Широкое применение кабельного обогрева промышленных трубопроводов берет свое начало с 60-х годов прошлого века. Это обусловлено высокими темпами роста добычи в нефтегазовой отрасли и связанной с этим необходимостью обеспечения бесперебойной эксплуатации всех коммуникационных узлов месторождений.
Современное предприятие нефтегазовой отрасли представляет собой технологический комплекс, оснащенный большим количеством технологических установок, сотнями километров трубопроводов, резервуарными хозяйствами и измерительными системами. Поскольку большинство предприятий отрасли находятся в северных климатических широтах применение обогрева данных узлов совершенно необходимо.
Рисунок 1. «Пример обогрева магистрального трубопровода»
Трубопроводы диаметрами от 14 до 1400 мм являются наиболее массовым объектами систем электрообогрева нефтехимической и нефтегазовой промышленности. По трубам транспортируют различные химические продукты, нефтяные жидкости, углеводородное сырьё, газы и воду. Когда температура окружающей среды падает ниже необходимой температуры поддержания продукта, возникает необходимость компенсации теплопотерь технологических установок и продуктов в трубах. Электрообогрев позволяет не только компенсировать тепловые потери, но и разогреть трубопровод.
Рисунок 2. «Пример обогрева разветвлённого технологического трубопровода»
Основные задачи, связанные с применением систем кабельного электрообогрева трубопроводов с нефтепродуктами, можно сформулировать следующим образом:
- поддержание температуры транспортируемого продукта до 80 °С;
- поддержание температуры транспортируемого продукта свыше 80 °С;
- предотвращение выпадения парафинов при транспортировке нефти;
- поддержание температуры продукта от 3 до 5 °С (антизамерзание);
Подбор элементов системы кабельного обогрева промышленных трубопроводов осуществляется на основании ряда температурных параметров и свойств транспортируемого продукта. В этой связи, разработка унифицированного метода расчета системы электрообогрева не представляется возможной. Для этих целей инженерный состав компании «Кабельные Системы и Технологии» использует специально разработанный программный комплекс, который способен произвести расчет теплопотерь и необходимую мощность обогрева для их компенсации.
Расчёт мощности системы электрообогрева трубопровода
Рассмотрим на примере методику расчета необходимого количества и тип нагревательного кабеля для системы электрообогрева трубопроводов, по которым перекачивается технологическая вода с примесями нефти.
Материал трубопровода – сталь углеродистая теплопроводностью 56 Вт/м²
Материал теплоизоляции – минеральная вата теплопроводностью 0,036 Вт/м²
Таблица 1. Конструктивы: обогрев промышленных трубопроводов
Трубопровод | Диаметр, мм | Длина, м | Толщина теплоизоляции, мм | Вентили | Фланцы | Опоры |
---|---|---|---|---|---|---|
А1 | 89 | 18,8 | 30 | 1 | 1 | 5 |
А2 | 89 | 1,8 | 30 | 1 | 1 | 1 |
А3 | 109 | 24,5 | 30 | 1 | 2 | 7 |
А4 | 89 | 24 | 30 | 1 | 1 | 6 |
А5 | 109 | 43 | 30 | 1 | 2 | 9 |
Значения температур, используемых в расчете:
- T, самой холодной пятидневки (-40 °С)
- Т, абсолютная минимальная (-52°С)
- Т, максимальная окружающей среды (+30°С)
- Т, пусковая системы обогрева (-20°С)
- Т, технологическая продукта (+20°С)
На основании исходных данных производится теплотехнический расчет и формируются расчетные значения мощности обогрева, а также необходимые длины нагревательных секций (Таблица 2). Для труб диаметром менее 100 мм мощность обогрева рассчитывается, исходя из показателей абсолютной минимальной температуры самых холодных суток. Мощность обогрева для труб диаметром более 100 мм рассчитывается из показателя средней температуры самой холодной пятидневки.
Таблица 2. Расчетные значения мощности обогрева и необходимые длины нагревательных секций
Трубопровод | Тепловые потери, Вт/м | Мощность обогрева, Вт/м | Дополнительная длина кабеля, м.п. | Общая длина секции, м.п. | ||
---|---|---|---|---|---|---|
Вентили | Фланцы | Опоры | ||||
А1 | 24,3 | 29,1 | 1,1 | 0,5 | 0,3 | 23,0 |
А2 | 24,3 | 29,1 | 1,1 | 0,5 | 0,3 | 4,0 |
А3 | 22,5 | 27,0 | 1,4 | 0,6 | 0,3 | 31,0 |
А4 | 24,3 | 29,1 | 1,1 | 0,5 | 0,3 | 29,0 |
А5 | 15,4 | 18,4 | 1,4 | 0,6 | 0,3 | 51,0 |
Таким образом, получив все необходимые параметры трубопроводов, мы можем приступить к выбору марки нагревательного кабеля. При этом следует принять во внимание тип транспортируемого продукта. Поскольку продукт является нефтесодержащим, и возможно его воздействие на кабель, следует предусмотреть нагревательный кабель с оболочкой из фторполимеров, стойких к химическим воздействиям.
Расчет длины нагревательной секции рассчитывается по формуле:
Lсекц = (Lтр х Ксп + Lоп х Nоп+ Lв х Nв + Lф х Nф) х 1,05 , где
Lсекц – длина нагревательной секции
Lтр – длина трубопровода
Ксп – коэффициент спиральности укладки кабеля
Lоп, Lв , Lф – дополнительная длина кабеля для компенсации тепловых потерь на опорах, фланцах, вентилях
Nоп , Nв ,Nф – количество опор, фланцев, вентилей
Коэффициент 1,05 учитывает неточность измерения длины трубы и секции
В результате произведенных расчетов формируем таблицу расчетных параметров нагревательных секций.
Таблица 3. Расчетные параметры нагревательных секций
Трубопровод | Мощность кабеля по паспорту | Мощность кабеля при + 5°С, (Вт/м) | Мощность секции при + 5°С, (Вт) | Рабочий ток при + 5°С, (А) | Пусковой ток при -20°С, (А) | Максимальная температура трубы, °С |
---|---|---|---|---|---|---|
А1 | 33 | 33,3 | 766 | 3,5 | 27,1 | 55 |
А2 | 33 | 33,3 | 133 | 0,6 | 4,7 | 55 |
А3 | 33 | 33,3 | 1032 | 4,7 | 36,5 | 53 |
А4 | 33 | 33,3 | 966 | 4,4 | 34,2 | 55 |
А5 | 25 | 25,7 | 1311 | 6,0 | 33,2 | 54 |
На основании полученных результатов определен основной элемент подсистемы обогрева – саморегулирующийся нагревательный кабель. Затем происходит формирование секций нагревательных кабельных с учётом максимальной допустимой строительной длины для различных марок кабеля в указанных температурных условиях, расстояния от точки начала обогрева до питающей коробки и других условий. Далее производится расчет подсистемы крепления нагревательных кабелей, подсистемы управления, подсистемы питания и автоматизации процессов электрообогрева.
Инженерный состав компании «Кабельные Системы и Технологии», основываясь на многолетнем опыте проектирования и внедрения систем кабельного электрообогрева на предприятиях промышленного комплекса, готов к решению задач любой сложности!
Для заказа услуги на обогрев промышленных трубопроводов, заполните, пожалуйста, опросный лист (анкету):
Одним из основных направлений деятельности компании «Кабельные Системы и Технологии» является обеспечение предприятий системами промышленного обогрева трубопроводов, резервуаров и емкостей, открытых площадок. Мы выполним монтаж систем промышленного обогрева, проведем пусконаладочные работы по установке и запуску таких систем.
Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.
|
Заказать проект
|