CC BY
23ПОВЫШЕНИЕ НЕФТЕОТДАЧИ
н.н. хренков, к.т.н., технический директор компании «Специальные системы и технологии»
кабельный обогрев свЕрхдлинных трубопроводов: выбор экономичной схемы
Кабельный обогрев трубопроводов является удобным и функциональным инструментом обеспечения стабильности технологического процесса трубопроводной транспортировки жидкостей.
Преимущества электрокабельных систем обогрева перед водяными и паровыми очевидны: они обладают малой материалоемкостью, их легче устанавливать, они не подвержены коррозии, не боятся разморозки, запитываются от общей системы электроснабжения предприятия, оснащаются автоматизированными системами управления, точно и по заданному алгоритму поддерживающими выбранный режим, легко интегрируются с АСУ верхнего уровня и могут применяться на сложных и разветвленных сетях трубопроводов. Стабильность протекания технологического процесса требует полной или частичной компенсации тепловых потерь, при остановке процесса необходимо поддерживать минимально допустимую температуру жидкости, для возобновления процесса после остановки (холодный пуск объекта) трубы должны быть разогреты до заданной температуры. Все эти задачи успешно решаются с помощью применения кабельных систем обогрева трубопроводов различного назначения.
Типовая линейная мощность системы обогрева с целью компенсации тепловых потерь равна 10-60 Вт/м. Чтобы не допустить охлаждения жидкости ниже минимального уровня и разогреть трубопровод с содержимым в случае длительной остановки технологического процесса, системе потребуется мощность 15-80 Вт/м. Решаемая в отдельных случаях задача разогрева движущейся в трубе жидкости с целью подъема температуры предусматривает большую длину трубопровода или большую мощность си-
стемы обогрева (100-500 Вт/м). Нагревательными элементами кабельных систем служат нагревательные кабели и ленты различных типов (см. рис. 1). Резистивный кабель выделяет тепло за счет омических потерь в одной или нескольких нагревательных жилах. Тепловая мощность резистивных кабелей практически не зависит от температуры. В саморегулирующемся кабеле две параллельные токопроводящие жилы окружены токопроводящей пластмассой, выделяющей тепло. Уровень проводимости пластмассы зависит от температуры обогреваемой поверхности: чем ниже температура трубопровода, тем больше проводимость пластмассы и выделяемая кабелем мощность. Каждый отрезок саморегулирующегося кабеля работает как самостоятельный, независимо от соседних отрезков. Поэтому саморегулирующийся кабель может иметь разную мощность и температуру на разных участках трубопровода, отличающихся условиями теплоотдачи. Для подачи питания на резистивные и саморегулирующиеся нагревательные кабели требуется сопроводительная электрическая сеть, по которой подается напряжение к нагревательным секциям. При относительно малой длине трубопровода (примерно до 150 м) величина сопроводительной сети минимальна, и мал ее «вклад» в стоимость системы в целом. Трубопроводы длиной 200-500 м также могут обогреваться резистивными и саморегулирующимися кабелями, но в этом случае стоимость сопроводительной сети становится сопоставимой с затратами на греющие кабели.
Резистивные
Резистивные Лонглайн
СКИН - система
■
шлищця ш
Рисунок 1. Типы нагревательных кабелей
Для трубопроводов длиной 500-3000 м оптимальным решением становится применение специальных трехжильных резистивных нагревательных кабелей серии «Лонглайн», подключаемых по схеме «звезды». Такой кабель одновременно выполняет функцию нагревательного элемента и питающей линии. СКИН-система также решает задачу обогрева сверхдлинных трубопроводов без сопроводительной сети. В СКИН-системе применяются специальные нагревательные элементы, использующие явление СКИН-эффекта и эффекта близости в проводниках из ферромагнитных материалов на переменном токе промышленной частоты (см. рис. 2).
94 \\ ТЕРРИТОРИЯ нефтегаз \\
\\ № 6 \\ июнь \ 2007
\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
№ 6 \\ июнь \ 2007
Наиболее важным критерием перехода от одного варианта исполнения системы обогрева к другому является ее суммарная стоимость (см. рис. 3). Выбор экономичной и эффективной системы кабельного обогрева зависит от длины трубопровода, необходимости установки сопроводительной сети и уровня поддерживаемой температуры.
скин-
система
3 м 10 м 30 м 100 м 300 м
Длина обогреваемого трубопровода Рисунок 3. Электрообогрев труб. Сравнительная стоимость
Чем длиннее трубопровод, тем более сложная сопроводительная сеть требуется системе обогрева. В ее комплектацию включаются дополнительные шкафы управления, датчики температуры, распределительные коробки и т.д. Оптимальным решением для сверхдлинных трубопроводов станет система с минимальными расходами на сопроводительную сеть.
При длине трубопровода до 100 м экономически оправданным является применение всех видов саморегулирующихся и резистивных нагревательных кабелей, сопроводительная сеть не нужна.
Если длина трубопровода возрастает до 200-300 м, также используют саморегулирующиеся и резистивные кабели. Сопроводительная сеть, как правило, необходима, но доля ее в общей стоимости системы еще приемлема. При увеличении длины обогреваемого трубопровода увеличиваются затраты на сопроводительную сеть, и общая стоимость системы резко возрастает.
На трубопроводах длиной 500-3000 м, чтобы снизить ценовое влияние сопроводительной сети, целесообразно устанавливать системы обогрева «Лонглайн». Минимальные затраты на обогрев трубопроводов длиной более 3 км обеспечивает СКИН-система.
1 км 3 км 10 км 30 км 100 км
Труба из ферромагнитного материала
7 Г
СКИН- Нулевой электрический потенциал снаружи проводник нагревателя
Продукт
Теплоизоляция
2 СКИН нагревателя
Рисунок 2. принцип действия СКИН-системы
Сверхдлинные трубопроводы (15-30 км) также выгоднее всего обогревать СКИН-системой. Электропитание системы для трубопровода длиной до 15 км подается с одной стороны, а для трубопроводов длиной 25-30 км — с двух сторон или в промежуточной точке трубопровода. Характер зависимости суммарной стоимости системы обогрева от длины трубопроводов подтвержден практикой разработки и функционирования систем «Тепломаг», которые выпускает компания «Специальные системы и технологии» (ССТ).
Компанией ССТ накоплен большой опыт проектно-сметных работ, производства, установки, пуска-наладки и эксплуатационного обслуживания систем электрообогрева трубопроводов на различных предприятиях нефтегазовой промышленности.
На объектах нефтяных месторождений и многих других сооружениях нефтегазового комплекса установлено более 2 000 систем «Тепломаг», которые обогревают трубопроводы различной длины.
Проектный центр и монтажное подразделение компании ССТ обеспечивают полный комплекс услуг и выполнение работ «под ключ». На основании предварительных тепловых расчетов определяется стоимость наиболее экономичной системы обогрева, выполняется моделирование системы, разрабатывается проект, в соответствии с которым производится изготовление элементов системы обогрева, систем управления обогревом и вспомогательных элементов. Вся продукция проходит до 14 ступеней контроля перед поставкой ее на объекты. Продукция ССТ сертифицирована для использования во взрывоопасных зонах в России, Украине, Казахстане и Беларуси.
ооо «специальные системы и технологии»
г. Мытищи, Проектируемый проезд 5274, стр. 7 Тел.: +7 (495) 728-80-80 e-mail: sst@aha.ru www.sst.ru
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ повышение нефтеотдачи \\ 95
