Modeling and Control Strategy of Built-in Skin Effect Electric Tracing System

In order to ensure the safety of fluid flow in deep-water submarine pipelines,a safe and energy-saving built-in skin effect electric heat tracing technology was adopted as the thermal management strategy.The magnetic field distribution of built-in skin effect heating system is analyzed based on the mechanism of built-in skin effect heating system,so as to obtain the equivalent circuit model of built-in skin effect electric heating system.Meanwhile,heating power is introduced as an intermediate variable to establish the relationship between power supply frequency and built-in skin effect heating temperature.Aiming at the skin effect electric heating system,an Active Disturbance Rejection Control(ADRC)method is proposed macroscopically based on Hammerstein model.Firstly,the parameters of Hammerstein model are identified and optimized using the auxiliary model and standard particle swarm optimization algorithm.Then,the ADRC controller of linear link is designed,and the required heating temperature is used to solve the intermediate variable heating power.Finally,inversion calculation is applied in the nonlinear link to solve the required power frequency,so as to achieve the purpose of efficient heating and verify the feasibility and effectiveness of control strategy through simulation.

海洋石油和LNG项目中电伴热施工的质量控制

电伴热作为一种对管线、容器、仪表设备等进行工艺温度维持和防冻保温的解决方案,其具备发热均匀、安装方便、温度控制准确、易远程遥控、防护防爆性能优良等优点,一直被广泛应用于海洋石油和LNG项目中。电伴热的施工质量将直接影响到项目投产后生产的连续性和安全性,且电伴热的施工与管线、机械、仪表、涂装、保温等众多工艺存在交叉影响,因此必须重视电伴热的施工质量控制。

海底气液多相流混输管道电伴热的热能节省特性研究

针对海底气液混输管道面临的结蜡、胶凝、摩阻过大等流动安全保障问题,提出了热能较为节省的电伴热方式。相对于常见的平台加热方式,基于海管系统总的热平衡原理,采用微积分方法推导出了电伴热相对热耗率的数学解析式,澄清了影响电伴热热能节省效果的主要因素,证明了电伴热与平台加热在加热能耗方面的优劣,并探明了总传热系数等关键因素对电伴热热能节省特性的影响规律。结果表明:在确保质量流量、保温措施及出口温度均相同的条件下,电伴热的热耗总是小于平台加热的热耗,具体的热能节省效果仅跟总传热系数、输送距离、管径、质量流速、液相质量分数5个关键因素有关。电伴热相对热耗率与总传热系数和输送距离近似呈线性负相关关系,与管径和质量流速近似呈指数式正相关关系,与液相质量分数近似呈线性正相关关系。采用电伴热方式时,由于不需要额外掺水确保管道的“最小安全输量”,在极低输量条件下的热能节省效果将更加显著。本研究成果可为海底气液多相流混输管道电伴热的热能节省特性认知提供理论依据。

半地下坐地式LNG储罐电伴热系统的设计

相较于传统架高式液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)储罐,坐地式或半地下坐地式LNG储罐因采用低承台结构,本体的一部分会与周围土壤直接接触,且无空气流通空间,储罐内部的低温将通过储罐本体传导至罐外,影响储罐周围土壤温度;当土壤温度≤0℃时,土壤冻胀隆起,导致储罐受力不均。针对这一问题,首先分析了LNG储罐保冷结构,研究了不同保冷材料的导热系数,计算出储罐不同位置处的漏热量,并根据计算结果选择电伴热系统设计方案,最后采用软件建模仿真分析,进一步验证电伴热系统设计的合理性。电伴热系统可消除低温对储罐周围土壤造成的影响,且能保证储罐本体温度的一致性和连续性,有效避免罐内LNG沸腾。研究成果可为半地下坐地式LNG储罐在进行电伴热系统设计时提供借鉴。

基于集肤电伴热的集输管道节能评价研究

为实现集输管道热力消耗方面的节能挖潜,在热油管道温降理论计算基础上,根据集中加热和集肤电伴热两种原油加热输送方式的不同,探讨了不同因素对节能比的影响,研究了停输工况下集肤电伴热的加热效果趋势,掌握运行能耗、维温效果等多项技术参数。结果表明,理论上集肤电伴热恒优于集中加热方式;节能比与总传热系数、管径、管道长度呈线性负相关,与质量流量、原油比热容呈指数正相关,在一定条件下集肤电伴热的节能效果显著;现场管道中的电伴热停止工作后,38 h后温度才突破设定的下限温度,每年可节约热能15543.55 kW,相当于关停13台1160 kW的管式加热炉,可年减少碳排量10.215 t CO_(2)。

集肤效应电加热技术在贝尔油田集油系统中的应用

集肤效应电加热技术具有高效节能特性,能够高效率地实现原油流动性提升和运行成本的大幅降低,广泛应用于油田集油系统中。以贝尔油田为例,内置式集肤效应电伴热方式比碳纤维电加热管和穿芯电加热管技术的耗电量分别降低了28.7%和44.6%。2022年10月,新投产的10口井全部采用集肤效应电伴热技术,在增加负荷63 kW的情况下,集油耗电较2022年仅增加8.7×10^(4)kWh。现场应用结果显示,该技术在提高原油采收率、降低能耗和延长设备使用寿命方面表现出色,为油田的高效、绿色、环保运营提供了有力支持。

海上平台电伴热故障定位技术与设备的应用

海上平台电伴热故障定位系统由硬件和软件构成:硬件包括大功率信号发生器、高灵敏信号接收器、高压脉冲发生器、磁声同步故障定位仪、检测仪前置设备和计算机,用于确定电伴热电源盒位置、电伴热路径和采集信号数据;软件用于对数据进行处理和仿真,得出电伴热故障距离和波形图,给维修人员提供精确定位,帮助维修人员快速解决电伴热故障,保障海上平台安全生产。

寒区面坝板止水结构防冻措施探析

寒区面板坝止水结构因低温易产生冰冻破坏,严重影响大坝的稳定性与安全性。本文通过对寒区面坝板止水结构冻害机理和破坏的分析,总结了目前解决止水结构受冻害的防冻措施和方法。同时,基于电伴热良好的防冻能力,对电伴热技术在寒区混凝土面板坝止水结构抗冻中的应用进行了可行性分析,同步结合传热过程的分析,提出电伴热系统的功率选用和布置设计的方法,为寒区混凝土面板坝止水结构的抗冻设计提供新的思路和参考。

自限温电伴热座椅在轨道车辆上的应用研究

温州S2线市域动车组采用带有电伴热装置的不锈钢材质座椅,满足乘客夏季清凉、冬季温暖的舒适性要求。文章分析了座椅面温度设定依据,并进行了安全性设计。最后对不同功率配置的座椅进行了温升试验,结果显示,采用26 W/m自限温电伴热带的功率配置,在座椅达到热平衡后,乘客落坐时体感适中,长时间持续乘坐也不会有明显的发热感,表明温州S2线市域动车组座椅加热方案和温度的设定既安全合理,又满足乘坐舒适性要求。

塔式光热电站系统保温和电伴热设计及选型

在塔式光热电站中,为了减少设备和管道的散热损失,需在电站的设备和管道上设置电伴热以弥补这部分散热损失,以保证设备和管道内的熔盐不凝结。给出了保温和电伴热的设计原则,并以国内某塔式光热电站过热器为研究对象,计算得到多组保温和电伴热设计选型方案,并根据保温厚度和电伴热功率确定了最佳的经济方案。

典型船用通导设备低温性能试验研究

目的建立有效的低温试验检测手段及评估方法,以保障冰区航行船舶在低温环境下的通讯导航能力。方法在国军标与船标的指导下,针对典型船用通导设备磁罗经与电子罗经,开展包括试前工作测试、–25℃低温贮存试验、–20℃低温工作试验以及附加防寒措施的系列考核试验。结果试验成功复现了低温环境下磁罗经与电子罗经的性能失效模式。磁罗经经历低温后,磁力指向稳定性大幅减弱,试验前后指向刻度最大偏差可达3.3°;电子罗经经历低温后,指向误差最大可达3.7°,电流最大增长32.8%。通过遮蔽防寒、伴热措施保温后,整个试验过程中温度趋于稳定,磁罗经与电子罗经的刻度示值变化幅度减小。结论磁罗经内部部件机械阻尼的增大以及自差校正磁棒磁力的改变是引起磁罗经定位精度率波动、定位误差变大的主要原因。电子罗经天线内部电气元件的性能改变是引起指向刻度变化的主要因素。通过采取一定的防寒保温措施,减小温度变化范围,将有利于提高磁罗经与电子罗经低温工作的稳定性。

-10℃环境下电伴热养护混凝土温度控制及强度发展

电伴热养护是近年来冬期施工中一种有效避免混凝土早期冻害以及提高水泥水化和混凝土强度的有效方法。为提升养护效率和效果,优化负温环境下电伴热养护参数,本文采用空气夹层法与内置法两种方式布设电伴热带,以预养护参数和恒温养护参数为变量,获得C30普通混凝土加热养护过程中的温度变化历程和立方体抗压强度。试验结果表明:经空气夹层法养护的混凝土温度分布更均匀,与内置法养护相比,其混凝土立方体抗压强度值提高了7.6%;35℃预养护最佳时间为6 h,预养护时间增加,造价增加,但并未提高过多强度;当以10℃预养护6 h,55℃电伴热恒温养护36 h时,混凝土强度为81.5%fcu,k(立方体抗压强度标准值),满足梁板拆模强度要求。本文旨在为使用电伴热带进行混凝土冬期施工的设计提供参考,进而指导其工法和工程应用。

大型LNG储罐承台电伴热设计总结

相比传统高式布置液化天然气(LNG)储罐,低式储罐承台布置可以节省大量的建设成本,但需要考虑承台电伴热。对比分析了并联恒功率、并联自限温等几种方案的优缺点,结合某沿海项目200 dam^(3)LNG储罐承台结构保温及环境数据,采用一维稳态导热法计算分析了承台所需要的伴热功率,进而选择合适的电伴热带。对比分析了传统RTD测温控制和光纤分布式测温方案,分析了设计中配电回路分配及用电消耗、设计院与供应商设计分工,给出电气设计参考工程量,对同类LNG罐底电伴热设计具有参考意义。

徐深气田气井生产中后期电热带老化问题研究

徐深气田普遍应用以电伴热工艺为主、注甲醇工艺为辅的天然气防冻工艺,防止天然气水合物生成。随着气田开发时间增加,电热带老化现象严重,逐渐出现故障频发,维修难度大,更换投资高等问题,影响气田平稳生产。为保障气田高效开发,降低改造投资和运行成本,结合生产气井的建设情况及生产工况,对气井水合物生成进行预测分析,优化甲醇注入量、加注周期,可降低注醇的运行成本。通过电伴热工艺与注醇工艺技术经济对比分析,综合考虑气井生产工况、改造建设投资及运行能耗等多方面因素,确定两类防冻工艺技术经济界限的评价方法。在气井生产中后期电热带老化严重时,可优先考虑注醇防冻工艺,针对气井不同开发阶段,采用不同的防冻工艺技术路线,解决因电热带老化故障带来的生产难题,持续降低改造投资和生产运行成本,为徐深气田开发全周期的天然气防冻工艺技术路线优选提供技术支撑。

基于风险管控理念的苯装车变更过程研究

变更过程中的风险管理是过程安全管理的一项重要研究内容。本文主要研究在寒冷天气下苯固有的低温结晶性质,在装车结束后增加氮气吹扫操作的变更过程存在的风险。通过分析苯装车变更过程中的风险,基于风险管控理念,从变更申请、实施过程、后期运行3个阶段提出了变更改造风险管控措施,对日常技术改造管理工作的提升有借鉴意义。

蒙古国某深基坑安全越冬保温防护技术研究

在实际工程中,通常存在一些规模较大,施工工期较长,需要越冬的基坑。而基坑的安全越冬,必须做好保温防护工作。本文依托蒙古国首都乌兰巴托市某建筑深基坑工程,对深基坑安全越冬保温防护技术开展研究,通过采用B2级聚苯板对基底土进行保温防冻;采取搭设暖棚的方式对基坑侧壁渗漏区域进行保温;采用电伴热,外加岩棉的保温措施,使基坑正常降水。根据现场实际施工情况,以上的保温防护技术对基坑安全越冬是有效的,并可为今后基坑工程安全越冬的保温防护提供借鉴。

太阳能光热电站熔盐管道及其防凝设计研究

为降低系统后续跟踪运维难度系数,确保太阳能光热发电系统安全,开展太阳能光热电站熔盐管道及其防凝设计分析研究,为后续安装、施工及运维做好铺垫,保证工程的顺利进行。介绍太阳能光热电站熔盐管道的塔式太阳能光热电站熔盐管道系统与槽式太阳能光热电站熔盐管道系统,明确高温熔融盐的介质优势,重点进行太阳能光热电站二元熔盐管道及其防凝设计的分析研究,得出太阳能光热电站二元熔盐管道保温伴热系统设计与电伴热电缆安装设计、加热功率设计、结构设计结果。

高凝油井电伴热优化计算

针对潍北油田疃3块原油高凝、高含蜡、井筒举升高能耗等导致的井筒举升难题,根据传热学基本原理和两相流理论,建立了井筒电热杆加热数学模型,利用设计的优化计算软件,得到了疃3块3口高凝油井的电加热方式、电加热深度及电加热功率。针对恒功率电伴热系统存在的缺陷,提出了一种新的电伴热优化方法,即电热杆长度、下入位置及加热点分布优化计算,并以疃3块3-X1井为例进行了优化研究。结果表明,恒功率电伴热优化后3口井的加热深度由原来800m变为448～492m,人工补充热量由最初的8kW降至3.69～5.56kW,降幅达30.5%～53.88%。对电伴热段进行均匀分段,适当增加分段数,可有效降低井筒举升能耗。将油井3-X1的加热段均匀分为10段,每段长度为45m时,人工补充热量为4.25kW,与恒功率电伴热系统相比,井筒举升能耗进一步降低23.6%。

天然气中含蜡成分对处理装置运行的影响分析及对策

由于自然条件的原因,克拉2气田天然气处理装置冬季运行时间较长,而该气田开采出的天然气又有着含蜡量较高的特点。经过分析化验,天然气中含蜡成分完全熔化点约在32℃。当含有蜡成分的介质的温度低于32℃时,天然气中的蜡就有可能析出,成为固体或胶状物,影响处理装置安全、平稳运行和优质、高效供气。文章从天然气中含蜡成分对集气装置、脱水脱烃装置、乙二醇再生装置、管线流通等几个方面的影响进行了分析,并从脱除含蜡成分、加伴热保温、优化工艺几个方面提出解决方案。最终得出结论:伴热作为解决天然气中含蜡成分的一种方式,有着良好的效果。通过现场实践证明:在设备及管道上采用易实施的电伴热作为伴热方式,结合优化工艺、调整参数、平稳控制等方法,有效地减少了含蜡成分进入天然气处理装置,收到较好的效果,且大大降低成本。

火电厂蒸汽伴热与电伴热方案的技术经济比较

从技术性能上介绍电伴热的技术优势及蒸汽伴热方案的缺陷，并就某火电厂1 000 m长锅炉仪表管道保温采用电伴热和蒸汽伴热方式进行技术经济分析，认为在发电厂的保温应用中电伴热方案在技术上性能优越，在经济上投资合理，效益显著。