УСТРОЙСТВО ОТБОРА МОЩНОСТИ И СИСТЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОГРЕВА ТРУБОПРОВОДА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2024 года по МПК F16L53/35 H05B3/56 H05B6/10 

Описание патента на изобретение RU2821850C1

Область применения

Заявленная группа изобретений относится к системам электрического обогрева, а также к вторичным источникам питания, в частности к устройствам отбора мощности от нагревательного проводника, основанным на принципе работы трансформатора тока.

Уровень техники

На сегодняшний день для обогрева промышленных трубопроводов большой протяженности широко известно применение резистивных и индукционно-резистивных систем электрообогрева.

Система резистивного электрического обогрева трубопровода на значительное расстояние до 200 км без сопроводительной сети и с одной точкой запитки известна из патента на изобретение RU 2727717 C1, опубл. 27.07.2020 г. А наиболее эффективной системой индуктивно-резистивного электрообогрева на расстоянии до 25 км является система электрического обогрева, использующая «СКИН-эффект» [RU 2589553 C1, опубл. 10.07.2016 г.]. Система содержит центральный проводник, внутренний изоляционный слой и расположенный коаксиально поверх них ферромагнитный внешний проводник, при этом внутренний изоляционный слой выполнен из полимерного материала, а внешний проводник выполнен в виде стальной трубы с толщиной стенки менее трех толщин СКИН-слоя на рабочей частоте напряжения питания.

В известных из уровня техники системах электрообогрева не предусмотрено питание устройств мониторинга, индикации и контроля параметров системы электрического обогрева, находящихся в отдалении от источника питания системы. А также не предусмотрен обогрев запорной арматуры трубопровода. Поэтому для подключения устройств и обогрева запорной арматуры потребуется подвод дополнительных сетей питания, что сделает систему электрообогрева более сложной и экономически затратной, кроме того на некоторых участках трубопровода может отсутствовать возможность размещения сопутствующей сети. Для решения данной задачи известно следующее техническое решение.

Известен способ отбора электроэнергии с линейной части индуктивно-резистивных, индуктивных и резистивных систем электрообогрева [RU 2755647 C1, опубл. 17.09.2021 г.]. Способ заключается в том, что на нагревательном проводнике системы электрообогрева на определенном расстоянии друг от друга устанавливают два соединительных элемента, в каждом из которых сращивают нагревательный проводник через разветвительный соединитель, а к разветвленному концу соединителя подключают изолированный электрический провод соответствующего класса напряжения, посредством которого снимают электрический потенциал и заводят в устройство питания и управления нагревательным элементом источника тепловых потерь или приводом исполнительного механизма через ввод, соответствующий зоне установки источника тепловых потерь или исполнительного механизма, а нагревательный элемент источника тепловых потерь или привод исполнительного механизма также подключают к устройству питания и управления. Применяемое устройство отбора и система электрообогрева приняты за прототип.

Основным недостатком известного способа является то, что отбор мощности приведет к недогреву участка трубопрода с которого предполагается снятие разности потенциалов, поэтому требуется увеличение линейной мощность системы для компенсации падения напряжения на отбираемом участке. Но увеличенная мощность будет по всей длине системы, а не только на участке отбора, что приведет к росту мощности, потребляемой системой, а также к ее перегреву. К недостаткам можно отнести требуемые высокие меры электробезопасности при установке разветвительной муфты на проводник, так как снимаемый с него потенциал сильно выше относительно земли.

Известен способ питания автономных устройств, расположенных вдоль высоковольтных воздушных линий электропередач путем отбора мощности от фазного провода линий. К примеру данный способ раскрыт в следующих патентных документах: RU120519U1, RU2496204C1, RU179239U1, RU2326479C1, RU2379742C1, US10958102B2, US10077861B2, US2021384854A1. Способ предполагает использование катушки индуктивности, размещенной на замкнутом или разомкнутом сердечнике и помещенной в магнитное поле высоковольтной линии, то есть применяется устройство отбора мощности состоящее из трансформатора тока с каналом для фазного провода линии и вторичной обмоткой, дооснащенное различными схемами регулирования и управления выходными параметрами.

Раскрытие изобретения

Задачей заявленной группы технических решений является создание устройства отбора мощности от нагревательного проводника системы электрического обогрева трубопровода, выполненного с возможностью питания дополнительного электронного оборудования или нагревательного устройства, лишенного недостатков прототипа.

Технический результат заключается в эффективном отборе мощности от нагревательного проводника различных систем электрического обогрева трубопроводов без локального снижения линейной мощности обогрева в зоне установки трансформаторов, а также существенных доработок системы электрообогрева.

Заявленный технический результат достигается за счет использования следующей совокупности признаков, а именно: устройство отбора мощности содержит, по крайней мере, один трансформатор тока с каналом и вторичной обмоткой к выходным зажимам, которой через блок управления подключена нагрузка, причем через канал трансформатора тока проложен нагревательный проводник или проводник, соединенный посредством комплекта соединителей с нагревательным проводником, подключенным к источнику переменного тока.

В частных вариантах исполнения нагревательным проводником может быть индукционно-резистивный проводник, входящий в состав системы электрического обогрева на основе скин-эффекта или нагревательный резистивный кабель. Нагрузкой может быть дополнительный нагревательный элемент, или устройство мониторинга и контроля параметров электрического обогрева, в том числе с беспроводной передачей данных, или электропривод запорной аппаратуры трубопровода, или устройства видеоконтроля и сигнализации, или устройства передачи данных. Блок управления может содержать устройство защиты по напряжению и току, реле контроля тока, стабилизатор напряжения, преобразователь напряжения и модуль управления напряжением. Дополнительным нагревательным элементом может быть саморегулирующийся или резистивный нагревательный кабель. Проводник проходящий через канал трансформатора может быть соединен с нагревательным проводником при помощи соединительных муфт. Трансформаторы тока могут быть расположены в соединительной коробке или шкафу. Устройство может быть выполнено взрывозащищенным.

Также технический результат достигается за счет следующей совокупности признаков: система электрического обогрева трубопровода, содержит индукционно-резистивный или резистивный нагревательный проводник, подключенный к источнику переменного тока, и устройство отбора мощности, включающее, по крайней мере, один трансформатор тока, содержащий канал, через который проложен нагревательный проводник или проводник, соединенный посредством комплекта соединителей с нагревательным проводником, а к выходным зажимам вторичной обмотки трансформатора подключен дополнительный нагревательный элемент, напрямую или через блок управления.

В частных вариантах исполнения дополнительным нагревательным элементом является саморегулирующийся или резистивный нагревательный кабель. Устройство отбора мощности предпочтительно может содержать, по крайней мере, два трансформатора тока, вторичная обмотка которых соединена параллельно, или последовательно. Трансформаторы тока могут быть расположены в соединительной коробке закрепленной на трубопроводе, в частности под теплоизоляцией. Соединительная коробка может быть снабжена соединительными муфтами для нагревательного проводника и выводов вторичной обмотки трансформаторов тока. Соединительная коробка может быть выполнена из токопроводящего материала с магнитными свойствами. Трансформаторы тока могут быть расположены в выносном шкафу. Система может быть выполнена взрывозащищенной.

Графические материалы

Представлены графические материалы, поясняющие сущность заявленных технических решений, где на:

Фиг. 1 - трансформатор тока с нагревательным проводником;

Фиг. 2, 3 - устройство отбора мощности, размещенное в соединительной коробке;

Фиг. 4 - устройство отбора мощности, размещенное в выносном шкафу;

Фиг. 5а - экспериментальный график зависимости мощности от активной нагрузки вторичной обмотки одного из видов трансформатора тока при заданных токах в нагревательном проводнике;

Фиг. 5б - экспериментальный график влияния нагрузки на ток вторичной обмотки трансформатора тока при заданных токах в нагревательном проводнике;

Фиг. 5в - экспериментальный график влияния активной нагрузки на напряжение вторичной обмотки одного из видов трансформатора тока при заданных токах в нагревательном проводнике.

Осуществление технического решения

Устройство отбора мощности от нагревательного проводника системы электрического обогрева актуально для питания электронного оборудования, используемого для контроля и мониторинга системы электрообогрева трубопроводов и дополнительных нагревательных элементов для обогрева запорной аппаратуры, а также вспомогательных приводов, без построения дополнительных сетей питания. В качестве источника отбора мощности предлагается применять трансформатор тока, монтируемый на нагревательный проводник. Для питания дополнительного электронного оборудования и дополнительного нагревательного элемента используется энергия, снимаемая с вторичной обмотки такого трансформатора.

Принцип действия трансформатора сводится к следующему. Рабочий ток в нагревательном проводнике создает в магнитопроводе трансформатора магнитный поток, наводящий ЭДС во вторичной обмотке, которая вызывает появление тока. Отбор мощности с использованием трансформаторов тока является наиболее эффективным, так как не приводит к локальному снижению линейной мощности обогрева трубопроводов в зоне установки трансформаторов и не требует существенной доработки системы электрообогрева.

Стоит отметить, что в зоне установки ТТ локального снижения мощности нет, но после точки отбора мощности линейная мощность обогрева трубопровода снижается. Степень этого снижения незначительна, если уровень отбираемой мощности невелик. Желательно, чтобы уровень отбираемой мощности не превышал 0,5 % от полной мощности системы обогрева трубопровода.

Как показано на фиг. 1-4 устройство отбора мощности включает трансформатор тока 1 с каналом 2, через который проходит нагревательный проводник 3 или проводник 4, соединенный посредством комплекта соединителей с нагревательным проводником, подключенным к источнику переменного тока. К выходным зажимам 5 вторичной обмотки трансформатора через блок управления подключена нагрузка.

Нагрузкой может быть устройство мониторинга и контроля параметров электрического обогрева, в том числе с беспроводной передачей данных, или электропривод запорной аппаратуры трубопровода, или устройства видеоконтроля и сигнализации, или устройства передачи данных. Так как эти электронные устройства имеют различное напряжение питая, то для их исправного функционирования блок управления содержит устройство защиты по напряжению и току, реле контроля тока, стабилизатор напряжения, преобразователь напряжения и модуль управления напряжением.

Устройства контроля и мониторинга параметров системы электрического обогрева обеспечивают энергоэффективную и безопасную работы системы. Данные устройства контролируют параметры обогреваемого объекта, а именно температурный режим объекта, температуру окружающего воздуха, нагревательного проводника, а также контролируются электрические параметры, а именно ток, напряжение и целостность цепи.

Мощность обогревающей системы регулируется терморегулирующей аппаратурой в зависимости от заданной температуры обогрева и температуры окружающей среды. При отсутствии тока в нагревательном проводнике отбор мощности невозможен, и питание потребителя может осуществляется за счет источника бесперебойного питания, например, в виде аккумуляторной батареи размещенной в блоке управления, что делает устройство отбора мощности многофункциональным и эффективным.

В зависимости от вида системы электробогрева трубопровода, нагревательным проводником может быть нагревательный резистивный кабель или индукционно-резистивный проводник (ИРП), входящий в состав системы индукционно-резистивного нагрева (ИРСН) на основе скин-эффекта.

Серийно выпускаемые трансформаторы тока обычно выполнены не разъемными, следовательно, пропустить нагревательный проводник через их канал возможно только при монтаже системы электрообгрева на трубопроводе. Для установки трансформаторов на уже смонтированную систему разрезают нагревательный кабель и соединяют его посредством комплекта соединителей 6 проводником, проходящим через каналы трансформаторов. Для исключения перегрева площадь сечения проводника 4, проходящего через трансформатор 1 и соединяемого с нагревательным проводником 3, должна быть больше или ровна площади сечения нагревательного проводника. В качестве соединителей 6 могут применяться кабельные муфты. В соединительной коробке могут быть установлены изоляторы 7 для крепления к ним кабельных муфт, что позволит облегчить монтаж и повысить электробезопасность. Следовательно, устройство отбора мощности может быть установлено на уже смонтированную систему электрического обогрева и в любое место без существенных изменений и доработок системы.

Параметры трансформаторов и их количество, определяются в зависимости от требуемой отбираемой мощности. При значительном количестве трансформаторы могут быть расположены в несколько рядов, и для предотвращения перегибов и обеспечения допустимого радиуса изгиба проводника при его пропускании через каналы, а как известно нагревательный кабель имеет допустимый радиус изгиба, потребуется применение специальных роликов 8, а также механизмов натяжения 9.

Трансформаторы тока размещают в соединительной коробке 10, расположенной непосредственно на трубопроводе 11 или в выносном шкафу 12. Крепление ТТ в соединительной коробке или шкафу может осуществляться при помощи шпилек и/или фиксирующей планки 13.

На трубопроводах используемых, например, для транспортировки углеводородов возникает опасность образования взрывоопасной среды и для обеспечения безопасности соединительная коробка и выносной шкаф могут быть выполнены взрывозащищенными, что делает устройство отбора мощности и систему электрообогрева взрывозащищенными.

Система электрического обогрева на основе скин-эффекта включает нагревательный проводник, состоящий из центрального проводника, внутреннего изоляционного слоя и расположенного коаксиально поверх них ферромагнитного внешнего проводника. В нагревательном кабеле, подключенном к источнику переменного тока электрически изолированный центральный проводник пропускает переменный ток по одной ветви цепи, а в обратном направлении переменный ток проходит по ферромагнитному внешнему проводнику, образующему обратную ветвь цепи, приводя к выделению тепла. При использовании такого нагревательного проводника в устройстве отбора мощности через канал трансформатора пропускают центральный проводник или проводник, соединяющий его части. А соединительная коробка, в которой расположены трансформаторы через соединительные муфты соединена с внешнем ферромагнитным проводником, по которому протекает обратный ток. Поэтому для целостности обратной ветки цепи используется коробка из токопроводящего материала с магнитными свойствами. Таким образом отбор мощности может осуществляться от различных систем электрообогрева, что делает устройство отбора мощности эффективным и универсальным.

В случае, когда трансформаторы тока расположены в выносном шкафу на трубопроводе устанавливается монтажная коробка 14, в которой проводник, проходящий через каналы трансформаторов подключается в разрез к нагревательному проводнику через соединительные муфты. При использовании в составе системы индукционно-резистивного нагрева монтажная коробка 14 должна также быть выполнена из токопроводящего материала с магнитными свойствами.

В резистивных системах электробогрева, через канал трансформатора тока пропускают резистивный нагревательный кабель или проводник, соединяющий его части.

Устройство отбора мощности эффективно для обогрева трубопроводной арматуры (фильтры, клапаны, задвижки и пр.). В данном случае дополнительный нагревательный элемент может быть подключен к соединенным трансформаторам тока напрямую без использования блока управления, что позволяет упростить конструкцию устройства отбора мощности, а дополнительным нагревательным элементом может быть резистивный или саморегулирующийся кабель.

При построении системы отбора мощности допускается как последовательное, так и параллельное включение трансформаторов тока. При последовательном соединении вторичных обмоток трансформаторов с одинаковым коэффициентом трансформации сила тока такая же, как при включении в цепь только одного из трансформаторов, при этом нагрузка распределяется поровну по двум, т.е. выходные напряжения вторичных обмоток суммируются.

При параллельном соединении трансформаторов тока ток в нагрузке равен сумме токов во вторичных обмотках каждого из трансформаторов, а напряжение на нагрузке соответствует одному трансформатору. Обычно, данная схема используется для получения нестандартных коэффициентов трансформации.

Общий порядок расчета на примере системы отбора мощности на трансформаторах тока от нагревательного проводника индукционно-резистивной системы нагрева поясняет сущность заявленного изобретения.

Стандартная заводская документация не содержит нагрузочных характеристик, выпускаемых трансформаторов тока, так как ориентирована на их применение в качестве измерителей тока для нагрузок близких к короткому замыканию. Поэтому, для применяемых трансформаторов в системе отбора мощности следует получить нагрузочные характеристики трансформаторов экспериментальным путем.

К числу таких нагрузочных характеристик относится серия зависимостей токов вторичной обмотки и напряжений на выходе вторичной обмотки для широкого диапазона активных нагрузок в интервале рабочих токов нагревательного проводника.

По полученным характеристикам построен набор экспериментальных графиков, приведенных на фиг.5а-в, влияния величины нагрузки на способность ТТ отбирать мощность из ИРСН в ожидаемом интервале токов нагревательного проводника.

Основными параметрами при построении использующей ТТ системы отбора мощности от ИРСН являются величина отбираемой мощности, ток в ИРП и нагрузочные характеристики применяемого ТТ. В одной системе отбора не допускается использование ТТ с разными нагрузочными характеристиками.

Ток в ИРП и линейная мощность обогрева требуемого трубопровода известны из расчета ИРСН. Величина отбираемой мощности определяется в зависимости от цели ее применения.

При использовании отбираемой мощности, например, для обогрева задвижек обогреваемого трубопровода должен быть выполнен тепловой расчет, учитывающий габариты задвижки, требуемую температуру задвижки, условия ее эксплуатации, наличие утепления, его толщину и свойства.

Оценку требуемой мощности для обогрева задвижки, утепленной аналогично обогреваемому трубопроводу, можно получить воспользовавшись таблицей норм добавленной мощности в зависимости от диаметра трубопровода.

∅ трубы, мм d89 d108 d159 d209 d273 d325 d377 d426 d530 d630 d830 d1020 Кд 1,1 1,4 2,1 2,8 3,4 4,1 4,5 5,1 6,4 7,7 10 12,3

Тогда Розтр*Кд, где Роз - мощность обогрева задвижки, Ртр - линейная мощность обогрева трубопровода, Кд - коэффициент добавленной мощности. Например, если для обогрева трубопровода d159 требуется ИРСН с линейной мощностью Ртр=14 Вт/м, то для обогрева установленной на него задвижки может потребоваться до Роз=14*2,1=29,4 Вт.

Предположим, что ток в ИРП Iирп=100 А и требуемая мощность обогрева задвижки на трубопроводе диаметром d159 Роз=29,4 Вт. Для построения системы отбора мощности использованы трансформаторы тока ТШЛ-0,66-III-1-10-0,5-300/5.

Из набора графиков влияния величины нагрузки на способность ТТ отбирать мощность из ИРСН выбирается график для Iирп=100 А. По этому графику определяют максимальную мощность, которую можно отобрать из ИРСН с помощью одного трансформатора ТШЛ-0,66-III-1-10-0,5-300/5, откуда получаем Р2=7,5 Вт при нагрузке R2=2,9 Ом.

Таким образом, чтобы обеспечить требуемую мощность обогрева задвижки Роз=29,5 Вт потребуется N≥Роз2, т.е. N=4 трансформатора тока. По двум другим нагрузочным характеристикам определяем I2=1,6 А и U2=4,7 В.

Если при построении системы отбора мощности трансформаторы тока будут включаться последовательно, то для обогрева задвижки потребуется нагреватель с сопротивлением Rн= R2*4=11,6 Ом. Ток через нагреватель будет составлять Iн=I2=1,6 А, а падение напряжения Uн= U2*4=18,8 В.

Если же при построении системы отбора мощности трансформаторы тока будут включаться параллельно, то для обогрева задвижки через нагреватель должен проходить ток Iн=I2*4=6,4 А, падение напряжения на нагревателе будет Uн= U2=4,7 В, а нагреватель должен иметь сопротивление Rн= R2/4=0,725 Ом.

Выбор схемы соединения ТТ зависит от выбора конструкции нагревательного кабеля и его длины с учетом габаритов обогреваемой задвижки.

Начинать подбор нагревательного кабеля следует с определения возможной его длины для выбранной задвижки. Минимальную и максимальную длину нагревательного кабеля, который может быть намотан на выбранную задвижку. Например, для обогрева задвижки на трубопроводах диаметром d159 требуется от Lmin=1,2 м до Lmax=1,8 м кабеля.

Если для отбора мощности выбрана схема с последовательным соединением ТТ, то для обогрева задвижки следует выбирать нагревательные кабели с линейным сопротивлением от Rmin=Rн/Lmax=11,6/1,8=6,44 Ом/м до Rmax=Rн/Lmin=11,6/1,2=9,67 Ом/м.

Такому диапазону сопротивлений соответствуют нагревательные кабели:

- c жилой из нихрома диаметром 0,4 мм, имеющие сопротивление 8,75 Ом/м;

- c жилой из фехрали диаметром 0,3 мм, имеющие сопротивление 7,09 Ом/м;

- c жилой 3×0,25 нс, имеющие сопротивление 7,33 Ом/м.

Возьмем нагревательный кабель конструкции 3×0,25 нс с жилой из нержавеющей стали. В таком случае, для обогрева задвижки требуется изготовить из этого кабеля секцию длиной L=11,6/7,33= 1,58 м.

Если для отбора мощности выбрана схема с параллельным соединением ТТ, то для обогрева задвижки следует выбирать нагревательные кабели с линейным сопротивлением от Rmin=Rн/Lmax=0,725/1,8=0,4 Ом/м до Rmax=Rн/Lmin=0,725/1,2=0,6 Ом/м.

Такому диапазону сопротивлений соответствуют нагревательные кабели:

- c жилой из меди диаметром 0,21 мм, имеющие сопротивление 0,505 Ом/м;

- c жилой 4×0,5 конст из константана, имеющие сопротивление 0,59 Ом/м;

- c жилой 3×0,3 CuNi6, имеющие сопротивление 0,47 Ом/м.

Возьмем нагревательный кабель конструкции 3×0,3 CuNi6. В таком случае, для обогрева задвижки требуется изготовить из этого кабеля секцию длиной L=0,725/0,47=1,54 м.

Аналогичные образом проводятся расчеты для отбора мощности от нагревательного проводника резистивной системы электрообогрева.

Таким образом, предложенная группа изобретений обеспечивает эффективный и безопасный отбор мощности от нагревательного проводника протяженных систем электрообогрева трубопроводов различных типов в требуемом месте для питания дополнительного электронного оборудования или нагревательного элемента без построения дополнительной сети и без локального снижения линейной мощности обогрева в зоне установки устройства отбора мощности.

Похожие патенты RU2821850C1

название год авторы номер документа
Способ отбора электроэнергии с линейной части индуктивно-резистивных, индуктивных и резистивных систем электрообогрева и узел для осуществления способа (варианты) 2020
  • Хижняков Владимир Алексеевич
  • Баженов Юрий Александрович
  • Прохоров Дмитрий Валерьевич
RU2755647C1
СИСТЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОГРЕВА ТРУБОПРОВОДОВ 2020
  • Струпинский Михаил Л.
RU2727717C1
Нагревательное устройство 2021
  • Струпинский Михаил Леонидович
RU2770788C1
НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ НА ОСНОВЕ СКИН-ЭФФЕКТА, НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ НАГРЕВА 2015
  • Струпинский Михаил Леонидович
RU2589553C1
Устройство ввода кабеля под теплоизоляцию 2022
  • Струпинский Михаил Леонидович
RU2789080C1
ИНДУКЦИОННО-РЕЗИСТИВНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОГРЕВА 2016
  • Костоломов Евгений Михайлович
  • Паутов Дмитрий Николаевич
RU2662635C2
КАБЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ПОМЕЩЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 1997
  • Есехин Валерий Михайлович
  • Струпинский Михаил Леонидович
  • Хренков Николай Николаевич
RU2121772C1
УСТАНОВКА ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ТРУБОПРОВОДОВ 2009
  • Конесев Сергей Геннадьевич
  • Хлюпин Павел Александрович
  • Макулов Ирек Альбертович
  • Никитин Юрий Александрович
RU2415517C2
Нагревательное устройство 2021
  • Струпинский Михаил Леонидович
RU2770876C1
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО 2018
  • Струпинский Михаил Леонидович
RU2709481C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 821 850 C1

Реферат патента 2024 года УСТРОЙСТВО ОТБОРА МОЩНОСТИ И СИСТЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОГРЕВА ТРУБОПРОВОДА, СОДЕРЖАЩАЯ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО

Заявленная группа изобретений относится к системам электрического обогрева, а также к вторичным источникам питания, в частности к устройствам отбора мощности от нагревательного проводника. Устройство отбора мощности содержит два трансформатора тока с каналами и вторичными обмотками, к выходным зажимам которых через блок управления подключена нагрузка. Через каналы трансформаторов тока проложен проводник, соединенный посредством соединительных муфт с нагревательным проводником, подключенным к источнику переменного тока. Трансформаторы тока расположены в соединительной коробке или выносном шкафу. В варианте индукционно-резистивный нагревательный проводник включает центральный проводник, внутренний изоляционный слой и расположенный коаксиально поверх них ферромагнитный внешний проводник. Соединительная коробка выполнена из токопроводящего материала с магнитными свойствами и соединена с внешним ферромагнитным проводником. Система электрического обогрева трубопровода содержит нагревательный проводник, подключенный к источнику переменного тока, и устройство отбора мощности. Технический результат заключается в эффективном отборе мощности от нагревательного проводника различных систем электрического обогрева трубопроводов без локального снижения линейной мощности обогрева в зоне установки трансформаторов, а также существенных доработок системы электрообогрева. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула изобретения RU 2 821 850 C1

1. Устройство отбора мощности, содержащее, по крайней мере, два трансформатора тока с каналами и вторичными обмотками, к выходным зажимам которых через блок управления подключена нагрузка, причем через каналы трансформаторов тока проложен проводник, соединенный посредством соединительных муфт с нагревательным проводником, подключенным к источнику переменного тока, а трансформаторы тока расположены в соединительной коробке или выносном шкафу.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нагревательным проводником является индукционно-резистивный проводник, входящий в состав системы электрического обогрева на основе скин-эффекта или нагревательный резистивный кабель.

3. Устройство по любому из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что нагрузкой является дополнительный нагревательный элемент.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дополнительным нагревательным элементом является саморегулирующийся или резистивный кабель.

5. Устройство по любому из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что нагрузкой является устройство мониторинга и контроля параметров электрического обогрева, в том числе с беспроводной передачей данных, или электропривод запорной аппаратуры трубопровода, или устройства видеоконтроля и сигнализации, или устройства передачи данных.

6. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что блок управления содержит устройство защиты по напряжению и току, реле контроля тока, стабилизатор напряжения, преобразователь напряжения, модуль управления напряжением и источник бесперебойного питания.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что вторичные обмотки трансформаторов тока соединены параллельно.

8. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что вторичные обмотки трансформаторов тока соединены последовательно.

9. Устройство по любому из пп. 1-8, отличающееся тем, что соединительная коробка или выносной шкаф выполнены взрывозащищенными.

10. Устройство отбора мощности от индукционно-резистивного нагревательного проводника, включающего центральный проводник, внутренний изоляционный слой и расположенный коаксиально поверх них ферромагнитный внешний проводник, подключенного к источнику переменного тока, содержащее, по крайней мере, один трансформатор тока с каналом и вторичной обмоткой, к выходным зажимам которой подключена нагрузка, причем через канал трансформатора тока проложен центральный проводник или проводник, соединенный посредством комплекта соединителей с центральным проводником, а трансформатор тока расположен в соединительной коробке, выполненной из токопроводящего материала с магнитными свойствами и соединенной с внешнем ферромагнитным проводником.

11. Система электрического обогрева трубопровода, содержащая нагревательный проводник, подключенный к источнику переменного тока, и устройство отбора мощности, в котором через каналы по крайней мере, двух трансформаторов тока, имеющих каналы и вторичные обмотки, проложен проводник, соединенный посредством соединительных муфт с нагревательным проводником, подключенным к источнику переменного тока, причем трансформаторы тока расположены в соединительной коробке или выносном шкафу, а к выходным зажимам вторичной обмотки трансформатора подключен дополнительный нагревательный элемент напрямую или через блок управления.

12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что дополнительным нагревательным элементом является саморегулирующийся или резистивный нагревательный кабель.

13. Система по любому из пп. 11 или 12, отличающаяся тем, что вторичные обмотки трансформаторов тока соединены параллельно.

14. Система по любому из пп. 11 или 12, отличающаяся тем, что вторичные обмотки трансформаторов тока соединены последовательно.

15. Система по любому из пп. 11-14, отличающаяся тем, что соединительная коробка закреплена на трубопроводе.

16. Система по п. 15, отличающаяся тем, что соединительная коробка расположена под теплоизоляцией трубопровода.

17. Система по любому из пп. 11-16, отличающаяся тем, что соединительная коробка выполнена из токопроводящего материала с магнитными свойствами.

18. Система по любому из пп. 11-17, отличающаяся тем, что соединительная коробка или выносной шкаф выполнены взрывозащищенными.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2821850C1

Жаропрочный магниевый сплав 1957
  • Долгов В.В.
  • Ковалев И.Г.
  • Лебедева Т.В.
  • Михеев И.М.
SU111185A1
ЭЛЕКТРОТЕПЛОВАЯ ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, НАПРИМЕР, ДЛЯ ЛОПАСТЕЙ ВЕРТОЛЁТА 2002
  • Блутштейн Г.Г.
  • Бусыгин Е.В.
  • Гольберг С.Г.
  • Нам В.В.
  • Шершуков В.Д.
RU2226481C2
JPH 04281315 A, 06.10.1992
Способ отбора электроэнергии с линейной части индуктивно-резистивных, индуктивных и резистивных систем электрообогрева и узел для осуществления способа (варианты) 2020
  • Хижняков Владимир Алексеевич
  • Баженов Юрий Александрович
  • Прохоров Дмитрий Валерьевич
RU2755647C1
JPS 59189422 U, 15.12.1984
Опорное устройство ротора горизонтального гидроагрегата 1975
  • Полушкин Николай Петрович
  • Сафьянов Вадим Викторович
  • Уткин Геннадий Евгеньевич
SU566953A1

RU 2 821 850 C1

Авторы

Струпинский Михаил Леонидович

Даты

2024-06-26Публикация

2023-11-01Подача