обогрев трубопроводов, проектирование, резервуаров, потдержание, температуры

 
 
 
 

Обогрев и антизамерзание трубопроводов и резервуаров

Кабельная система обогрева трубопроводов и резервуаров предохраняет трубопроводы (водопроводы) с горячей и холодной водой и резервуары от замерзания, нефтепроводы и трубы для перекачки других жидкостей и химикатов от закупорки или кристаллизации вещества.

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.

Кроме того, при определенных температурах возможно выпадение твердых фракций, а также застывание продукта, что приводит к полной остановке трубопровода и значительным затратам на его восстановление.

Системы кабельного обогрева труб и резервуаров — единственное решение этих проблем. Они используются сравнительно давно, но широкое распространение получили только после появления относительно недорогих греющих кабелей.

Основная задача кабельной системы обогрева — обеспечить поддержание температуры транспортируемого продукта.

Кабельная система обогрева трубопроводов и резервуаров, поддерживая требуемую технологией температуру система обогрева трубопроводов, позволяет:

  • 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 остановки;
  • обеспечить гарантированный слив вязких продуктов из резервуара за укороченный промежуток времени.

Системы кабельного обогрева применяются и на трубопроводах транспортировки газообразных продуктов. Их главное назначение в этом случае — предотвратить выпадение конденсата при остывании газа.

Одно их частных применений нагревательного кабеля – обогрев трубопроводов (обогрев водопроводов) , проложенных в неблагоприятных условиях – по улице, в холодных подвалах, например использование, как системы обогрева водопроводов и т.д.

Теплоизоляция сама по себе не предотвращает замерзание трубопроводов. Например, труба ¾ дюйма с теплоизоляцией толщиной 25 мм полностью промерзнет всего лишь за 13 часов при окружающей температуре -10 °С.

Промерзшие водопроводные трубы лопаются, что приводит к перебоям в водоснабжении, затоплению и значительному материальному ущербу. Трубопроводы для подачи топлива закупориваются, оборудование выходит из строя.

Нагревательные кабели наилучшим образом решают задачу обогрева разветвленных и длинных трубопроводов.

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

Основными характеристиками нагревательного кабеля являются линейная тепловая мощность, напряжение питания, минимальная и максимальная длина нагревательной секции при заданном напряжении, рабочая и максимально допустимая температуры.

Используется три основных типа нагревательных кабелей:

  • резистивный греющий кабель
  • зональный греющий кабель
  • саморегулирующийся греющий кабель

В резистивном нагревательном кабеле выделение тепла происходит за счет омических потерь в нагревательной жиле кабеля. Кабель, помимо нагревательной, может содержать токопроводящую жилу, что упрощает схему его подключения.

Зональный нагревательный кабель содержит две параллельные изолированные токопроводящие жилы. Поверх токопроводящих жил наложена спираль из проволоки с большим сопротивлением, которая через контактные окна попеременно замыкается то с одной, то с другой токопроводящей жилой, образуя параллельные нагревательные элементы — «зоны». Каждая зона представляет независимый нагреватель длиной около 1 м.

Тепловая мощность резистивных и зональных кабелей практически не зависит от температуры. Для обеспечения длительной и надежной работы кабелей этих типов важно соблюдать расчетные условия теплоотдачи, чтобы не вызвать перегрева.

Саморегулирующийся нагревательный кабель также имеет две параллельные токопроводящие жилы. Отличие состоит в том, что токопроводящие жилы окружены проводящей пластмассой, в которой и происходит выделение тепла.

Саморегулирующийся греющий кабель

Пластмасса характеризуется существенной зависимостью проводимости от температуры, а температурный коэффициент сопротивления проводящих пластмасс на порядок больше, чем у меди или стали.

Это обеспечивает саморегулирование тепловой мощности кабеля. Саморегулирующийся кабель может изменять свою мощность локально, только в зоне перегрева; это свойство позволяет создавать безопасные системы обогрева трубопроводов и резервуаров, в том числе с переменными по длине трубопровода условиями теплоотдачи.

Основными характеристиками нагревательного кабеля являются линейная тепловая мощность, напряжение питания, минимальная и максимальная длина нагревательной секции при заданном напряжении, рабочая и максимально допустимая температуры.

Благодаря эффекту саморегулирования нагревательный кабель выделяет тем больше тепла, чем ниже температура трубопровода, при повышении температуры его тепловыделение уменьшается. Таким образом, он сберегает электроэнергию и никогда не перегорает, даже при самопересечении.

Основные задачи, которые решает система кабельного обогрева труб

  • Предотвращение замерзания и конденсации жидкости в трубопроводе. Это относится не только к защите водопроводов в зимнее время, но также к обогреву нефте- и продуктопроводов для предотвращения чрезмерного загустения продуктов, даже в странах с теплым климатом.
  • 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.
  • Технологический обогрев. Это случай, при котором в трубе необходимо поддерживать температуру в заданном диапазоне для данного процесса. Система обогрева при этом должна иметь запас мощности, если процесс идет с поглощением тепла.
  • Стартовый разогрев. Система должна разогревать текущую по трубе жидкость на активном участке, чтобы обеспечить нормальные условия ее транспортировки на оставшейся части трубопровода.

Предлагаемые системы кабельного обогрева трубопроводов и резервуаров

  1. Система «Антизамерзание трубопроводов» (LVITA Корея).
    Подробнее: кабельная система обогрева «Антизамерзание трубопроводов» GWS, SRL
  2. Нагревательные кабели производства NEXANS (Норвегия).
    Подробнее: нагревательный кабель NEXANS…
  3. Нагревательные кабели производства Thermon (США).
    Подробнее: нагревательный кабель NEXANS Thermon…
  4. Электронагреватели гибкие ленточные (ЭНГЛ).
    Подробнее: электронагреватели гибкие ленточные (ЭНГЛ) …
  5. Комплект КТУ для заделки греющегося кабеля

            Подробнее комплект КТУ для заделки греющегося кабеля...

Состав системы обогрева

Общая схема решения задач обогрева трубопроводов

В засимости от конкретнойзадачи обогрева, размера и других характеристик системы, эта схема 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.

Схема системы обогрева

Типичная система теплообогрева включает в себя:

  1. Нагревательная часть: нагревательные кабели и аксессуары для их крепления на трубопроводе, локальные элементы подогрева узлов трубопровода (фланцев, вентилей, насосов).
  2. 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.
  3. Система управления: шкафы управления, терморегуляторы, датчики температуры трубы и воздуха, датчики потока, пускорегулирующая и защитная аппаратура.

Параметры системы обогрева

Параметры системы обогрева

Параметры зависят от:

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

На основании этих данных определяются:

  1. расчетная величина максимальных теплопотерь трубопровода;
  2. тип нагревательного кабеля (возможно присутствие разных кабелей в одной системе) , его длина и расположение на трубе (количество ниток, шаг) ;
  3. тип аксессуаров для запитки секций (распределительные коробки, заделки, муфты) ;
  4. структура и параметры распределительной сети (или ее отсутствие) ;
  5. 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.

 
 
 


Rambler's Top100

©2009 Электрокомтех. Все права защищены. ©2009 Создание, разработка сайта, дизайн, хостинг - Корпорация ДЕКО