; опубл. 20.10.13. Бюл. №29.- 6 с: ил.

110. Справочник по преобразовательной технике / под ред. Чиженко И. М.Киев: Изд-во «Техника», 1978.- 447 с.

111. Сучков, Б.М. Терминологический словарь-справочник по нефтепромысловому делу / Б.М. Сучков.- Москва-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»; Институт компьютерных исследований, 2007.704 с.

112. Тепловизор. Модель HotFind №80860683. Руководство по эксплуатации тепловизора HotFind.

113. Теплолюкс-сервис. Саморегулирующаяся нагревательная лента ФСУ / FSU [Электронный ресурс].- Режи доступа: http://www.prom-obogrev.ru/katalog-produkcii/nagrevatelnye-kabeli/samoregulirujushhijjsja-kabel/samoreg-kabel-fsu.html (дата обращения: 02.02.2009).

114. Теплотехника: учеб. для вузов / А.П. Баскаков [и др.]; под ред. А.П. Баскакова.- 2-е изд., перераб.- М.: Энергоатомиздат, 1991.- 224 с.: ил.

115. Технология и техника добычи нефти: учеб. для вузов / А.Х. Мирзаджанзаде [и др.]. - М.: Недра, 1986. - 382 с.

116. Транзисторы: справочник. Вып. VII-М.: Патриот, 1997.- 191 с.

117. Трехфазный индуктивно-емкостной преобразователь: пат. 2412521 Рос. Федерация: МПК Н02М5/06 / Конесев С.Г., Хлюпин П.А, Конесев И.С.; заявитель Конесев Сергей Геннадьевич.- № 2010100700/07; заявл. 11.01.10; опубл. 20.02.11. Бюл. № 5. - 8 с: ил.

118. Тугунов, П.И. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов / П.И. Тугунов, В.Ф. Новоселов, А.А. Коршак, А.М. Шаммазов.- Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2002.

119. Тугунов, П.И. Транспортирование вязких нефтей и нефтепродуктов по трубопроводам / П.И. Тугунов, В.Ф. Новоселов.- М.: Недра. 1973.- 88 с.

120. Установка индукционного нагрева жидкостей: пат. 2417563 Рос. Федерация: МПК Н05В6/00 / Конесев С.Г., Хлюпин П.А., Макулов И.А., Никитин Ю.А.; заявитель ООО «Газ-Проект Инжиниринг».- №2009129107/07; заявл. 28.07.09; опубл. 27.04.11, Бюл. № 12.- 7 с: ил.

121. Установка индукционного нагрева трубопроводов: пат. 2415517 Рос. Федерация: МПК Н05В6/00, F17L53/00 / Конесев С.Г., Хлюпин П.А., Макулов И.А., Никитин Ю.А.; заявитель и патентообладатель ООО «Газ-Проект Инжиниринг».- №2009100575/07; заявл. 11.01.09; опубл. 27.03.11. Бюл. № 9.- 8 с: ил.

122. Устройство для индукционного нагрева жидкости в трубопроводе: пат. 2120703 Рос. Федерация: МПК Н05В6/10, Н05В6/06 / В.П. Еремин, Г.П. Еремин, О.П. Лаппа; заявитель и патентообладатель Владимир Петрович Еремин, Геннадий Петрович Еремин, Олег Павлович Лаппа. - №97114777/09; заявл. 27.08.97; опубл. 20.10.98. Бюл. 20.

123. Фахретдинов, П.С. Новые регуляторы реологических свойств высокосмолистой нефти [Электронный ресурс] / П.С. Фахретдинов, Д.Н. Борисов, Г. В. Романов // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн., 2007.-№1.- Режим доступа: http://www.ogbus.ru/authors/Fahretdinov/ Fahretdinov_1.pdf (дата обращения: 12.12.2009).

124. Фонарев, З.И. Электроподогрев трубопроводов, резервуаров и технологического оборудования в нефтяной промышленности / З.И. Фонарев.- Л.: Недра, 1984.- 148 с.

125. Хазиева, Р.Т. Индуктивно-емкостные преобразователи на основе многофункциональных интегрированных электромагнитных компонентов // Тинчуринские чтения: сборник трудов 6-й Международной научной молодежной конференции. Казань: ГОУ ВПО «КГЭУ», 2011. С. 107-108.

126. Хазиева, Р.Т. Моделирование системы заряда емкостного накопителя / Р.Т. Хазиева, Р.В. Кириллов, А.А Путинцева // Электропривод, электротехнологии и электрооборудование предприятий: сборник научных трудов II Международной (V Всероссийской) научно-технической конференции. Уфа: изд-во УГНТУ, 3 - 4 апреля 2015. С. 170-177.

127. Хазиева, Р.Т. Modeling of capacitive storage charge device based on multifunction integrated electromagnetic component / Р.Т. Хазиева, Р.В. Кириллов, О.И. Колесникова // Нефть и газ - 2015: сборник трудов 69-й

Международной молодежной научной конференции. Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина. Москва, 14 - 16 апреля 2015. С. 388-393.

128. Хлюпин П.А. Одномерное распределение передачи тепла в трубе с застывшей жидкостью / П.А. Хлюпин, С.Г. Конесев: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014618090. Зарегистрировано 08.08.2014.

129. Хлюпин, П.А. Математическая модель процесса теплопередачи в системе нагрева вязкой нефти / П.А. Хлюпин // Повышение надежности и энергоэффективности электротехнических комплексов и систем: межвуз. сб. науч. тр.- Уфа: УГНТУ, 2010.- С. 127-138.

130. Хлюпин, П.А. Модель передачи тепла в системе безопасного нагрева вязкой нефти / П.А. Хлюпин // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тезисы докладов Семнадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов.- М.: Издательский дом МЭИ, 2011.- С. 224226.

131. Хренков, Н.Н. Скин-система. Теория / Н.Н. Хренков // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса, 2008.- №1.-С. 69-71.

132. Черникин, В.И. Перекачка вязких застывающих нефтей. Аннотация / В.И. Черникин.- М.: Гостоптехиздат, 1985.- 164 с.

133. Четти, П. Проектирование ключевых источников электропитания: Пер. с англ. / П. Четти.- М.: Энергоатомиздат, 1990.- 240 с.: ил.

134. Шамов, А.Н. Проектирование и эксплуатация высокочастотных установок / А.Н. Шамов, В.А. Бодажков. Изд. 2-е, доп. и переработ.- Л.: Машиностроение, (Ленингр. отд-ние), 1974.- 280 с.

135. Шахраманьян, М.А. Сибирский регион России: опасность природных, техногенных и экологических аварий / М.А. Шахраманьян, В.А. Акимов, К.А. Козлов // Экология и промышленность России, 2003.- №4.- С. 4-7.

136. Щуров, В.И. Технология и техника добычи нефти: учеб. для вузов / В.И. Щуров.- М.: Недра, 1983.- 510 с.

137. Hunt, Brian R. Matlab: официальный учеб. курс Кембриджского университета: [пер. с англ.] / Brian R. Hunt [и др.] / М.: Изд-во ТРИУМФ, 2008.- 352 с.: ил.- (Серия «Официальный учебный курс»).- Доп. тит. л. анг.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное) Системы нагрева вязкой нефти

ПТБ-10 ПТБ-5-40А

Рисунок А.1 - Печи пламенные трубчатые блочные мощностью

10 МВт и 5 МВт

а) в)

а) конструкция печи; б), в) продуктовый змеевик Рисунок А.2 - Конструкция системы пламенной факельной печи

а) б)

а) термоизображение, б) фотоизображение

Рисунок А.3 - Нормальный режим работы печи ПТБ-10

а), в) термоизображение; б), г) фотоизображение

Рисунок А.4 - Аварийный режим работы печи ПТБ-10

СКИН-система

Температурный режим

Низкотемпературный

3...5 оС

Среднетемпера-турный

до 60 оС

Высокотемпературный

до 200 оС

Конструктивное исполнение

Надземный

Подземный

Подводный

Тип наложения изоляции

Предворительная изоляция трубы

Укладка изоляции скорлупой

Мощность теплового поля

1-трубная

2-трубные

3-трубные

Рисунок А.5 - Структурная схема исполнения скин-систем

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное)

Листинг программы одномерного распределения передачи тепла в трубе с застывшей жидкостью

function t = heat(a, tau, x, init, bdry)

% Решает одномерное тепловое уравнение на прямоугольнике,

% заданным векторами x и tau с начальным условием t(tau(1), x)=init

% и граничными условиями Дирихле t(tau, x(1))=bdry(1),

% t(tau, x(end))=bdry(2).

J=length(x);

N=length(tau);

dx=mean(diff(x));

dtau=mean(diff(tau));

s=a*dtau/dxA2;

t=zeros(N, J);

t(1, : )=init;

for n=1:N-1

t(n+1, 2:J-1)=s*(t(n, 3:J)+t(n, 1:J-2))+(1-2*s)*t(n, 2:J-1); t(n+1, 1)=bdry(1); t(n+1, J)=bdry(2); end

tauvals = linspace(0, т, Дх); xvals = linspace(0, Х, ДХ); init = 5+sign(xvals);

tvals = heat(a, tauvals, xvals, init, [T1 T2]); surf(xvals, tauvals, tvals) xlabel x, ylabel tau, zlabel t

ПРИЛОЖЕНИЕ В (обязательное)

Установка индукционного нагрева УИНС «УИНС-305.00.00.000 РЭ» ТУ - 3442 - 001 - 15303901 - 2004

Установка индукционного нагрева УИНС предназначен для использования в качестве лабораторного стенда. Принцип работы УИНС основан на физическом эффекте нагрева металла в переменном электромагнитном поле. Установка позволяет осуществлять следующие функции:

- разогрев объекта нагрева;

- независимое регулирование температуры нагреваемого участка по

релейному закону.

Таблица В.1 - Состав установки индукционного нагрева

Наименование Кол-во Примечание

Шкаф управления 1 шт.

Датчик температуры поверхностный ДТС014-50М.В3.20/1.5 2 шт. Установлен на индуктор и дверь шкафа управления

Коробка соединительная 1 шт. Установлена на шкафе управления

Индуктор РКГМ 6.00-660 1 шт.

Объекта нагрева, труба 1 шт.

Комплект крепления датчиков 2 шт. Установлен на индуктор и

температуры дверь шкафа управления

Часть управления установки содержит силовую преобразовательную часть и предназначен для преобразования входного переменного (50 Гц) напряжения в импульсное выходное напряжение повышенной частоты, необходимой для питания индуктора.

Комплект КИПиА состоит из установленного в ШУ измерителя регулятора микропроцессорного двухканального ТРМ202 (далее - ТРМ) и комплекта термопреобразователей сопротивления поверхностного исполнения.

Таблица В.2 - Технические характеристики установки

№ п/п Параметр Значение

1 Номинально напряжение питающей сети однофазного переменного тока 50 Гц, В 220

2 Номинальная частота тока питающей сети, Гц 50

3 Количество подключаемых к шкафу индукторов 1

4 Номинальная мощность шкафа управления, кВт 1

5 Частота преобразования шкафа управления, кГц 15..30

6 Пределы регулирования температуры нагрева нагрузки,оС Не более 100

7 Режимы работы Повторно-кратковременный

8 КПД, %, не менее 97

9 cosф 0,98

10 Габаритные размеры ШУ, мм, не более

- ширина - глубина 600 400

- высота 600

11 Масса ШУ с оболочкой, кг, не более 15

Примечания:

1. Питание ШУ осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В (±10%), частотой 50 Гц. Требование к питающей сети по ГОСТ 13109-87.

2. Индуктор УИНС выполнен из кабеля марки РКГМ 6.00-660 (ТУ 16.К80-09-90, сертификат пожарной безопасности №>ССПБ^и.0П.070.Н.00017).

Устройство и работа шкафа управления

Основными элементами установки индукционного нагрева УИНС является шкаф управления (ШУ), функционально представляющий собой преобразователь частоты (ПЧ), к которому подключается индуктор, выполненный из кабеля марки РКГМ 6.00-660, располагаемый непосредственно в месте, где необходимо произвести нагрев. ШУ преобразует напряжение силовой сети в импульсное напряжение, питающее кабель-индуктор, расположенный на обогреваемом участке трубы. Кабель-индуктор создает электромагнитное поле, воздействие которого на металлическую поверхность приводит к ее нагреву (греющий элемент в данной системе обогрева - это поверхность трубы). Кабель-индуктор (гибкий многожильный медный провод) не является нагревающим элементом, а только служит проводником переменного электрического тока и обеспечивает

бесконтактную передачу тепла нагреваемому объекту. Срок эксплуатации многожильного провода в кремнийорганической или фторопластовой изоляции составляет 10 лет (при эксплуатации в соответствии с ТУ).

Шкаф управления предназначен для контроля над параметрами нагрева (КИПиА) и предотвращения аварийных ситуаций (КЗ индуктора).

Шкаф управления в металлическом корпусе, внутри которого размещена система автоматики.

Контроль температуры в зоне нагрева осуществляется при помощи поверхностных датчиков температуры. Поверхностные датчики температуры представляют собой термопреобразователи сопротивления ДТС014-50М.В3.20/1.5т с диапазоном измерения температуры от -50 оС до +150 оС, помещенные в латунный корпус. Поверхностные датчики подключаются к ТРМ.

В случае повышения температуры выше допустимой (температура устанавливается в зависимости от условий эксплуатации), происходит срабатывание исполнительного реле ТРМ. В результате срабатывания исполнительного реле напряжение питания снимается с ПЧ и происходит останов нагрева. При снижении температуры вновь включается.

Внешний вид шкафа управления установки приведен на рисунке В.1.

ШУ представляет собой щит общепромышленного исполнения с установленным в него индикаторами и кнопками управления установкой.

В ШУ установлен вольтметр для измерения напряжения питающей сети и амперметр для измерения тока потребления ШУ.

С ШУ предусмотрена возможность сигнализации и управления параметров нагрева по интерфейсу RS485 протокол Modbus RTU. Также предусмотрена возможность подключения осциллографа для снятия сигнала с датчика тока индуктора.

X \6_

1 - шкаф управления УИНС, 2 - нагреваемый объект с индуктором, 3 - ТРМ202, 4 - вольтметр, 5 - амперметр, 6 - кабельные ввода для подключения RS485, 7 - кабельные ввода для подключения осциллографа, 8 - лампочка «Сеть», 9 - лампочка «Работа», 10 - лампочка «Авария», 11 - кнопка «Пуск»,

12 - кнопка «Стоп» Рисунок В.1 - Шкаф управления УИНС Внутри ШУ есть дисплей преобразователя частоты (далее дисплей ПЧ). При работе ШУ на дисплее ПЧ отображается мощность, частота, температура, ток и напряжение преобразователя частоты.

Внешний вид дисплея представлен на рисунке В.2.

1 - печатная плата дисплея ПЧ, 2 - дисплей, 3 - кнопка «влево», 4 - кнопка «ввод», 5 - кнопка «вправо», 6 - кнопка «пуск», 7 - кнопка «стоп» Рисунок В.2 - Внешний вид дисплея ПЧ

Описание алгоритма работы

При включении автоматического выключателя SF1 загорается индикатор «сеть» и установка переходит в режим ожидания до нажатия кнопки «ПУСК» управления нагревом на передней панели ШУ.

После нажатия кнопки «ПУСК» управления нагревом поступает управляющий сигнал на схему управления преобразователя частоты (ПЧ) и преобразователь включается. На панели ШУ загорается индикатор «РАБОТА», свидетельствующий о том, что установка включена. При достижении предельной температуры срабатывает исполнительное реле ТРМ, которое подает сигнал управления на ПЧ, переводя его в режим ожидания. При возвращении исполнительного реле в исходное положение ПЧ снова запускается. Система переходит в автоматический режим работы. Условием выхода из этого режима является нажатие кнопки «СТОП» управления нагревом либо срабатывание системы защиты в ШУ при аварийной ситуации. При нажатии кнопки «СТОП» управления нагревом происходит подача управляющего сигнала на схему управления ПЧ, вследствие чего происходит снятие тока питания индуктора. Схема управления переходит в режим ожидания нажатия кнопки «ПУСК». Полное отключение напряжения питания ПЧ осуществляется автоматическим выключателем SF1 (рисунок В.3).

Сигнализация о состоянии и режимах работы установки должна соответствовать таблице В.3

Таблица В.3 - Индикация состояния и режимов

Индикация Состояние и режимы работы ШУ

Индикатор «сеть» Подача питания на ШУ

Индикатор «работа» нагрев При включенном ВА SF1 управления нагревом. Горит: индицирует работу режима нагрев трубы

Индикатор «авария» нагрев Индицирует о неисправности в цепи нагрева

Неисправности и способы их устранения приведены в таблице В.4.

Таблица В.4 - Возможные неисправности и способы их устранения

Наименование неисправности, сигнализация, внешнее проявление и дополнительные признаки Вероятная причина отказа Способ устранения

1 2 3

Не загорается индикатор «работа» нагрев, после нажатия кнопок «ПУСК» (при включенных ВА) Отсутствует напряжение на входной клемме ШУ. Неисправен индикатор. Неисправен ПЧ. Проверить напряжение на входе установки. Пригласить представителя предприятия-изготовителя

Во время работы произошло внезапное отключение установки, нагрев прекратился Произошло замыкание индуктора на «землю» (сработала защита УЗО). Сработала защита ПЧ Устранить замыкание индуктора на «землю». Повторить пуск, в случае повторения сбоя пригласить представителя предприятия-изготовителя

При нажатии кнопки «ПУСК» нагрева загорается индикатор «АВАРИЯ» (на дисплее ПЧ отображается причина аварии) Сработала защита ПЧ из-за: - обрыв фазы питания; - перегрузка ПЧ; - перегрев ПЧ; - обрыв индуктора; - неисправен ПЧ В соответствии с отображенной причиной аварии на дисплее ПЧ: - устранить замыкание; - проверить соединение индуктора; - проверить параметры индуктора

Рисунок В.3 - Схема электрических соединений

ПРИЛОЖЕНИЕ Г (обязательное) Технические характеристики тепловизора HotFind

Таблица Г.1 - Техническое описание тепловизора

Модель HotFind

Характеристика изображения

Тепловое изображение

Угловое поле / мин. расстояние 20ох15о / 0,1 м

Пространственное разрешение 2,2 мрад

Разрешение по температуре 0.1 К

Тип детектора Неохлаждаемая микроболометрическая матрица в фокальной плоскости объектива

Разрешение 160x120

Спектральный диапазон 7,5 ... 14 мкм

Фокусировка Ручная

Частота смены кадров 50 Гц PAL / 60 Гц NTSC

Воспроизведение изображения

ЖК-дисплей 2,5 дюйма, цветной

Видеовыход CCIP/PAL или RS170EIA/NTSC комбинированное видеоизображение

Измерение

Диапазон измеряемых температур, оС -20 ... 250 (модель HotFind D) -20 ... 600 (модель HotFind DX) -20 ... 1000 (модель HotFind DXS) -20 ... 1500 (модель HotFind DXT)

Предел допускаемой погрешности

измерений: абсолютной < 100 оС ±2 оС

относительной > 100 оС ±2 %

Перемещаемая точка 4 (бегающая точка Мт-Мах)

Обработка термограмм Построение изотерм Построение температурного профиля Анализ методом площадей

Установка коэффициента теплового От 0,01 ... 1,00

излучения с шагом 0,01

Поправка на окружающую Автоматическая

температуру

Сохранение изображений

Тип Встроенная память (1000 термограмм)

Формат файлв. Тип изображение SAT, включая данные измерения, 14 бит

Лазерный указатель

Тип Класс 2, красный

Аккумулятор

Тип Ионно-литиевый, заменяется пользователем

Время работы 2,5 часа непрерывной работы

Система перезарядки Внешнее 1-секционное микропроцессорное зарядное устройство

Режим экономии заряда Есть

Характеристики условий окружающей среды

Диапазон рабочих температур -20 оС ... +50 оС

Температура хранения -40 оС ... +70 оС

Влажность При эксплуатации и хранении 10-95 %, без конденсации

Класс герметизации 1Р54

Ударная нагрузка Рабочая: 25g

Вибрация Рабочая: 2g

Физические характеристики

Масса (с аккумулятором) 700 г

Габариты 211х80х195 мм

Резьба для установки на штатив 1/4"

Интерфейс

ШВ Загрузка термограмм

Видеовыход Комбинированное видеоизображение

Внешний источник питания 8-12 В постоянного тока, ЗА

ПРИЛОЖЕНИЕ Д (обязательное) Основные элементы и участки нефтепровода

а)

в)

Ы1 уг^

д)

1

б)

ЗИЛ

г)

ггп пи

ГГП ГГП

ГГП и_и

ггп ни

е)

ж)

Рисунок Д.1 - Участки трубопровода сложной конфигурации: а) линейный участок; б) искривленный участок; в) участок змеевик; г) участок труба на опоре; д) элемент задвижка; е) элемент фланец; ж) участок «гребенка»

ПРИЛОЖЕНИЕ Е (обязательное)

Графические зависимости распределения тепла в скважине для различных индукционных нагревательных систем

0 0 100 200 300 _, 400 | 500 ^ 600 10 20 30 Температура жидкости 40 50 60 70 °С 80 90 100 110 120

tз = 24 °С ; М = 81°С ;

Количество ступеней = 1

щ 000 <о £ 700 л ! 800 ю > 900 1000 1100

1200 1300

Рисунок Е.1 - Кривая распределения температуры перекачиваемой жидкости по

глубине скважины при локальном нагреве

Глубина скважины, м 1111 ооооооооооооо оооооооооооооо 10 20 30 Температура жидкости, 40 50 60 70 °С 80 90 100 110 120

Рисунок Е.2 - Кривая распределения температуры перекачиваемой жидкости по глубине скважины при локально-попутном нагреве

( п 10 20 30 Температура жидкости, °С 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Глубина скважины, м ооооооооооооо ооооооооооооос Ж

ж

ТПТ г::

И tз = 24 °С ; Дt = 19 °С ;

Я Количество ступеней = 2

ж

Ш

тттг ш

ж

Я

Рисунок Е.3 - Кривые распределения температуры перекачиваемой жидкости по глубине скважины при локально-ступенчатом нагреве

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж (обязательное)

Решение тепловой задачи при различном расположении прямого и обратного провода индуктора относительно друг друга

Постановка задачи:

В качестве объекта моделирования используется поперечное сечение промыслового трубопровода с характерными точками (рисунок Ж.1). Точки А, В, С и D расположены в стенке трубопровода, точки А1, В1, С1 и D1 - в пристеночном слое нефти. Точки А, А1, В, В1, С и С1 зафиксированы и имеют постоянные координаты.

Точки D и D1 расположены наиболее близко к индуктору. Их координаты изменяются при любых перемещениях индуктора.

Рисунок Ж.1 - Поперечное сечение промыслового трубопровода и расположение

характерных точек

Исходные данные: Наружный радиус трубы: 150 мм. Толщина стенки трубы 5=8. Толщина индуктора: 10 мм.

Относительная магнитная проницаемость стали трубы ^ = 200.

Относительная магнитная проницаемость проводников индуктора, тепловой

изоляции и воздуха ^ = 1.

Удельная электропроводность стенки трубы о = 7 000 000 См/м.

Удельная электропроводность проводников обмотки о = 56 000 000 См/м.

Действующее значение плотности тока в индукторе J = 200 А.

Частота тока f = 2000 Гц.

Теплопроводность нефти X = 0,136 Вт/(Км);

Теплопроводность материала трубы X = 50 Вт/(Км);

Теплопроводность изоляции Х= 0,04 Вт/(Км);

Теплопроводность воздуха X = 0,026 Вт/(Км);

Теплоемкость материала трубы С=462 Дж/(Ккг);

Теплоемкость материала изоляции С=1470 Дж/(Ккг);