Обогрев и антизамерзание, поддержание температуры процесса трубопроводов
- В нефтедобывающей и нефтехимической промышленности трубопроводы различного калибра и назначения зачастую дают сбои из-за пробок, сужения проходного сечения и высокой вязкости транспортируемых жидкостей. Для транспортируемых по трубопроводным сетям продуктов свойственна существенная зависимость кинематической вязкости от температуры.
Кабельные системы обогрева предохраняют нефтепроводы и трубы для перекачки других жидкостей и химикатов от закупорки или кристаллизации вещества, чрезмерного загустения продуктов.
При определенных температурах возможно выпадение твердых фракций, а также застывание продукта, что приводит к полной остановке трубопровода и значительным затратам на его восстановление. В этом случае применение кабельного обогрева труб обеспечивает поддержку температуры в заданном диапазоне для данного процесса.
Нагревательные кабели наилучшим образом решают задачу обогрева разветвленных и длинных трубопроводов.
- Стартовый разогрев. Система должна разогревать текущую по трубе жидкость на активном участке, чтобы обеспечить нормальные условия ее транспортировки на оставшейся части трубопровода.
- Компенсация теплопотерь. Это важно, когда температура жидкости или газа на выходе трубопровода должна быть такой же, как и на входе, т.е. обогрев возмещает теплоотдачу трубы в окружающую среду. Обеспечивает разогрев остановившегося трубопровода до технологической температуры.
- Кабельный обогрев предотвращает выпадение конденсата при остывании газа на трубопроводах транспортировки газообразных продуктов.
- Одно из частных применений нагревательного кабеля – обогрев водопроводов, проложенных в неблагоприятных условиях – по улице, в холодных подвалах. Промерзшие водопроводные трубы лопаются, что приводит к перебоям в водоснабжении, затоплению и значительному материальному ущербу. В этом случае системы кабельного обогрева защищают водопроводы с горячей и холодной водой, системы пожаротушения, ливневые канализации от замерзания. Использование одной теплоизоляции не даст нужного эффекта – например, труба 3/4 дюйма с теплоизоляцией толщиной 25 мм полностью промерзнет всего лишь за 13 часов при окружающей температуре 100С.
- Обогрев таких элементов системы, как управляющие клапаны, задвижки, насосное оборудование, фильтры.
В отличие от обычных силовых кабелей, назначение которых передать электроэнергию к нагрузке с минимальными потерями, нагревательные кабели сами являются нагрузкой, но нагрузкой распределенной. Все 100% напряжения, подаваемого на нагревательный кабель, падают в нем. Происходящее при этом выделение тепла не должно вызывать перегрева кабеля или обогреваемого объекта.
Типы нагревательных кабелей
- резистивные
- саморегулирующиеся
В резистивном кабеле выделение тепла происходит за счет омических потерь в нагревательной жиле кабеля. Кабель, помимо нагревательной, может содержать токопроводящую жилу, что упрощает схему его подключения.
Тепловая мощность резистивных кабелей практически не зависит от температуры. Для обеспечения длительной и надежной работы кабелей этих типов важно соблюдать расчетные условия теплоотдачи, чтобы не вызвать перегрева.
Предлагаемые системы обогрева трубопроводов
Для промышленных задач обогрева и антизамерзания, поддержания температуры процесса трубопроводов и нефтепроводов компания "ТеплоградЪ" предлагает
- Cаморегулирующиеся кабели, кабели последовательного сопротивления постоянной мощности и параллельные кабели предельной мощности Thermon (США)
Для коммерческого обогрева трубопроводов, водопроводов с горячей и холодной водой и бытового обогрева труб компания "ТеплоградЪ" предлагает
- Саморегулирующиеся и резистивные нагревательные кабели NEXANS (Норвегия)
- Кабельная система обогрева «Антизамерзание трубопроводов» (Чуваштеплокабель)
Состав системы обогрева
В засимости от конкретной задачи обогрева, размера и других характеристик системы, схема системы обогрева может быть более или менее сложной. Простые системы с саморегулирующимся кабелем могут не требовать датчиков и системы управления. Протяженные и разветвленные системы включают большо6е количество датчиков, соединительных муфт, регуляторов и монтажных коробок.
Типичная система теплообогрева труб включает в себя:
- Нагревательная часть: нагревательные кабели и аксессуары для их крепления на трубопроводе, локальные элементы подогрева узлов трубопровода (фланцев, вентилей, насосов).
- Распределительная сеть, обеспечивающую питание для всех элементов греющей части и проведение информационных сигналов от датчиков до щита системы управления: силовые и информационные кабели, распределительные коробки и крепежные элементы.
- Система управления: шкафы управления, терморегуляторы, датчики температуры трубы и воздуха, датчики потока, пускорегулирующая и защитная аппаратура.
Параметры системы обогрева
Параметры зависят от:
- Свойств 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);
- Ттопологии 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 (распределительные коробки, заделки, муфты);
- Сруктура 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.