1、上海神開石油設(shè)備有限公司題 目 十二頭八米管排架(電伴熱)姓 名 朱 松內(nèi)容提要：近幾年來，隨著石油化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展，在拓展市場中發(fā)現(xiàn)，俄羅斯等寒區(qū)需要對防噴器控制管線（以硬管線為主）進(jìn)行防凍保溫。為了簡化的防凍系統(tǒng)：不采用傳統(tǒng)、復(fù)雜的蒸汽加熱，而采用簡單的自控溫電加熱的形式。 目 錄前言2一、 管排架框架結(jié)構(gòu)設(shè)計2二、 電伴熱系統(tǒng)配置3三、 電伴熱的選擇4四、 管道散熱量的計算4五、 總結(jié)10參考文獻(xiàn)11十二頭八米管排架(電伴熱)摘要 ：在寒區(qū)的油田上，如何根據(jù)現(xiàn)場要求，設(shè)計出安全可靠、位置合適的管排架（帶加熱系統(tǒng)）。首先，通過現(xiàn)場考察，由于給管排架的擺放位置較小，考慮將單排改為雙排；其次

2、，加熱系統(tǒng)采用簡單安全的自控溫電伴熱帶，同時考慮防爆要求。關(guān)鍵詞：電伴熱 散熱量 保溫 防爆前言：一般情況下，遠(yuǎn)程控制臺與井口防噴器組之間的距離為40mm，需要用一組液壓管線將它們連接起來，連接方式有硬管線連接和軟管線連接。硬管線包括管排架、活動管線等。使用硬管線連接具有安全、可靠等優(yōu)點，缺點是安裝布置不方便。軟管線具有簡單、方便等優(yōu)點，但使用中應(yīng)注意其安全性。根據(jù)現(xiàn)場情況，也可以軟、硬管線混合使用，充分發(fā)揮其各自的優(yōu)點。管排架是為了保護(hù)高壓控制液管線而特別設(shè)計的。每節(jié)管排架中裝有控制對象數(shù)×2根高壓油管，用以將遠(yuǎn)程控制臺與防噴器組連接起來，管排架之間的油管用快速接頭相連，可捶擊上緊

3、，非常方便。在管排架兩端備有擋板，以保護(hù)快速接頭搬運時不受損壞。活動管線可與防噴器本體相連，也可以用在遠(yuǎn)程控制臺出口和管排架相連。軟管線的兩端一般為自封式的快速接頭，代替管排架、閉合彎管等硬管線，實現(xiàn)控制裝置與防噴器的連接。所有連接管線的接頭螺紋均為Z1”，管線之間的連接一般采用快速活接頭或者快速接頭(現(xiàn)多為自封式，以防止拆卸管線時液壓油漏出)。在一般情況下，管排架連接管線為20號鋼，并經(jīng)過酸洗處理，管線布置為平鋪：以六個控制對象的遠(yuǎn)控臺為例，一個控制對象需兩根油管，六個就是十二根油管，這十二根油管都是單排平行鋪設(shè)的。這樣在一定程度上需要有足夠的空間保證。為了滿足鉆井架周圍空間小的要求，而將管

4、排架分成兩排鋪設(shè)。同時根據(jù)客戶的特殊要求：鉆采設(shè)備須在嚴(yán)寒地區(qū)使用，故需要對遠(yuǎn)控房進(jìn)行保溫以及對管排架的油管進(jìn)行加熱保溫以防止液壓油被凍，影響鉆采設(shè)備的使用。針對此種情況，設(shè)計出了十二頭八米電伴熱管排架。一、管排架框架結(jié)構(gòu)設(shè)計一般根據(jù)現(xiàn)場情況而定，主要是外形尺寸的確定，再憑經(jīng)驗選擇合適的材料、型材。此管排架主結(jié)構(gòu)上多采用焊接，施工方便，強度也有保證(見圖1)。圖1二、電伴熱系統(tǒng)配置在油管上敷設(shè)電熱帶，并配有合適的電氣配件(見圖2)。圖2電伴熱系統(tǒng)工作原理(見圖3伴熱系統(tǒng)示意圖)： 自限溫電熱帶有兩根平行的鍍錫銅絞母線，外包有熱敏電阻元件，可以根據(jù)周圍的環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)和限制伴熱帶熱量輸出。在環(huán)

5、境溫度低時，伴熱帶熱量輸出增加，對所需加熱元件進(jìn)行加熱，待到它的保持溫度時，熱量不再繼續(xù)增加，使被加熱元件保持在一定溫度。圖3三、電伴熱的選擇電加熱是利用電伴熱產(chǎn)品所產(chǎn)生的熱量來補償被伴熱的管道、容器、罐體等工藝裝置所散耗的熱量，以維持具有相應(yīng)的介質(zhì)溫度來滿足工藝要求。正確計算出管道、容器、罐體等工藝裝置的散熱量，對準(zhǔn)確維持介質(zhì)溫度是至關(guān)重要的。在選擇電伴熱產(chǎn)品時，因綜合考慮各種因素，如適用性、經(jīng)濟(jì)性、供電條件等，具體方法如下： （1）根據(jù)管道維持溫度及偶然性的最高操作溫度選定最高維持溫度高于它的電伴熱產(chǎn)品。（2）根據(jù)供電條件，電網(wǎng)負(fù)荷及管道長度，確定電伴熱功率和電伴熱產(chǎn)品的型號，如恒功率、串

6、聯(lián)型等。 （3） 根據(jù)管道單位長度的散熱量或容器單位面積上的散熱量來確定所需電伴熱產(chǎn)品的單位功率和長度。 （4）根據(jù)不同的使用環(huán)境來確定所需電伴熱產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)：一般情況下，可選用普通型；埋地或在有腐蝕性物質(zhì)場所應(yīng)選用加強型。此設(shè)計之所以選擇電伴熱主要是根據(jù)電伴熱系統(tǒng)的特點：1. 電伴熱裝置簡單、發(fā)熱均勻、溫控準(zhǔn)確、反應(yīng)快捷、可實現(xiàn)自動化管理；2.電伴熱裝置一般為柔性體，在傳輸送管線表面上布置靈活、緊湊和方便，對空間的限制適應(yīng)性好；3.電伴熱裝置可靠性高，使用壽命長，傳輸無泄漏，日常維護(hù)保養(yǎng)工作量很小。電伴熱裝置所需器件較少，工作原理也較簡單，本設(shè)計選用自限溫電熱帶，它能任意切割所需長度，甚至在危

7、險區(qū)也能方便安裝和操作。四、管道散熱量的計算為確保計算的準(zhǔn)確性，在計算前應(yīng)正確確定各項系數(shù)，它們是管道、容積、罐體等介質(zhì)要求維持的溫度T，管道的直徑d，容器的表面積S，保溫材料的種類及厚度，環(huán)境溫度（最低平均溫度）TH，敷設(shè)環(huán)境（室內(nèi)或室外、地面或埋地）。并計算維持溫度TW與環(huán)境溫度TH之差T，T=TW-TH本設(shè)計為碳鋼管線，管徑為1"，保溫材料為聚氨脂泡沫塑料，厚度是40mm，管道中介質(zhì)的維持溫度15，冬季最低平均氣溫是-69，室外冬季平均風(fēng)速10m/s，管道長度為8×12m，求管道每米熱損失。Q=q×f×g×hQ-實際需要的伴熱量q-基本情

8、況下單位長度管道的散熱量（根據(jù)工藝系數(shù)查表3-1）f-保溫材料修正系數(shù)（查表3-2）g-管材修正系數(shù)（查表3-3）h-環(huán)境修正系數(shù)（查表3-4）T=TW-TH=15-（-69）=84查表3-1 d=1 s=40mm T=80時，得到：q=17.6w/m（取80）查表3-2，保溫層采用聚氨脂泡沫塑料修正參數(shù)為f=0.67查表3-3，管材修正系數(shù)為：g=1查表3-4，環(huán)境修正系數(shù)為：采用插入法計算得h=1.1則所須伴熱量Q=17.6×0.67×1×1.1=13w/m表3-1 管道散熱量q（w/m2）散熱量q，以瓦特/米（w/m）單位表示表3-1中的散熱量計算基于幾個基

9、本系數(shù)保溫材料：玻璃纖維管道材料：金屬管道位置：室外，風(fēng)速8.9米/秒，室內(nèi)=室外×0.9保溫厚度mm溫度管道大小NB（mm）NPS（寸）外徑（mm）8152025324050651/41/23/4111/411/2221/214212734424860761020 6.27.28.510.112.113.616.419.330 9.411.012.915.418.520.724.933.740 12.714.917.520.825.027.99.539.72020 4.04.65.36.27.38.014.511.130 6.27.

10、08.19.411.112.219.616.840 8.39.510.912.715.016.530.222.860 12.814.716.919.623.125.58.135.12520 3.64.14.65.36.26.98.19.330 5.46.27.18.19.510.412.314.240 7.48.49.511.012.914.116.619.260 11.412.914.717.019.821.825.629.680 15.617.720.223.327.229.935.140.6100 20.12

11、2.826.130.135.138.645.452.53020 3.33.74.24.85.56.17.18.130 5.05.66.37.38.49.210.812.440 6.77.68.69.811.412.514.616.860 10.311.713.215.117.619.222.525.980 14.21618.220.824.126.430.935.5100 18.320.723.426.831.134.139.845.8120 22.725.629.033.238.642.249.356.7140 

12、27.230.834.940.046.450.859.468.3160 32.136.241.147.154.659.869.980.4180 37.142.047.654.563.269.280.993.04020 2.83.13.64.04.65.05.86.630 4.34.85.46.17.07.78.910.140 5.86.57.38.39.510.412.013.760 9.010.111.312.814.716.018.521.180 12.313.815.517.620.221.925.428.9100&#

13、160;15.917.820.022.726.028.332.837.3120 19.722.124.828.132.235.140.646.2140 23.726.529.833.838.842.248.855.6160 27.931.235.139.845.649.757.465.5180 32.336.240.646.052.957.566.575.85020 2.62.83.23.64.14.45.05.730 3.94.34.85.46.26.77.78.740 5.35.96.57.38.49.110.411.8

14、60 8.19.010.111.312.914.016.018.180 11.212.413.815.517.719.122.024.9100 14.416.017.820.122.824.728.432.1120 17.819.822.124.828.330.635.139.8140 21.523.826.629.934.036.842.347.9160 25.328.131.335.240.143.449.856.3180 29.232.536.240.746.450.257.665.28020 2.12.32

15、.62.83.23.43.84.330 3.23.53.94.34.85.25.86.540 4.44.85.25.86.57.07.98.860 6.77.48.19.010.010.812.113.580 9.210.111.112.313.814.816.618.6100 11.913.014.315.917.819.121.524.0120 14.716.117.819.722.023.626.629.7140 17.719.421.423.626.528.432.035.7160 20.922.925.1

16、27.831.233.437.742.1180 24.126.529.132.236.138.743.748.1表3-2 保溫材料修正參數(shù)保溫材料保溫系數(shù)f導(dǎo)熱常數(shù)（w/m.k）10玻璃纖維1.00.036巖棉（管殼）1.220.044棉管殼1.110.04珍珠巖1.310.047聚氨脂泡沫塑料0.670.024聚苯乙烯泡沫塑料1.860.031硅酸鈣1.500.054石棉縄1.830.066復(fù)合硅酸鹽氈FHP-VB0.650.0234硅酸鋁耐火纖維板1.00.036表3-3 管材修正參數(shù)管道材料修正系數(shù)碳鋼1銅1.05不銹鋼0.9塑料0.65表3-4 環(huán)境修正參數(shù)環(huán)境條件修正系數(shù)室

17、內(nèi)1室外風(fēng)速5米/秒1.05室外風(fēng)速15米/秒1.15室外風(fēng)速25米/秒1.3確定電加熱電纜的功率及長度根據(jù)散熱量及介質(zhì)維持溫度選擇相應(yīng)的電熱帶，其最高維持溫度必須高于介質(zhì)溫度，單位長度熱損失大于電熱帶額定功率時（即比值大于1時），用以下方法來修正：a.當(dāng)比值大于1.5時，采用兩條或更多條的電熱帶平行敷設(shè)，電熱帶長度為管道長度。b.當(dāng)比值在之間時，可采用卷繞法，如圖，方法為根據(jù)熱損失與電熱帶功率的比值，查表3-5得到鄭繞的節(jié)距，并按此敷設(shè)。電熱帶長度為管道長度×比值。c.修改保溫材料或厚度。 管徑每米管線所需功率與加熱電纜米功率之比 1.11.21.31.41.5

18、1"229152102102761 1/4"3052031521271021 1/2"3302291781521272"4322802292031782 1/2"5083562802292033"6104323302802543 1/4"7114833813302804"7875334323563054 1/2"8896104834063565"9906605334573816"11687876355334578"15001041838711610產(chǎn)品樣本10時，每米輸出功率15W/m，小于散熱量q=13W/m確定安裝系數(shù)13/150.8