GDJR系列管道电磁感应加热设备

G R系列管道电磁感应加热设备 冰 l 孙克刚马征宾苗群福 I中国石油天然气管道局第三工程分公司 摘要：管道施工焊接前管口预热长期沿用传统的液化气火焰加热方式， 升温效率低， 加热温度不均匀， 受气候条 件影响大， 与现代大规模工业化管道施工极不匹配。中国石油天然气管道局第三工程分公司针对我国管道建设优质高效 施_ T - 的要求，开发研制了G D J R系列管道电磁感应加热设备。该设备采用电磁感应涡流发热原理对管口预热，由中频加 热电源和电磁感应加热器组成，可用于油气钢管道焊前预热、焊后保温、防腐补口预热等。设备额定功率为5 0 k W ，额 定工作频率为1 5 2 0 k H z ， 升温速度为3 5 5 0 R Z mi n ， 具有体积一 J 、 、重量轻、 升温速度快、 操作方便、 安全可靠等特点。 目前已在国内多条油气管道工程 中批量应用，实现了国产化，大幅提高了管道施工预热工效，为工程施工降本增效提供 了技术支持。 关键词：石油天然气管道电磁感应加热 D OI ：1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 0 2 x 2 0 1 4 0 2 0 1 6 随着油气管道建设事业大规模的快速发展 ，大 口 径长输管道焊接技术正朝着高质量 、高效率 、高安全 性的方 向发展。大 口径长输管道焊接 自动化程度及管 道钢材等级在不断提高的同时 ，对管 口焊前预热的质 量和效率的要求也越来越高。 中国石油天然气管道局第三工程分公司借鉴国际 先进设备的优点，结合管道施工现场实际工况 ，经过 反复试验和改进 ，成功研制出适用于石油天然气管道 焊前预热的 G D J R系列管道电磁感应加热设备 ，实现 了中频感应加热设备的国产化 ，主要性能指标达到国 大 】 领先 水平 。 1 产品介绍 1 1 技 术原理 和结 构 GD J R系列管道电磁感应加热设备采用 电磁感应 涡流发热原理对管 口进行预热，由中频加热电源和电 磁感应加热器组成。I G B T中频电源是一种将t频 5 0 H z 交流 电变为 中频 1 0 2 0 k H z 交流 电的静 止式 变频装置 。 三相 电源经 空气开关 至三相 全控 整流桥整 流后 ，绛 电 容器滤波，将直流电压输出至逆变器。逆变器由I G B T、 触发电路、控制电路等组成，逆变器输出中频电压。整 个电路从功能上分为整流部分、滤波部分 、逆变及触 发部分 、控制调节部分。负载感应线圈 与中频电容器 中国石 油天然 气集 团公 司2 0 1 2 年 自主创新重要产品 基金项目：中国石油天然气管道局科研项 目 “ 大口径管道管口1 G B T中频预热设备的研制”( 编号：2 0 0 8 2 0) 获奖-隋况：“ 大口径管道管口I G B T中频预热设备的研制”获中国石油天然气管道局 2 0 0 9 年科技进步三等奖和管道科学技术 学会 2 0 1 0 年科技进步二等奖；“ 海底管道防腐补口中频加热设备的研制”获中国石油天然气管道局 2 0 1 1 年技术革新三等奖 获专利情况：“ 软带式电磁感应加热器”( 专利号：Z L 2 0 0 9 1 0 0 8 1 9 8 1 6)获国家发明专利；“ 无断点软带式电磁感应加热器” ( 专利号：Z L 2 0 0 9 2 0 1 0 7 4 3 7 X) 、“ 软带式电磁感应加热器”( 专利号：z L 2 0 0 9 2 0 1 0 6 9 7 6 1 ) 、“ 开合式管道电磁感应加热器”( 专 利号：Z L 2 0 0 8 2 0 2 2 1 1 0 9 8) 、“ 一种软带式电磁感应加热器连接器”( 专利号：Z L 2 0 1 】 2 0 3 9 4 5 5 7 X) 、“ 无断点软带式电磁感应加 热器”( 专利号 ：Z L 2 0 0 9 1 0 ( ) 8 1 9 8 1 6)获国家实用新型专利 、 第一作者简介 ：孙克刚，1 9 6 4 年生，1 9 9 2 年毕业于西北工业大学设备工程专业，高级工程师，现任 q - 国石油天然气管道局 第Z - 工程分公司工程技术部副部长， 主要从事油气管道施工技术及装备研发工作。E m a i l ： g d 3 一 s u n k e g c n p c C O i l M 6 8 石艚 苈 坛 2 0 1 4车第 2 期 一 * 一* 一+ 。 孙 克 刚 等 ：GDJ R 系列 管道 电磁感 应 加热 设 备 组成并联谐振 回路。管道感应加热器 由高强度耐高温 绝缘材料和电连接器制作而成 ，实现了加热线圈的开 合式螺旋线绕制 ，提高了加热效率和安全性能。G D J R 系列管道电磁感应加热设备原理示意图见图 1 。 图 1 GDJ R系列管道电磁感应加热设备示意图 1 2主 要技 术 性 能指 标 ( 1)额定功率为 5 0 k w ，额定工作频率为 1 5 2 0 k Hz 。 ( 2)与可控硅电源相比，具有工作频率高 、换相 条件好 、体积小 、可靠性高 、节能等优点，可满足管 道施工野外流动作业 、管 口加热频繁启动 、工作性能 可靠的实际需要。 ( 3)涡流加热能量作用于管材内部，温度传导快， 加热均匀，升温速度为 3 55 0 rai n 。加热管径为 4 1 2 1 9 m m、厚度 为 1 8 4 ram的钢管 ，在室 内温度 为 1 0 的情况下 ，加热 4 m i n 可达到 1 2 0 ，预热效率高。 ( 4) 易于安装 ，操作方便 ，设备内置多种安全保 护功能 ，可靠性高。 ( 5) 设备 自身温升不大于 5 0 ，加热部分材料的 耐 温程度 大于 1 6 0 q C 。 ( 6)软带式感应加热器具有保温功能 ，可进行焊 接 后 热处 理 。 ( 7) 宽输入电压，以适应野外施工供电电压不稳 ， 输入电压为 3 8 0 V 4 - 1 0 。 ( 8)设备防震动 ，可靠性高 ，适应野外车载使用 工 况 。 ( 9) 设备管口预热工效比火焰预热方式提高1 倍以上。 2 现场试验与测试 2 0 1 1 年 3月 ，国家电炉质量监督检验中心对 中国 石油天然气管道局第三工程分公司生产的 G D J R系列 管道电磁感应加热设备进行了型式试验 ，各项技术 指标符合相关 国家标准要求 ，授予该产品 “ 国家标准 检验合格认可产品”证书，具体检测结果见表 1 。 表 1 GD O R系列管道电磁感应加热设备型式试验结果 序 号 检 验 项 目 技 术 要 求 检 验 结 果 结 论 1 额定 功 率 ( k W ) 5 0 5 2 合 格 2 工作 频 率 ( k HZ) 1 02 5 1 4 5 合 格 3 电 源输 出 电压 (v ) 3 8 3 8 合 格 4 感 应 器 电 流 ( A ) 4 0 0 3 1 0 合 格 5 升温 速度 ( mi n) 5 0 9 2 合 格 6 工 作 温 度 (o C) 2 0 0 l 2 O2 o 0 合 格 7 绝 缘 电阻 ( MQ ) 5 O 1 7 2 合 格 3 推广应用情况 自2 0 0 9年开始 ，G D J R系列管道电磁感应加热设 备开始进行工业化应用，截至 目前 ，已在西气东输二 线 、陕京三线 、日东管道 、漠大线 、兰成 中贵 、中哈 二期和西二 线香港支线海底管道工程 中批量推广应 用，应用钢管规格为 0 8 mmq 1 2 1 9 mm，大幅度提高 了管道施工预热工效 ，保障了施工的安全性 ，降低了 人工劳动强度。与国外 同类设备相 比，可大幅度节约 购置成本 ，且维修保养更方便 ，具有良好的技术经济 效益和社会效益 ，在行业 内取得了良好的影响。 4 结论 G D J R系列管道电磁感应加热设备解决了管道焊口 预热技术的瓶颈，性能稳定 ，节能环保 ，加热效率高， 设备体积小 、质量轻 ，并形成了系列产品，实现了科研 成果的转化 ，为工程施工降本增效提供了技术支持。 在油气管道施工中 ，除焊前预热和焊后保温外 ， 防腐补 口、连头时的防腐层剥离均需对管道进行加 热 ，因此 ，本产品仍有进一步深化研究的空间，以扩 大其推广应用 的范 围。 【 参考文献 】 【 1 】 G B 1 0 0 6 7 1 2 0 0 5电热装置基本技术条件 第 1 部分 通用部分 s 北京： 中国标准出版社， 2 0 0 6 2 G B 1 0 0 6 7 3 2 0 0 5电热装置基本技术条件 第3 部分 感应加热装置 s 】 北京： 中国标准出版社， 2 0 0 6 ( 收稿 13 期 ：2 0 1 3 - 0 4 0 6 改回13期 ：2 0 1 4 0 3 2 8) ( 下转 第 7 2页 ) 2 0 1 4年第 2期 石油科技论坛6 9 I 囡墨团l 业 的机械化 、流水化 ，解决 了国内传统的吊管带下沟 方式作业效率低 、安全风险高、人工劳动强度大的问 题 ，实现了该设备的国产化 ，为油气管道工程的大规 模 、高效率 、高质量施工提供了技术支持，取得了良 好的技术经济效益和社会效益。 【 参考文献 】 G B T 6 9 4 6 2 0 O 8 钢丝绳铝合金 压制接 头【 S J 北京： 中 国标准 出版社 ， 2 0 0 8 1 2 】2 G B T 6 0 6 7 1 9 8 5 起重机械 - g # -v - s 1 北京： 中国标 准出版社 1 9 8 5 ( 收稿日期：2 0 i 3 - 0 4 0 6 改州日期：2 0 1 4 - 0 3 2 8) GDTJ S e r i e s o f Pi p e Ro l l e r Cr a d l e s S u n Ke g a n g ， Ya n g We n h u i ， M a Zh e n g b i n， M a Ge n ( C h i n a P e t r o l e u m P i p e l i n e s Bu r e a u No 3 Br a n c h Co mp a n y ) Ab s t r a c t ： Lo we rin g p i p e s i n t o t h e d i t c h i s a n i mp o r t a n t pr o c e d u r e i n c o n s t r u c t i o n o f l o n g d i s t a n c e o i l a n d g a s p i p e l i n e s W i t h d e v e l o p me n t o f p i p e l i n e c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y a n d e q u i p me n t ， t h e t r a d i t i o n a l p i p e s t r a p me tho d f o r l o we rin g p i p e i n t o the d i t c h s e g me n t b y s e g me n t i s u n a b l e t o me e t the d e ma n d f o r h i g h q u a l i t y a n d h i g h e ffi c i e n c y c o n s t r u c t i o n o f p i p e l i n e s Th e GDTJ s e r ie s o f p i p e r o l l e r c r a d l e s i s h e l p f ul t o me c h a n iz e c o n s t r u c ti o n o f o i l a n d g a s p i pe l i n e s a n d i mp r o v e s the wo r k i n g e ffi c i e n c y b y fiv e t i me s a s c o mp a r e d t o the t r a d i t i o n a l p i p e s t r a p me tho d Th i s e q u i p me n t i s c o mp o s e d o f c r a d l e s a n d p i p e r ol l e r Th e c r a d l e a d o p t s a H s h a p e fra me s t ruc t u r e wh i l e the r o l l e r b e a tin g s are i n s t a l l e d b a c k - t o b a c k ， r e a s o n a b l e i n s t r u c t u r e ， p o we r f u l i n c a r r y i n g c a p a c i t y a n d r e l i a b l e i n q u a l i ty T h e s p e c i fi c a t i o n f 0 r a p p l i e d s t e e l p i p e i s 1 0 mm t o 1 2 1 9 mm Th e a c t u a l l y - m e a s u r e d h i g h e s t l o w e r i n s p e e d i s 3 5 m mi n A1 l the t e c h n o l o g i c a l i n d e x e s o f t h e e q u i F me n t r e a c h t h e s a me l e v e l o f i t s f o r e i g n c o u n t e r p a r t s I t h a s b e e n a l r e a d y u s e d f 0 r c o n s t r u c t i o n o f th e thi r d S h a a n x i B e ij i n g p i p e l i n e ， the R i z h a o D o n g y i n g p i p e l i n e ， t h e s e c o n d We s t E a s t p i p e l i n e a n d the t h ir d We s t Ea s t p i p e l i n e I t i s a l s o l o c a l i z e d ， l o we rin g the c o s t for p u r c h a s e a n d c o n v e n i e n t i n ma i n t e n a n c e Ke y wo r d s ： p e t r o l e u m， n a t u r a l g a s ， p i p e l i n e ， l o we r i n p i p e s i n t o t h e d i t c h， r o l l e r c r a d l e s ( 上接 第 6 9页 ) GDJ R S e r i e s o f Pi p e El e c t r o ma g n e t i c I n d u c t i o n He a t i n g Eq u i p me n t S u n K e g a n g ， Ma Z h e n g b i n ， Mi a o Qu n f u ( Ch i n a P e t r o l e u m P i p e l i n e s B u r e a u No 3 B r a n c h C o mp a n y ) Ab s t r a c t ： Th e t r a d i t i o n a l l i q u e fie d g a s fla me h e a t i n g me t h o d h a s b e e n l o n g u s e d for p i p e e n d p r e h e a t i n g b e f o r e we l d i n g i n c o n s t r u c t i o n o f a p i p e l i n e Th i s me t h o d c a nn o t ma t c h wi t h mo d e r n l arg e s c a l e i n d u s t r i a l i z e d c o ns t r u c t i o n o f p i p e l i n e s o wi n g t o i t s l o w h e a t i n g e ffi c i e n c y ， h e t e r o g e n e o u s he a t i n g t e mpe r a t u r e a n d i n c l i n a t i o n t o i nfl u e n c e o f c l i ma t i c c o n d i t i o n s Ch i n a P e t r o l e u m Pi p e l i n e s Bu r e a u No 3 Br a n c h Co mp a n y h a s d e v e l o p e d t h e GDJ R s e rie s o f p i p e e l e c t r o ma g n e t i c i n d u c t i o n h e a t i n g e q u i p me n t t o me e t Chi n a s n e e d f o r hi g h q u a l i t y a n d h i g h e ffi c i e n c y c o ns t r u c t i o n o f p i p e l i n e s Th i s e q u i p me n t a d o pt s e l e c t r o ma g n e t i c i n d u c t i o n e d d y c u r r e n t h e a t i n g p rin c i p l e t o p r e h e a t p i p e e n d Co mp os e d o f i n t e r me d i a t e fre q u e n c y h e a t i n g p o we r s u p p l y a n d e l e c t r o ma g n e t i c i n d u c t i o n h e a t e r ， thi s e q u i p me n t c an b e u s e d t o p r e h e a t o i l a n d g a s s t e e l p i p e b e f o r e we l d i n g ， k e e p t e mp e r a t u r e a f t e r w e l d i n g ， a n d p r e h e a t fo r a n t i c o rr o s i o n a n d j o i n t w r a p p i n g T h e r a t e d w o r k o f t h e e q u i p me n t i s 5 0 k W w h i l e the r a t e d w o r k fre q u e n c y i s 1 5 t o 2 0 k Hz Th e t e mpe r a t u r e