لغة 
يعمل تتبع الحرارة بتأثير الجلد عن طريق تطبيق تيار متردد (AC) على موصل معزول يعمل داخل أنبوب فولاذي مغنطيسي متصل بخط الأنابيب. يتركز التيار الراجع على الجدار الداخلي للأنبوب بسبب تأثير الجلد المتناوب، وتقوم مقاومة الأنبوب بتحويل ذلك التيار إلى حرارة. تمر الحرارة عبر جدار الأنبوب وتدفئ سطح الأنبوب، ولهذا السبب يستطيع النظام الحفاظ على درجة الحرارة على طول عدة كيلومترات من خط الأنابيب من نقطة تغذية طاقة واحدة.
ما هو تتبع الحرارة لتأثير الجلد؟
تتبع الحرارة بتأثير الجلد (SECT) عبارة عن طريقة تسخين كهربائية متسلسلة يكون فيها الأنبوب الفولاذي نفسه، وليس كابل التسخين، هو عنصر التسخين. يقوم المحول بتغذية التيار إلى موصل معزول داخل الأنبوب، وفي النهاية البعيدة ينتقل التيار إلى الأنبوب ويعود نحو تغذية الطاقة. ونظرًا لأن الأنبوب مغناطيسي حديدي، فإن التيار العائد يبقى في طبقة داخلية رقيقة، وتنتج مقاومة الأنبوب الواط المطلوب لكل متر.
تم استخدام هذه التقنية منذ أوائل سبعينيات القرن العشرين في خطوط نقل النفط الثقيل، والمصانع الكيماوية، والمرافق البحرية، وخطوط الأنابيب المدفونة لفترة طويلة، حيث يتطلب تتبع البخار أو كابلات التسخين المتوازية عددًا كبيرًا جدًا من نقاط الإمداد. يصف اسم "تأثير الجلد" ظاهرة التيار المتردد التي يتركز فيها التيار على سطح الموصل؛ في SECT، السطح النشط هو الجدار الداخلي للأنبوب الحراري، لذلك يتم اختيار سمك جدار الأنبوب والتيار معًا لإعطاء خرج حرارة متساوٍ على طول المسار.
كيف يولد تأثير الجلد الحرارة
يتبع توليد الحرارة أربع خطوات: تيار التغذية، والسفر للخارج، والعودة إلى الغلاف الداخلي للأنبوب، وتسخين I²R الذي يصل إلى الأنبوب.
- يقوم محول الطاقة بتغذية التيار المتردد إلى موصل معزول يمر عبر أنبوب الحرارة إلى النهاية البعيدة.
- عند النهاية، ينتقل التيار من الموصل إلى الأنبوب الفولاذي.
- يتدفق التيار الراجع على طول السطح الداخلي للأنبوب لأن تأثير الجلد المتناوب يبقيه على تلك الطبقة الرقيقة.
- تعمل مقاومة جدار الأنبوب على تحويل التيار إلى حرارة، وتنتقل هذه الحرارة عبر جدار الأنبوب إلى سطح الأنبوب.
عند تردد التيار الكهربائي 50-60 هرتز، يبلغ عمق الجلد الفعال في الفولاذ الكربوني بضعة ملليمترات فقط. ولذلك يستخدم التصميم جدارًا أنبوبيًا يطابق هذه الطبقة ومستوى تيار يوفر الواط المحدد لكل متر. يؤدي تغيير جهد التغذية إلى تغيير التيار وبالتالي خرج الحرارة.
المكونات الرئيسية لنظام التتبع الحراري لتأثير الجلد
يحتوي نظام SECT الكامل على خمسة مكونات رئيسية، ولكل منها تأثير مباشر على الموثوقية والسلامة.
| مكون | وظيفة | اعتبارات الاختيار |
|---|---|---|
| أنبوب الحرارة | ملحومة أو مثبتة على الأنبوب. جدار الأنبوب هو عنصر التسخين | الصلب الكربوني للخدمات العامة؛ الفولاذ المقاوم للصدأ للبيئات المسببة للتآكل |
| موصل معزول | يحمل التيار من نقطة التغذية إلى النهاية النهائية | تم تصنيف العزل لجهد النظام والحد الأقصى لدرجة حرارة الأنبوب |
| تجميع تغذية الطاقة | يربط العرض بالموصل والأنبوب | قم بتضمين الحماية من الحمل الزائد وسياج المنطقة الخطرة عند الحاجة |
| إنهاء الإنهاء | يكمل الدائرة ويغلق الطرف البعيد للأنبوب | يجب أن يقاوم دخول الرطوبة ويسمح بالتمدد الحراري |
| تحكم في درجة الحرارة | يحافظ على الأنبوب عند نقطة الضبط المطلوبة | يجب أن يغطي نطاق المستشعر درجة الحرارة التي تم الحفاظ عليها والظروف المحيطة المتوقعة |
بالنسبة لخطوط المعالجة ذات درجة الحرارة العالية، يجب أن تحافظ مواد عزل الموصل والأنابيب على تصنيفاتها تحت الحمل المستمر. تم تصميم سلسلة SANTO's STS-HT لهذه الخدمة.
سلك SANTO STS HT لتتبع تأثير الجلد لخطوط المعالجة ذات درجة الحرارة العالية مصمم للخدمة في درجات الحرارة العالية، يحافظ سلك التتبع ذو تأثير الجلد هذا على عزل الموصل ومواد الأنبوب ضمن التصنيفات تحت الحمل المستمر، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات التتبع الحراري للعمليات الصعبة. عرض المنتج → حيث يكون تتبع الحرارة لتأثير الجلد منطقيًا
اختر تتبع الحرارة لتأثير الجلد عندما يكون الخط طويلًا، وتكون نقاط الإمداد محدودة، ويكون تبريد المنتج غير مقبول.
- خطوط نقل طويلة للزيت الثقيل يجب أن تظل ساخنة حتى أثناء إيقاف التشغيل.
- الطرق المدفونة أو التي يتعذر الوصول إليها حيث يكون تركيب صناديق التوصيل كل بضع مئات من الأمتار غير عملي.
- المناطق الخطرة، لأن الموصل الحي محاط بأنبوب فولاذي مغلق؛ فقط التغذية والنهاية النهائية تحتاج إلى علب مقاومة للانفجار.
- الخطوط التي تحمل سوائل عالية اللزوجة أو سوائل مكونة للشمع والتي تتطلب درجة حرارة تدفق ثابتة.
نظرًا لأن التغذية الواحدة يمكن أن تغطي عدة كيلومترات، فإن النظام أيضًا يقلل من المقاومة وفقدان الخط في نقل الطاقة لمسافات طويلة مقارنة بتشغيل العديد من دوائر السخان المتوازية.
بالنسبة للخطوط الطويلة جدًا، يعمل جهد التغذية الأعلى على تقليل التيار لنفس ناتج الحرارة وتوسيع المسافة الممكن تحقيقها بين نقاط التغذية؛ تم تصميم سلسلة STS-HV من SANTO لهذا الواجب.
سلك SANTO STS HV لتتبع تأثير الجلد للخدمة الطويلة ذات الجهد العالي تم تصميم هذا النوع عالي الجهد للدوائر الطويلة جدًا، وهو يقلل التيار لإخراج حرارة معين ويوسع تباعد نقاط التغذية. إنه يناسب التركيبات التي تتطلب نقاط إمداد أقل وأطوال خطوط ممتدة. عرض المنتج → تأثير الجلد مقابل تقنيات تتبع الحرارة الأخرى
غالبًا ما تتم مقارنة تتبع تأثير الجلد بالكابلات لأن الاختيار يعتمد على طول الدائرة وإخراج الحرارة وعدد نقاط التغذية.
| التكنولوجيا | طول الدائرة النموذجي لكل تغذية | الأنسب ل | المقايضة الرئيسية |
|---|---|---|---|
| تأثير الجلد (SECT) | عدة كيلومترات | خطوط الأنابيب الطويلة والنفط الثقيل والخطوط المدفونة أو البحرية | تكلفة أولية أعلى؛ التصميم التفصيلي مطلوب |
| كابل التنظيم الذاتي | حوالي 100-150 م | حماية من تجميد الأنابيب، الخزانات، الفروع القصيرة | العديد من نقاط التغذية والضوابط |
| كابل القوة الكهربائية المستمر | حوالي 200-500 م | خطوط معالجة متوسطة الطول | المزيد من الإنهاءات وصناديق التوصيل |
| كابل معزول معدني (MI). | حوالي 500-1000 م | تطبيقات درجات الحرارة العالية والصغيرة | تكلفة عالية تركيب ماهر |
بالنسبة لمسار واحد طويل ومستقيم، عادةً ما يفوز SECT بإجمالي التكلفة المثبتة لأنه يزيل العشرات من نقاط التغذية وصناديق التوصيل والدوائر الفرعية.
اعتبارات التصميم ومخاطر الشراء
يبدأ التصميم بحساب فقدان الحرارة، وليس باختيار المنتج. درجة الحرارة التي يتم الحفاظ عليها، والحد الأدنى من درجة الحرارة المحيطة، وحجم الأنبوب، ونوع العزل وسمكه، والرياح، والتعرض للرطوبة، كلها تحدد الواط المطلوب لكل متر.
فقط بعد معرفة فقدان الحرارة، يمكن للمهندس قياس التيار، والتحقق من انخفاض الجهد على طول الدائرة الكاملة، واختيار مادة الأنبوب: الفولاذ الكربوني للخدمة الصناعية العادية، والفولاذ المقاوم للصدأ حيث يكون التآكل أمرًا مثيرًا للقلق.
مشاكل الشراء الأكثر شيوعًا لا تتعلق بالكابل بل بالنطاق الكامل.
- النطاق غير مكتمل: تحديد الأنبوب والموصل فقط مع حذف مجموعات التغذية والإنهاءات النهائية ووحدات التحكم وصناديق التوصيل.
- شهادات لم يتم التحقق منها: يجب أن تتطابق حاويات المناطق الخطرة مع المنطقة ومجموعة الغاز، وليس مجرد مطالبة كتيبية.
- سجلات الاختبار المفقودة: يجب أن تصاحب اختبارات مقاومة العزل والاستمرارية كل دائرة يتم شحنها.
- وثائق التثبيت السيئة: تباعد التثبيت، ونصف قطر الانحناء، ومركب نقل الحرارة لها تأثير مباشر على عمر النظام.
واجبات درجة الحرارة المتوسطة تقع بين المتغيرات ذات درجة الحرارة العالية والجهد العالي. تغطي سلسلة STS-MT من SANTO نطاق التشغيل هذا.
سلك SANTO STS MT لتتبع تأثير الجلد لخدمة درجات الحرارة المتوسطة يغطي هذا المتغير نطاق التشغيل ذو درجة الحرارة المتوسطة، ويناسب المهام بين سلسلة درجات الحرارة العالية والجهد العالي. وهو يدعم الخطوط الطويلة بنقطة تغذية واحدة، محدودة بانخفاض الجهد ودرجة حرارة الأنبوب. عرض المنتج → الأسئلة المتداولة
إلى أي مدى يمكن لنظام تأثير الجلد الواحد تسخين خط الأنابيب؟
مع نقطة تغذية واحدة، عدة كيلومترات هي المعيار. يتم تحديد الحد العملي من خلال انخفاض الجهد والحد الأقصى لدرجة حرارة الأنبوب المسموح بها. إذا كان المسار أطول، فيمكن تقسيم النظام بنقاط تغذية إضافية.
هل تتبع الحرارة لتأثيرات الجلد آمن في المناطق الخطرة؟
نعم، لأن عنصر التسخين عبارة عن أنبوب فولاذي مغلق والموصل الحي غير مكشوف على طول الخط. يجب تركيب وحدة تغذية الطاقة والطرف النهائي في حاويات مصنفة للمنطقة المحددة ومجموعة الغاز.
هل يمكن استبدال الموصل الفاشل؟
في معظم التصميمات، يمكن سحب الموصل واستبداله دون قطع أنبوب الحرارة عن الأنبوب. هذه ميزة كبيرة على عناصر التسخين الملحومة أو المصبوبة.
ما هي الصيانة التي يتطلبها نظام تأثير الجلد؟
الصيانة الروتينية هي اختبار مقاومة العزل، والفحص البصري لمرفقات التغذية والنهاية النهائية، والتحقق من نقاط ضبط منظم الحرارة. ليست هناك حاجة إلى التنظيف المنتظم أو إعادة معايرة الأنبوب نفسه.
يعد تتبع الحرارة لتأثير الجلد هو الحل الأكثر عملية عندما يحتاج خط الأنابيب الطويل إلى حرارة متساوية وتريد تقليل نقاط إمداد الطاقة. ابدأ المشروع بحساب فقدان الحرارة، وحدد النظام الكامل، وتحقق من الوثائق الفنية والشهادات الخاصة بالمورد. لمراجعة التصميم على خطك المحدد، اتصل بفريق SANTO الهندسي .
