Системы электрического обогрева трубопроводов

• Состав системы обогрева
• Параметры системы обогрева
• Основные критерии выбора параметров систем подогрева

В нефтедобывающей и нефтехимической промышленности трубопроводы различного диаметра и назначения зачастую дают сбои из-за пробок, сужения проходного сечения и высокой вязкости транспортируемых жидкостей. Система обогрева трубопроводов и обогрева труб «Тепломаг» поддерживает необходимую температуру в соответствии с технологией, обеспечивает низкую вязкость жидкостей и расчетную производительность. Обогрев трубопроводов с водой устраняет опасность их разрушения при замерзании в зимний период и во время пуска системы. Обогреваемые трубопроводы могут располагаться практически в любой среде, а так же могут быть подземными и подводными.

Система обогрева трубопроводов и обогрева труб «Тепломаг» использует в качестве тепловыделяющих элементов греющие кабели, поскольку они наилучшим образом решают задачу обогрева разветвленных и длинных трубопроводов. В отличие от обычных силовых кабелей, назначение которых – в передаче электроэнергии к нагрузке с минимальными потерями, греющие кабели сами являются нагрузкой, но нагрузкой распределенной. Все 100% напряжения, подаваемого на греющий кабель, «падают» в нем. Происходящее при этом выделение тепла не должно вызывать перегрева кабеля или обогреваемого объекта. Используется три основных типа греющих кабелей: саморегулирующиеся ленты, резистивные кабели, СКИН-кабели.

Для транспортируемых по трубопроводным сетям продуктов свойственна существенная зависимость кинематической вязкости от температуры. Кроме того, при определенных температурах возможно выпадение твердых фракций, а также застывание продукта. Это может привести к полной остановке трубопровода и, следовательно, значительным затратам на его восстановление.
Системы обогрева трубопроводов, обогрева труб (heat tracing) и резервуаров (tank heating) — единственное решение этих проблем. Электрический обогрев труб и обогрев трубопроводов используется сравнительно давно, но широкое распространение подобные системы получили только после появления относительно недорогих греющих кабелей. Основная задача систем обогрева труб «Тепломаг» — обеспечить поддержание температуры транспортируемого продукта.

Это позволит:

• сохранить величину кинематической вязкости продукта, не допустив создания пробок и остановки трубопровода;
• предотвратить выпадение твердых фракций из транспортируемого продукта;
• увеличить скорость транспортировки продукта;
• запустить трубопровод, частично или полностью заполненный продуктом, после его остановки;
• обеспечить гарантированный слив вязких продуктов из резервуара за укороченный промежуток времени. Системы обогрева труб и обогрева трубопроводов «Тепломаг» применяются и на трубопроводах транспортировки газообразных продуктов. Их главное назначение в этом случае — предотвратить выпадение конденсата при остывании газа.

• нагревательную часть: греющие кабели, и аксессуары для их крепления на трубопроводе, локальные элементы подогрева узлов трубопровода (фланцев, вентилей, насосов);
• 
  
  
  Типовая система теплообогрева
  
  
• распределительную сеть в виде силовых и информационных кабелей, распределительных коробок и крепежных элементов, которые подводят питание ко всем элементам греющей части и отправляют информационные сигналы от датчиков до щита системы управления.
• систему управления: шкафы управления, терморегуляторы, датчики температуры трубы и воздуха, датчики потока, пускорегулирующую и защитную аппаратуру.

Параметры системы обогрева трубопроводов «Тепломаг»

В зависимости от ряда технических особенностей можно выделить несколько типов систем электрического обогрева труб и обогрева трубопроводов. Их параметры зависят:

• от свойства транспортируемого продукта (максимальная температура продукта, температура на входе в трубопровод, температура застывания, температура выпадения твердых фракций);
• 
  
  
  
• характеристик трубы (материал, геометрические размеры, теплоизоляция, открытое или подземное расположение);
• топологии трубопровода (линейный, разветвленный, с малым или большим количеством участков);
• характеристик окружающей среды (минимальная и максимальная температуры окружающего воздуха, скорость ветра).

На основании этих данных определяются:

• расчетная величина максимальных теплопотерь трубопровода;
• тип нагревательного кабеля (возможно присутствие разных кабелей в одной системе), его длина и расположение на трубе (количество ниток, шаг);
• тип аксессуаров для запитки секций (распределительных коробок, заделок, муфт);
• структура и параметры распределительной сети (или ее отсутствие);
• структура и параметры системы управления (термостаты и коммутационные устройства, шкафы управления, трансформаторы). Поскольку системы транспортировки нефти и нефтепродуктов являются взрыво- и пожароопасными объектами, в системах теплообогрева используются только взрывозащищенные компоненты (нагревательные кабели, терморегуляторы, монтажные и распределительные коробки). Они также адаптированы для эксплуатации в условиях повышенной влажности, в агрессивных средах, для прокладки подземных или подводных трубопроводов сертификат ИСО 9001-2000 (выдан немецким сертификационным центром TUV 28.09.04).

Основные критерии выбора параметров систем электрического обогрева «Тепломаг»

Длина трубопровода:

• до 100 м — применяются все виды саморегулирующихся и резистивных греющих кабелей; распределительная сеть не нужна;
• до 200–300 м — применяются саморегулирующиеся и резистивные кабели; распределительная сеть, как правило, необходима, но доля ее в общей стоимости системы мала;
• до 3–6 км — без распределительной сети могут применяться только резистивные кабели большого сечения («Longline»), а также специальные композитные кабели, объединяющие саморегулирующийся кабель и питающий кабель;
• до 8 км — без распределительной сети применяются только резистивные кабели «Longline» и система «СКИН-эффект»;
• до 15 км — система подогрева «СКИН-эффект», запитка с одной стороны;
• до 25–30 км — система подогрева «СКИН-эффект», запитка с двух сторон или в промежуточной точке трубопровода.

Наиболее важным критерием перехода от одного варианта исполнения системы обогрева труб к другому является ее стоимость. Начиная с длины 1–2 км, стоимость распределительной сети для саморегулирующихся кабелей начинает быстро возрастать, а к 3–4 км их использование становится экономически нецелесообразным. При линейной конфигурации трубопровода, начиная с длины 6–8 км, наиболее экономически целесообразным, безопасным и надежным решением является система «СКИН-эффект».

Рабочая температура:

• 60–80° С — в этом случае применяются практически все виды саморегулирующихся и зональных кабелей; легко достижим необходимый диапазон мощностей до 80 Вт/м;
• 100–200° С — в этом случае применяются только саморегулирующиеся кабели с фторопластовой матрицей;
• 220–400° С — применяются специальные резистивные кабели с минеральной изоляцией или изоляцией из стекловолокна, как правило, в трубке из нержавеющей стали. Типичное применение — подогрев установок для получения тяжелых нефтепродуктов, узлов переработки и хранения битума и мазута. Применительно к греющим кабелям необходимо различать максимальную температуру трубопровода или продукта, при которой кабель может находиться, и температуру, которую, благодаря кабелю, можно поддерживать на трубопроводе. Как правило, последняя меньше первой минимум на 10–20° С, а зачастую и более. Наиболее типичным случаем существенного различия этих температур является подогрев трубопроводов, периодически очищаемых острым паром с температурой до 200° С. Но в рабочем режиме температура трубопровода может быть не выше 60° С. Тем не менее, в этом случае возможно применение только саморегулирующихся (ССЫЛКА) кабелей с фторопластовой матрицей или кабелей с минеральной изоляцией.

С Днем защитника Отечества!

Группа компаний «Специальные системы и технологии» стала членом технического комитета ТК 403

ГК «Специальные системы и технологии» открыла представительства в социальных сетях