Трифазна установка для очищення труб від асфальтосмолопарафінових відкладень

Реферат: Трифазна установка для очищення труб від асфальтосмолопарафінових відкладень, що містить обмотки індуктора, напівпровідниковий перетворювач, термодатчик, порожнистий теплоізольований корпус, багатошарові електричні перемички, термодатчик. Як корпус використана теплоізольована порожниста труба із струмопровідного матеріалу, розділена на три секції за допомогою трьох двосторонніх бокових подовжніх прорізів. Кожна з багатошарових електричних перемичок пропущена через вікно відповідного магнітопроводу, охваченого обмоткою, виходи обмоток магнітопроводів з'єднані за схемою "зірка", а входи підключені до виходу напівпровідникового перетворювача частоти та напруги. UA 83788 U (12) UA 83788 U UA 83788 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до нафтогазовидобувної промисловості і може бути використана для очищення труб нафтового сортаменту від асфальтосмолопарафінових відкладень. Відомий пристрій для очищення труб від асфальтосмолопарафінових відкладень, що містить корпус у вигляді теплоізольованої труби, приєднаний до джерела живлення електронагрівач у вигляді індуктора [Патент № 2169831, Е21В37/00. Устройство для очистки нефтяной скважины от асфальтосмолопарафиновых отложений. Шипулин А.В.; Загривный Э.А., Кудряшов Б.В., Соловьев Г.Н., Габдрахманов Н.Х., Мингулов Ш.Г. Заявка № 99123553/03 от 28.10.1999. Опубл. 27.06.2001]. Прогрів частини труби, що підлягає очищенню, в районі розташування індуктора ускладнює очищування труб з великою кількістю асфальтосмолопарафінових відкладень. Найбільш близьким до того, що заявляється, є трифазна установка для очищення труб від асфальтосмолопарафінових відкладень [RU 2 437 726 С1, МПК В08В9/00. Устройство очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений. Орлов А.И., Попов И.И., Соловьев В.Г., Зелди И.П. Дата подачи заявки: 14.04.2010. Опубл. 27.12.2011 Бюл. № 36], що містить обмотки індуктора, підключені до мережі змінного струму через напівпровідниковий перетворювач, вхід управління яким сполучений з термодатчиком, розташованим в контрольованій точці поверхні, що нагрівається, порожнистий теплоізольований корпус, в який вводять трубу, що піддається очищенню. Обмотки індуктора, що охоплюють корпус електронагрівача, розташовані по всій довжині корпуса, мають великі габарити та масу активних матеріалів. Технічною задачею корисної моделі є одночасне очищення труб по всій їх довжині шляхом електронагріву теплоізольованого корпусу, в якому розташовують труби з відкладеннями, розплавлення тонкого шару асфальтосмолопарафінових відкладень для змащування стінок та видалення не встигших розплавитися відкладень за допомогою гравітаційних або зовнішніх сил. Поставлена задача вирішується тим, що в трифазній установці для очищення труб від асфальтосмолопарафінових відкладень, що містить обмотки індуктора, подключені до мережі змінного струму через напівпроводниковий перетворювач, вхід управління яким сполучений з термодатчиком, розташованим в контрольованій точці поверхні, що нагрівається, порожнистий теплоізольований корпус, в який вводять трубу, що піддається очищенню, згідно з корисною моделлю, як корпус використана теплоізольована порожниста труба із струмопровідного матеріалу, розділена на три секції за допомогою трьох двосторонніх бокових подовжніх прорізів, з відстанню до кінців труб та між прорізями не менше ніж 1,57 радіуса струмопровідної труби, по середині трьох секцій, утворених двосторонніми боковими подовжніми прорізами, приварені багатошарові електричні перемички, з еквівалентним перерізом, не меншим еквівалентного перерізу стінок струмопровідної труби, кожна з багатошарових електричних перемичок пропущена через вікно відповідного магнітопроводу, охваченого обмоткою, виходи обмоток магнітопроводів з'єднані за схемою "зірка", а входи підключені до виходу напівпровідникового перетворювача частоти та напруги, перетворювач частоти та напруги підключено до мережі змінного струму промислової частоти, термодатчик, встановлений на поверхні струмопровідної труби, підключений до одного входу управління напівпровідникового перетворювача частоти та напруги, сигнал "ПУСК" - до другого. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак і результатом, що досягається, наступний. Наявність нагрівача у вигляді порожнистої струмопровідної труби, що поділена на три секції за допомогою трьох подовжніх бокових прорізів з обох боків і багатошарових електричних перемичок, дозволяє вести одночасний рівномірний нагрів усієї струмопровідної труби за допомогою трифазної мережі живлення. Наявність трьох магнітопроводів дозволяє підвищити питому вагу напруги на одиницю довжини струмопровідної труби і тим самим максимальну температуру струмопровідної труби, а також зменшити час виходу установки на задану температуру. Одночасне прогрівання труб, що піддаються очищенню, дозволяє зменшити загальний час очищення, теплові і електричні витрати. Нагрів струмопровідної труби ведеться за допомогою трьох однофазних трансформаторів, обмотки яких охоплюють відповідні магнітопроводи. Вторинні ланцюги трьох однофазних трансформаторів утворені секціями струмопровідної труби і багатошаровими електричними перемичками. Трансформатор промислової частоти має великі габарити і вагу. При переміщенні установки з важким і досить габаритним трифазним трансформатором промислової частоти, як правило, порушується ізоляція обмоток. Для зниження масогабаритних показників підвищують частоту мережі живлення трифазної трансформаторної групи за допомогою напівпровідникового перетворювача частоти. Напівпровідниковий перетворювач підвищеної частоти виконує декілька функцій. Перша функція - це зниження масогабаритних показників магнітопроводу за рахунок підвищеної частоти. Друга - це можливість зниження W 1 кількості витків первинних обмоток трансформаторів при підвищенні частоти. За рахунок цього збільшуються напруги 1 UA 83788 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вторинних одновиткових контурів U2=U1(W 2/W 1), де U1 і U2, W 1 i W 2 - напруга і кількість витків первинних та вторинних контурів одновиткових трансформаторів. Оскільки кількість витків вторинного кола одновиткових трансформаторів дорівнює W 2=1, то при зменшенні W 1 величина U2 зростає. Чим більше напруга, що індукується у вторинномі контурі, тим більше струм у вторинному контурі та менше час виходу установки на задану температуру. Третя функція перетворювача - це регулювання напруги на виході напівпровідникового перетворювача для підтримання температури на заданому рівні. На фіг. 1 показана схема трифазної установки для очищення труб від асфальтосмолопарафінових відкладень. На фіг. 2 представлено вид А з кінця труби. Трифазний пристрій очищення труб 1 від асфальтосмолопарафінових відкладень містить теплоізольовану порожнисту струмопровідну трубу 2 з трьома двосторонніми подовжніми прорізами 3.1, 3.2, 3.3. Посередині секцій струмопровідної труби 2, утворених подовжніми прорізами 3.1, 3.2, 3.3, приварені багатошарові електричні перемички 4.1, 4.2, 4.3, що ділять струмопровідну трубу на три секції. Багатошарові електричні перемички 4.1, 4.2, 4.3 пропущені через вікна магнітопроводів 5.1, 5.2, 5.3, охоплених обмотками W 5.1, W 5.2, W5…3. Виходи обмоток магнітопроводів 5.1, 5.2, 5.3 з'єднані за схемою "зірка", входи - підключені до виходу перетворювача частоти і напруги 6. Перетворювач частоти і напруги 6 підключений до мережі змінного струму промислової частоти UM. До входу блока управління перетворювача частоти і напруги 6 підключено термодатчик 7, розташований на поверхні струмопровідної труби 2. Струмопровідна труба 2 укрита шаром теплоізоляції, який на Фіг. 1, Фіг. 2 не показана. Працює пристрій таким чином. У алюмінієвій трубі 2, наприклад від зрошувальної системи, роблять з обох боків по три двосторонні подовжні бокові прорізи 3.1, 3.2, 3.3, не доводячи їх між собою та до кінців труби на відстань не меншу 1,57 її радіуса. Таким чином підтримують еквівалентний переріз струмопровідних секцій незмінним. Багатошарову електричну перемичку 4 виготовлюють з декількох шарів від стінок такої ж труби і приварюють їх посередині секцій струмопровідної труби, заздалегідь пропустивши багатошарові електричні перемички 4 через вікна магнітопроводів 5, охоплених обмотками W 5. Паралельні шари перемичок збільшують їх еквівалентний переріз і загальну площу поверхні, до якої витісняється струм, зменшуючи тим самим омічний опір і, відповідно - температуру їх нагріву. Обмотки магнітопроводів 5 (первинні обмотки однофазних трансформаторів) з'єднують у трифазну групу. Як вторинні обмотки використовують секції струмопровідної труби та багатошарові електричні перемички. Перемички, приварені посередині прорізу знизу та зверху над прорізами кожної секції струмопровідної труби, ділять її на два паралельних одновиткових кола, які й виконують роль вторинних обмоток трансформаторів. Закріплюють струмопровідні труби так, щоб подовжні бокові прорізи 3 знаходились в горизонтальній площині. При такому розташуванні (Фіг. 2) після завантаження труб, що підлягають очищенню, не відбувається замикання верхніх частин секцій струмопровідної труби з нижчими через електропровідну поверхню труби, що піддається очищенню. Електричний контакт труби, що піддається очищенню, з нижчими частинами секцій струмопровідної труби не порушує роботу установки. За допомогою перетворювача частоти і напруги 7 через обмотки 6 пропускають струм підвищеної частоти. Підвищена частота дозволяє істотно зменшити габарити і масу магнітопроводів. Так, підвищення частоти з 50 до 400 Гц дозволяє зменшити масогабаритні показники магнітопроводів у 4…5 разів. Стандартні перетворювачі частоти працюють, як правило, з частотами до 700 Гц. Підвищення частоти дозволяє зменшити кількість витків первинних обмоток трансформаторів W 5.1, W5.2, W 5…3. Напруга вторинної одновиткової обмотки U2=UM(W 5/W 1), де UM і U2, W 5 та W 2 - напруга і кількість витків первинної і вторинної обмотки трансформатора. Оскільки W 2=1, то при зменшенні W 5 величина U2 зростає, що підвищує напругу вторинних ланцюгів, максимальну температуру нагріву струмопровідної труби і зменшує час нагріву до заданої температури. Збільшення кількості магнітопроводів, у порівнянні з однофазною схемою, також підвищує напругу живлення вторинних ланцюгів. Для очищення труб 1 від асфальтосмолопарафінових відкладень проводять їх співвісне горизонтальне введення у струмопровідну трубу 2. Після завантаження труби, що піддається очищенню, установку переводять в положення - під кутом до горизонтальної поверхні. Після цього подають напругу на обмотки магнітопроводів через перетворювач частоти та напруги 6. У вторинних колах однофазних трансформаторів індукуються ЕРС. Під дією ЕРС по одновиткових секціях починають протікати струми. Під дією струмів стінки струмопровідної труби 2 нагріваються. Від стінок струмопровідної труби 2 тепло за рахунок теплового випромінювання та теплопередачі передасться трубі 1, що піддається очищенню. Частина струмів за рахунок електричного контакту між трубами протікає по трубі, що потребує очищення і також нагріває її. 2 UA 83788 U 5 10 Далі тепло від стінок труби, що піддається очищенню, передається до асфальтосмолопарафінових відкладень. Температуру нагріву поверхні струмопровідної труби контролюють за допомогою термодатчика 7, розташованого на поверхні струмопровідної труби. Нагрівання продовжують до заданої температури, наприклад, від 80 до 150 °С, а далі підтримують її на заданому рівні за допомогою перетворювача частоти і напруги 6. Здійснюють регулювання зміною величини напруги на виході напівпровідникового перетворювача. Тонкий оплавлений шар асфальтосмолопарафінових відкладень на стінках труби, що піддається очищенню, здатний служити мастилом. Завдяки цьому, під дією сили тяжіння або за допомогою зовнішніх сил більша частина відкладень виходить з труби, що піддається очищенню, не встигнувши розплавитися. Задану температуру струмопровідної труби підтримують до видалення асфальтосмолопарафінових відкладень. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 Трифазна установка для очищення труб від асфальтосмолопарафінових відкладень, що містить обмотки індуктора, підключені до мережі змінного струму через напівпровідниковий перетворювач, вхід управління яким сполучений з термодатчиком, розташованим в контрольованій точці поверхні, що нагрівається, порожнистий теплоізольований корпус, в який вводять трубу, що піддається очищенню, яка відрізняється тим, що як корпус використана теплоізольована порожниста труба із струмопровідного матеріалу, розділена на три секції за допомогою трьох двосторонніх бокових подовжніх прорізів, з відстанню від кінців труб до початку прорізів та між прорізами не менше ніж 1,57 радіуса струмопровідної труби, по середині верхніх та нижніх частин, утворених двосторонніми боковими подовжніми прорізами, приварені багатошарові електричні перемички, з еквівалентним перерізом, не меншим еквівалентного перерізу стінок струмопровідної труби, кожна з багатошарових електричних перемичок пропущена через вікно відповідного магнітопроводу, охваченого обмоткою, виходи обмоток магнітопроводів з'єднані за схемою "зірка", а входи підключені до виходу напівпровідникового перетворювача частоти та напруги, підключеного до мережі змінного струму промислової частоти, термодатчик, встановлений на поверхні струмопровідної труби, підключений до одного входу управління напівпровідникового перетворювача частоти та напруги, сигнал "ПУСК" - до другого. 3 UA 83788 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4