Системы обогрева трубопроводов

Сбои в работе трубопроводов разнообразного диаметра и предназначения нефтедобывающей и нефтехимической промышленности возможны как из-за возникновения закупорок, уменьшения проходной способности, так и из-за увеличения вяжущих свойств переправляемой жидкости. Для предотвращения нарушений функционирования продуктивно использовать систему обогрева трубопроводов и труб. Такие системы:

• Сохраняют требуемую температуру жидкости;
• Поддерживают необходимую степень вязкости транспортируемого материала;
• Поддерживают номинальную производительность;
• Позволяют не замерзнуть в холодное время года, а значит, не прийти в негодность благодаря обогреванию труб с водой.

Трубопроводы, которые обеспечиваются теплом с помощью саморегулирующегося кабеля для обогрева труб, неприхотливы в отношении климата и места расположения (как под землей, так и под водой), могут использоваться как для трубопроводов, изготовленных из металла, так и пластиковых. 
Если трубы произведены из пластика, то их оборачивают фольгой в том месте, где нагревательный кабель для труб с ней контактирует. 
Таким образом, такие системы, во-первых, предохраняют трубы с водой (горячей и холодной) от промерзания, нефтедобывающие и нефтехимические трубопроводы – от возникновения пробок и изменения агрегатного состояния вещества.

Состав кабельной системы обогрева трубопроводов:

• Греющий кабель;
• Элементы крепления;
• Контроллеры систем электрообогрева;
• Шкафы управления;
• Теплопроводная паста SILARM

Греющий кабель – главное термовыделяющее звено обогревательной системы такого типа. Если традиционные силовые кабели предназначены для передачи электроэнергии к нагрузке с максимально минимизированными потерями, то греющие сами считаются распределенной нагрузкой. Вырабатываемое напряжение так и остается в кабеле, однако вместе с образовавшимся теплом не происходит ни его перегрев, ни перегрев нагреваемого объекта.
Кабель греющего типа подходит для обогрева двух типов трубопроводов: длинного и разветвленного. 

Применяются такие виды греющих кабелей:

• Саморегулирующий греющий кабель;
• Резистивный кабель;
• СКИН-кабели.

Вязкость перемещаемых веществ по трубопроводам в первую очередь зависит от поддерживаемой температуры. Кроме вязкости, могут образовываться кристаллы и происходить полное затвердевание жидкости. В итоге происходит затор, устранение которого обычно приводит к большим материальным и физическим потерям. 
Системы обогрева, включающие греющий кабель для водопровода и иных трубопроводов, а также резервуаров, куда помещается жидкость – оптимальный способ избежания таких затрат. Несмотря на сравнительно солидную историю применения таких систем, большую популярность они получили после создания греющих кабелей, цена которых доступна для широкого использования.
Так, такие системы главным образом предназначены для обеспечения постоянной требуемой температуры перемещаемых жидкостей.

Что в свою очередь предотвратит:

• Образование закупорок и как следствие прекращения работы трубопроводов из-за увеличения вязкости продукта;
• Кристаллизацию перевозимой жидкости;
• Уменьшению темпа перевозки.

А также позволит:

• Возобновить корректную работу заполненного трубопровода даже после прекращения его работы;
• Произвести слитие той части продукта, которая не соответствует необходимым параметрам (например, вязкая часть).
• Кроме того, такой способ обогрева может быть использован и в случае транспортирования газообразных продуктов. В этом случае они необходимы, чтобы не допустить образование конденсата, возникающего от охладевания газа.

Состав стандартной системы обогрева трубопровода с помощью греющего кабеля (согласно схеме):

• Нагревательный участок. Он состоит из греющих кабелей, элементов крепления и локальных систем обогрева узлов трубопровода (фланцы, вентили, насосы);
• Распределительная сеть. Ее образуют кабели (силового типа и информационного), распределительные коробки, системы крепления, подпитывающие греющие части и распределяющие информационные импульсы от датчиков до щита системы управления;
• Система управления. В ее состав входят шкафы управления, регуляторы, контроллеры температуры трубопровода и окружающей среды, управляющие устройства потока, датчики, контролирующие пуск, а также приборы, обеспечивающую защиту системы.

Основные характеристики систем обогрева трубопровода кабельного типа

• Характеристик перевозимого вещества, в первую очередь его температур (максимально выдерживаемой, при которой происходит отвердевание и кристаллизация, а также той, с которой оно поступает в трубу);
• Параметров трубы: местоположение (над землей, под землей или под водой), материал трубы (металл, пластик и т.д.), диаметр и другие параметрические размеры, термоизоляция;
• Вида трубопровода (линейный, разветвленный) и количества участков (маленькое, среднее, большое);
• Свойств местности: температура воздуха (возможный максимум и минимум), скорость ветра.

Проанализировав полученные свойства, специалисты получают информацию о:

• Предполагаемом размере максимально возможных теплопотерь;
• Виде греющего кабеля (допускаются комбинации кабелей), его размере и месте размещения его на трубопроводе;
• Виде необходимых элементов, обеспечивающих запитку участков (распределительные коробки, заделки, муфты);
• Строение и характеристики распределительной сети (если предполагается ее наличие);
• Строение и характеристики системы управления: термостат, коммутационная аппаратура, шкафы управления, трансформаторы.
• Важно! Трубопроводы нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности – системы повышенной пожаро- и взрывоопасности. Поэтому для обеспечения обогрева применяются элементы (греющий кабель, контроллеры, шкафы управления, распределители и т.д.) максимальной защиты. Они разработаны специально для применения в требуемых условиях с высокой влажностью, сложных условиях, для расположения под землей или под водой – сертификат ISO 9001-2000 (от немецкого сертификационного центра TUV, 28 сентября 2004 год).

Параметры выбора основных характеристик систем электрического обогрева

Стоимость системы, в том числе цена греющего кабеля является одним из главных параметров при выборе системы обогрева. Конечная стоимость зависит от длины: цена греющего кабеля за метр значительно возрастает от 1-2 км, к 3-4 км применение распределительной сети для таких кабелей уже не выгодно. В случае линейного устройства трубопровода использование системы «СКИН-эффект» экономически оправдано, практично и неопасно с длиной – от 6 до 8 км.

Важно! Для подбора необходимого кабеля (например, греющего кабеля райхем) нужно дифференцировать максимально возможную температуру трубы или продукта, которую выдерживает кабель, и температуру, которую обеспечивает кабель. Они различаются как минимум на 10-20 градусов в пользу первой. Это особенно заметно при обогреве трубопровода, который очищается горячим паром (до 200 градусов). Однако в режиме обычного функционирования такая температура не поднимается выше 60. В любом случае при таких характеристиках нужно использовать кабель саморегулирующегося типа с матрицей из фторопласта или с изоляцией из минеральных веществ, которые выдерживают парообработку.