Обогрев промышленных трубопроводов

Широкое применение обогрев промышленных трубопроводов кабельного обогрев 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, где температура самой холодной пятидневки не превышает – 40°С, применение обогрева данных узлов совершенно необходимо.

Основные задачи, связанные с применением систем кабельного электрообогрева трубопроводов возможно 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 обогрев 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 на основании тепловой модели трубопровода способен произвести расчет теплопотерь и необходимую мощность обогрева для их компенсации.

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 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. На основании полученных данных формируются расчетные значения мощности обогрева и необходимые длины нагревательных секций (Таблица 2). Для труб диаметром менее 100 мм мощность обогрева рассчитывается исходя из показателей абсолютной минимальной температуры. Мощность обогрева для труб диаметром более 100 мм рассчитывается из показателей 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 можно 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 (33НТР2-ВР), 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
L
тр – длина трубопровода
Ксп — коэффициент спиральности укладки кабеля
Lоп ,
Lв , Lф – дополнительная длина кабеля для компенсации тепловых потерь на опорах, фланцах, вентилях
N
оп , 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 Марка кабеля 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 33НТР2-ВР 33,3 766 3,5 27,1 55
А2 33НТР2-ВР 33,3 133 0,6 4,7 55
А3 33НТР2-ВР 33,3 1032 4,7 36,5 53
А4 33НТР2-ВР 33,3 966 4,4 34,2 55
А5 25НТР2-ВР 25,7 1311 6,0 33,2 54

На основании полученных результатов определен основной элемент подсистемы обогрева – саморегулирующийся нагревательный кабель. Далее, в рамках расчета системы электрообогрева трубопровода производится расчет подсистемы крепления нагревательных кабелей, подсистемы управления, подсистемы питания и автоматизации процессов электрообогрева.

Для заказа услуги на обогрев промышленных трубопроводов, заполните, пожалуйста, опросный лист (анкету).

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!

 

Сохранить