Обогрев труб и трубопроводов: Обогрев труб греющим кабелем — монтаж, расчет, примеры
Системы обогрева трубопроводов и резервуаров
Главная страница → Кабельные системы обогрева → Системы обогрева трубопроводов и резервуаров
Существенное падение температуры рабочей жидкости или ее замерзание в трубопроводе чревато неприятными последствиями вплоть до разрушения труб и выхода из строя элементов трубопровода – задвижек, емкостей и резервуаров, кранов и насосов. В качестве профилактических мер или же в случаях уже возникшего замерзания производят технологический разогрев трубопровода (и его отдельных конструктивных элементов) при помощи кабельных систем обогрева.
Обогревательная система трубопровода состоит из следующих основных элементов: нагревательная часть, система контроля и управления, электрораспределительная сеть. В основе нагревательной части – система саморегулирующихся или резистивных кабелей (иногда используется их комбинация). Система управления в качестве основных элементов включает в себя термодатчики и терморегулятор. Первые предназначены для постоянного измерения температур нагревательного элемента и частей трубопровода, второй в зависимости от показания датчиков запускает или выключает нагревательный элемент, тем самым обеспечивая постоянную температуру обогреваемых конструкций.
Электрораспределительная сеть включает в себя систему силовых кабелей и проводки, распределительные короба, устройства защиты от перепадов напряжения и короткого замыкания. В качестве элементов крепления используются термоустойчивые материалы – оцинкованная монтажная лента или алюминиевый скотч.
Мощность системы обогрева рассчитывается исходя из условий, в которых предполагается ее использование, длины трубопровода, диаметра труб и объема резервуаров. Стоимость же зависит от объема и сложности работ по монтажу системы, стоимости оборудования и расходов на эффективную эксплуатацию.
Описание системы
Замерзание или охлаждение жидкости в трубопроводе нередко становится причиной его выхода из строя и вызвано недостаточной теплоизоляцией и, как следствие, тепловыми потерями. Теплоизоляция сама по себе не предотвращает замерзание трубопроводов. Например, труба 3/4 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 матеральному ущербу. Трубопроводы для подачи топлива закупориваются, оборудование выходит из строя.
Система антиобледенения трубопроводов устраняет эти проблемы эффективным и безопасным способом.
Решение на базе антиоблединительной системы для обогрева трубопроводов и резервуаров
Система обогрева резервуаров и трубопроводов разработана для применения со всеми типами трубопроводов, металлических и пластмассовых. Пластиковые трубы покрываются фольгой в месте соприкосновения с нагревательным кабелем. Система предохраняет трубопроводы с горячей и холодной водой от замерзания, нефтепроводы и трубы для перекачки других жикостей и химикатов — от закупорки или кристаллизации веществ.
Надежность системы
Специально для этих целей разработаны саморегулирующиеся нагревательные кабели. Благодаря эффекту саморегулирования кабель выделяет тем больше тепла, чем ниже температура трубопровода, при повышении температуры его тепловыделение уменьшается.
Таким образом он сберегает электроэнергию и никогда не перегревается и не перегорает, даже при самопересечении Для трубопроводов большой длины (более 150 м) и трубопроводов перекачки вязких продуктов (битума) используются специальные резистивные кабели постоянной мощности на высокие температуры.
Система для предотвращения замерзания резервуаров и трубопроводов поэтому пожаробезопасна, энергоэффективна и надежна. Она действует автоматически и практически не нуждается в обслуживании.
Комплектация обогревательной системы трубопроводов и резервуаров
Включает в себя нагревательный кабель, терморегулятор (при необходимости) и полный набор крепежных и распределительных приспособлений. Конструкция системы проста, а ее монтаж не требует специальной подготовки, он под силу любому электрику.
- Нагревательные кабели
- Терморегуляторы
- Аксессуары
Для поддержания температур до 350 °C, в том числе в опасных зонах, используются кабели постоянной мощности параллельного сопротивления (могут быть отрезаны прозвольной длины по месту) с тепловыделением до 150 Вт/м.
Для защиты от замораживания или поддержания температуры процессов в нефте- и газопроводах средней длины (до 5 км) , в том числе в опасных зонах, применяются нагревательные ленты последовательного сопротивления с тепловыделением до 65 Вт/м.
Для длинных (до 60 км) крупногабаритных трубопровоов применяются специальные кабели со стальной ферромагнитной трубкой в качестве внешнего проводника, использующие явления
| FSP, FSS | НО | ||
| FSLe, FSR | НБ |
| Марка | Области применения | Номинальное тепловыделение, Вт/м | Максимальная поддерживаемая температура, °С | Максимальная длина отрезка кабеля, м |
| Саморегулирующиеся кабели для обогрева трубопроводов и резервуаров | ||||
| FSLe | Защита от замораживания трубопроводов и резервуаров в строительной и холодильной промышленности | 11 / 17 / 23 | 65 | 110 / 142 / 92 |
| FSR | Защита от замораживания или поддержание заданной температуры до 65 °C | 10 / 17 / 25 / 31 | 65 | 176 / 136 / 126 / 106 |
| FSP | Защита от замораживания или поддержание заданной температуры до 110 °C | 10 / 25 / 31 / 50 | 110 | 144 / 128 / 102 / 92 |
| FSS | Технологический подогрев или поддержание заданной температуры до 120 °C | 15 / 30 / 40 / 55 | 120 | 162 / 114 / 98 / 84 |
| Резистивные кабели для обогрева трубопроводов и резервуаров | ||||
| НО | Защита от замаживания, технологический подогрев или поддержание заданной температуры до 100 °C | до 25 | 100 | от 13 до 90 |
| НБ | Защита от замаживания, технологический подогрев или поддержание заданной температуры до 150 С в условиях механических нагрузок, вибрации и т. | до 40 | 150 | от 28 до 420 |
Примечания:
- Номинальные тепловыделения приведены через «/ » для различных типов саморегулирующихся кабелей при температуре +5 С. О
- Длины отрезков, приведенные через «/ «, зависят от марки кабеля, температуры и предельного тока пускателей в цепи питания. Подробные сведения см. в листках технической информации на соответствующие кабели.
- Кабели FSLe, FSR, FSP, FSS являются саморегулирующимися. Они могут быть отрезаны любой длины по месту, в пределах указанной максимальной, и запитываются °Cдного конца. Кабели НО и НБ — последовательного сопротивления, снабжены переходными муфтами и «холодными» концами, поставляются в виде нагревательных секций фиксированной длины и запитываются с двух концов. Как правило используются с терморегуляторами.
| Тип | Область применения | Поддерживаемая температура, C° | Предельный ток через контакты реле, А | Термодатчик |
| РТ008 | Универсальный терморегулятор для систем обогрева малой и средней мощности | +10 — +35 | 16 (220 В) | Терморезистор, 6,8 кОм при 20 °C |
| Теплолюкс PRO | Универсальный терморегулятор для систем обогрева малой и средней мощности с возможностью программирования (8 недельных программ) | 0-99 | 16 (220 В) | Цифровая термочувствительная микросхема |
| РТМ2000 | Для применения во взрывоопасных зонах. Вид взрывозащиты датчика Exic IIBX — искробезопасная электрическая цепь. Основное назначение — поддержание заданной температуры нефте — газо — продуктопроводов при любой температуре окружающего воздуха. | -5 — +80 | 8 (220 В) |
| Универсальная соединительная и оконечная муфта UNI-CLIP | |
| Устройство для монтажа муфты UNI-CLIP | |
| Оконечный сальник | |
| Оконечный чехол | |
| Разделочный чехол | |
| Герметичная монтажная коробка WJB/16 (32 А, 230 В) | |
| Монтажные хомутики | |
| Монтажная лента из ПВХ | |
| Аллюминивая монтажная лента | |
| Силиконовый герметик |
Каталог
- Автоматика
- Изоляторы и арматура
- Инструмент
- Кабельно-проводниковая продукция
- КИП
- Обогрев
- Прочее (Не электротехника)
- Светотехника
- Трансформаторное оборудование
- Электробезопасность
- Электродвигатели
- Электромонтажные изделия
- Электроустановочные
- Электрощиты
Обогрев трубопровода греющим кабелем греющим кабелем
Подогрев труб востребован как в коммунальной сфере, так и в промышленности.
В холодное время года возникает риск промерзания трубопроводов. Особенно проложенных открытым способом или на небольшой глубине. Даже если водопровод или канализация находятся ниже глубины промерзания, подвод в здание зачастую расположен над поверхностью земли. При стабильном расходе для того чтобы предотвратить замерзание, достаточно качественного утепления. Однако если нагрузка снизится до критического уровня, неприятные последствия не заставят себя ждать.
Особенно остро стоит вопрос в частных домах, потребление воды и использование канализации носит цикличный характер. Как правило, ночью эти параметры падают до нуля. Опасность воздействия низких температур заключается не только в нарушении работы коммуникаций. Зачастую происходит размораживание труб, нарушается их целостность. Жидкость при замерзании расширяется и рвёт стенки. Особенно часто это происходит с металлическими трубопроводами.
Наиболее рациональное решение обогрева труб небольшой протяжённости – это применение греющего кабеля.
Кабельная система обогрева может выполнять целый ряд функций:
-
Подогрев жидкости, то есть повышение её температуры;
-
Компенсация потерь тепла;
-
Предотвращение замерзания жидкости;
-
Предотвращение образования конденсата;
- Предупреждение образования наледи на внешней поверхности труб;
-
Обеспечение бесперебойного функционирования трубопроводов;
-
Защита от разгерметизации вследствие размораживания.
Кроме нагревательного кабеля в состав системы входят элементы электропитания, крепежа и автоматики. Следует отметить высокую экономичность кабельного обогрева. Естественно если она профессионально устроена и грамотно настроена. Датчик температуры устанавливается непосредственно на обогреваемом трубопроводе. При охлаждении до заданного параметра, автоматика подаёт питание. После того как температура достигнет оптимального значения подогрев отключается. Наружная термоизоляция при этом предотвращает быструю потерю тепла.
Мощность и тип кабеля подбирается с учётом конкретных задач. Для владельцев частных домов, у которых возникает потребность обогрева коротких участков трубопровода, существуют готовые комплекты. Практикуется применения обогрева труб с помощью кабеля для размораживания или подготовки к пуску без использования автоматики. В первом случае питание подается, если жидкость уже замёрзла.
Во втором – трубопровод прогревается перед заполнением, а после использования опять сливается.
Технология длинных трубопроводов | Обеспечение потока в трубопроводе
Проблемы длинных трубопроводов
Когда жидкости внутри трубопровода становятся слишком вязкими и начинают затвердевать, работа может быть остановлена. Чтобы поддерживать постоянный поток чувствительных к температуре жидкостей по трубопроводу, важно рассмотреть решение, которое сочетает в себе надлежащую систему обогрева с предварительно изолированным трубопроводом, изолированные анкеры и опоры в дополнение к оптоволоконному распределенному датчику температуры и передовому аналитическому программному обеспечению для обеспечения реального -временные обновления производительности по эксплуатационным характеристикам конвейеров.
Обеспечение потока в трубопроводе
Обогрев длинных трубопроводов необходим для защиты труб от замерзания, контроля вязкости и поддержания температуры в перекачивающих линиях между перерабатывающими заводами, резервуарами для хранения и транспортными средствами.
Ярусный обогрев является сложной задачей, требующей больших длин электрических цепей — обычно с одной точкой электропитания — сбалансированных профилей распределения температуры, высокой мощности и устойчивости к экстремальным условиям окружающей среды, а также требований к длительному сроку службы.
- Тяжелое/парафинистое жидкое топливо, ВГО, битум, асфальт
- Линии серы и серной кислоты
- Фенол, щелочи и влажный и сухой хлор
- Водоснабжение и канализация сточных вод
Надежные инженерные решения
Мы предлагаем интегрированные системы обеспечения потока в трубопроводах с использованием различных технологий нагревательных кабелей, длиной до 25 км от одного источника питания:
- Интеллектуальные системы управления и мониторинга в сочетании с передовым аналитическим программным обеспечением одно центральное расположение
- Волоконно-оптический датчик температуры, обеспечивающий непрерывный температурный профиль вдоль трубы
- Оптимизированные системы изоляции с индивидуальными опорами для труб и предварительно изолированными трубопроводами
- Экономичная инфраструктура распределения электроэнергии
Лучшее в мире программное обеспечение для мониторинга трубопроводов с критической температурой
Представляем RAYCHEM Pipeline Supervisor, лучшее в мире программное решение для мониторинга трубопроводов с критической температурой.
Предоставление вам беспрецедентного доступа к тенденциям производительности конвейера и богатой полезной информации для обеспечения безопасной и эффективной работы вашего конвейера.
Трубопровод вакуумного газойля Maurepas
Вакуумный газонефтепровод Maurepas Американский поставщик EPC и оператор трубопровода Midstream | Речные приходы, Лос-Анджелес, США Challenge Construct and…
Читать далее
Адриатический проект сжиженного природного газа
Проект сжиженного природного газа Адриатики Американская многонациональная нефтегазовая корпорация | Adriatic Sea Challenge Площадка проекта располагалась…
Читать далее
Проект производства серного трубопровода Nickel Mining Company
Компания по добыче никеля Проект строительства серопровода Компания по добыче и переработке никеля | Индонезия Задача Однонаправленный серный трубопровод поддерживал.
..
Читать далее
Греющие кабели
Контроль, мониторинг и обнаружение
Нагревательные компоненты и аксессуары
STS HV Трассирующая проволока с кожным эффектом
Электрическая защита от замерзания и поддержание температуры процесса для длинных трубопроводов с ограниченной доступностью электроэнергии
Читать далее
Project Services
nVent TRACER — глобальный эксперт по решениям в области высококачественных систем управления электротеплом, способный предоставить услуги по инженерному проектированию, поставке и изготовлению, услуги на месте и послемонтажные услуги в любой точке мира.
Мы понимаем конкретные потребности вашего индивидуального проекта и вашего бизнеса и, в свою очередь, предоставим оптимизированную систему управления теплом, ориентированную на обеспечение безопасных, надежных и экономичных установок обогрева.
Обогрев трубопроводных систем
Системы обогрева можно разделить на два основных класса: электрические и жидкостные. Системы жидкостного обогрева используют теплоносители при повышенных температурах для передачи тепла в трубопровод. Жидкость обычно содержится в трубке или небольшой трубке, прикрепленной к отслеживаемой трубе. Если трассирующей жидкостью является пар, конденсат либо возвращается в котел, либо сбрасывается. Если используется органический теплоноситель, он возвращается в теплообменник для повторного нагрева и рециркуляции. Как правило, нагрев трассирующих жидкостей может обеспечиваться отходящим теплом технологического потока, сжиганием ископаемого топлива, пара или электричества.
Системы электрообогрева преобразуют электроэнергию в тепло и передают его в трубу и содержащуюся в ней жидкость. Большинство коммерческих систем электрообогрева, используемых сегодня, относятся к резистивному типу и представляют собой кабели, размещенные на трубе.
Когда ток протекает через резистивные элементы, выделяется тепло пропорционально квадрату тока и сопротивления элементов протеканию тока. Другие специализированные системы электрообогрева используют эффекты импеданса, индукции и кожной проводимости для генерации и передачи тепла.
Эффективный обогрев пара
Обогрев пара – это применение тепла пара к трубопроводам и сосудам с целью поддержания требуемой температуры процесса, защиты от замерзания, контроля вязкости или получения точки контроля температуры внутри жидкости для ее химического взаимодействия в процесс.
Обогрев пара обычно осуществляется путем прокладки паропроводов в непосредственном контакте с обогреваемыми трубопроводами или сосудами. Затем вся сборка изолируется для направления тепла в технологическую жидкость. Было написано множество технических статей, посвященных системам обогрева пара, а также связанным с ними уравнениям и графикам теплопотерь. Молодые инженеры, обслуживающий персонал, слесари-трубопроводчики и другие специалисты по отслеживанию пара не всегда используют эффективные методы подготовки к зиме и поддержания температуры процесса.
Необходимость обогрева паром
Принцип работы обогревателя паром очень прост. Когда продукт в трубопроводе имеет более высокую температуру чем окружающий его воздух, тепло будет проходить через стенку трубопровода от продукта к окружающему воздуху.
Эта потеря тепла приведет к падению температуры продукта. Изоляция трубопровода значительно снизит скорость потери тепла, но, к сожалению, никакая изоляция не эффективна на 100%.
Пар является очень эффективным переносчиком тепла с фиксированной зависимостью между его давлением и температурой. Он может переносить тепло на большие расстояния и отдает его при постоянной температуре.
Для компенсации потерь тепла из продуктопровода к продуктопроводу присоединяются паропроводы малого диаметра или трассеры. Тепло от пара переходит в продуктовую линию и заменяет потерянное тепло. Количество передаваемого тепла и, следовательно, температуру продукта можно легко контролировать с помощью простых автоматических систем управления.
Тот же тип управления можно также использовать для подготовки к зиме, пропуская пар в линию обогрева только тогда, когда температура окружающей среды падает ниже заданного уровня.
Примечания автора…
Медный паровой обогрев с резьбовыми соединениями
На изображении выше показан трубопровод, трассируемый медными трубками. Выглядит хорошо, но одна вещь серьезно неверна. Если этот трубопровод будет изолирован, резьбовые соединения также будут изолированы; и это не намерение.
Резьбовые муфты всегда должны монтироваться вне изоляции , чтобы в случае утечки было видно, какая муфта негерметична; см. изображение ниже.
В прошлом мне приходилось разбирать изоляцию сотен метров трубопровода, чтобы найти негерметичную муфту. Затраты были огромными, в том числе и в связи со строительными лесами. Так что имейте это в виду и убедитесь, что система обогрева пара установлена правильно.
Типы парового обогрева
- С рубашкой — используется в сверхкритических условиях, обычно там, где температура продукта должна постоянно поддерживаться на повышенном уровне. Использование паровой рубашки также позволяет быстро прогреть трубопровод.
- Критический — здесь паровой обогрев используется для поддержания температуры продукта, который затвердеет или испортится, если его температура упадет ниже заданного уровня.
- Некритические — отслеживание используется для поддержания вязкости продукта на оптимальном уровне прокачки.
- Подготовка к зиме — для предотвращения повреждения трубопроводов из-за замерзания в неблагоприятных погодных условиях.
- Прибор — пароспутники малого диаметра, обычно 10 мм, используемые для защиты расходомеров, регулирующих клапанов, станций отбора проб, импульсных линий и т. д.
Использование паровой рубашки также позволяет быстро прогреть трубопровод.
Трубопровод с рубашкой
Определение требований к обогреву
Для выбора размера и количества линий обогрева пара, необходимых для конкретного применения, необходимо определить скорость теплопотерь из трубопровода продукта при наихудших расчетных условиях.
Скорость потери тепла зависит от разницы между температурой продукта и температурой окружающей среды. Другие факторы, такие как теплопроводность изоляции, скорость окружающего ветра и коэффициент излучения поверхности изоляции, будут влиять на скорость потерь.
Размеры и длина
Наиболее распространенными диаметрами пароспутников являются медные трубы или трубки из нержавеющей стали с наружным диаметром 3/8 дюйма (9,52 мм) и 1/2 дюйма (12,7 мм). Использовались трубки с наружным диаметром 5/8 дюйма (15,88 мм) и 3/4 дюйма (19,05 мм); однако это влечет за собой большие расходы. Трубки диаметром 3/8 дюйма легче засоряются отложениями и/или мусором, поэтому они используются реже. Медь предпочтительнее из-за ее характеристик теплопередачи, тогда как нержавеющая сталь демонстрирует лучшую устойчивость к агрессивным средам.
Преимущества парового обогрева по сравнению с другими методами
Хотя о преимуществах каждого метода можно спорить, в приведенной ниже таблице показаны относительные преимущества и недостатки каждой системы.
Из-за растущей стоимости энергии одной из ключевых областей, на которых завод должен сосредоточиться, является надежность системы трассировки и энергоэффективность. Высокое полезное теплосодержание пара дает много преимуществ по сравнению с использованием теплоносителей для обогрева и значительно эффективнее, чем электрообогрев.
Поскольку пар в основном состоит из воды, он оказывает незначительное воздействие на окружающую среду в случае утечки в атмосферу. Было подсчитано, что очистка одного литра разлитого гликоля может стоить до 5000 долларов. Эта стоимость включает очистку, отчетность и документацию, необходимые в случае разлива на промышленной площадке. Пар является искробезопасным, что делает его практичным выбором для большинства промышленных применений, где необходимо свести к минимуму источники воспламенения.
По этим причинам использование парообогрева по-прежнему является предпочтительным выбором для поддержания температуры в большинстве промышленных и технологических приложений.
Сравнение парового обогрева и других методов
| Пар | Теплоноситель | Электр. | |
| Стоимость жидкости | Низкий | Мед | Высокий |
| Стоимость комп. | Низкий | Мед | Высокий |
| Стоимость обслуживания. | От низкого до высокого в зависимости от обслуживания. практики | Мед | Низкий |
| Контроль темп. | Высокий | Мед | Высокий |
| Темп. диапазон | Мед | Высокий | Мед |
| Длина трассировщика | Мед | Низкий | Высокий |
| Искробезопасный | Да | Да | № |
| Энергоэффективность | Высокий | Мед | Низкий |
| Вероятность замерзания | Да | № | № |
| Скорость нагрева | Высокий | Мед | Низкий |
| Требуется насос | № | Да | № |
| Пар | Теплоноситель | Электр. |
Примечание(я) автора…
Сравнение традиционного парового обогрева и новых методов парового обогрева
В условиях, когда обогреватель может перегреть линии, содержащие кислоту, щелочь, амин, фенольную воду или другие химические вещества, между обогревателем и трубой должны быть установлены изоляционные прокладки.
Старый метод «распорных блоков» был лучшим выбором времени для обеспечения скорости теплопередачи ниже скорости, которую можно было бы обеспечить с помощью конвекционного обогрева. Различные требования к подаче тепла требовали различных размеров промежутков, и точность проектирования в такой системе была в лучшем случае затруднена. Хотя старые системы отслеживания не были очень сложными или эффективными, они были созданы первопроходцами в нефтеперерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.
Один из них заключался в подвешивании оголенного трассера над трубопроводом и попытке сохранить воздушный зазор с помощью проставочных блоков.
Эта система была проблематичной. Блоки было трудно удерживать на месте во время сборки, поэтому установка была утомительной и отнимала много времени. Они часто соскальзывали со своего места при эксплуатации из-за естественного расширения и сжатия трассирующей трубки. Эта система страдала непредсказуемой скоростью теплопередачи, горячими точками и высокими затратами на установку.
Изолированные пароспутники SafeTrace от Thermon снижают расход пара и риск ожога
На протяжении более 40 лет компания Thermon помогает своим клиентам, занимающимся системами электрообогрева, получать больше тепла от своих трубок электрообогрева, и теперь их тепловая эффективность настолько высока, что многим заказчикам требуется меньше тепла.
Чтобы удовлетворить эти требования, компания Thermon создала серию изолированных пароспутниковых трубок SafeTrace, специально предназначенных для подготовки труб к зиме при одновременном снижении риска ожогов и снижении расхода пара по сравнению с обычными пароспутниками с неизолированными трубками.
Разработанные для обеспечения точных и предсказуемых свойств теплопередачи, необходимых для поддержания чувствительных к температуре или вызывающих коррозию продуктов, трубы обогрева пара SafeTrace позволяют подготовить к зиме трубы любого размера и устранить горячие и холодные точки, связанные с оголенными металлическими обогревателями и дистанционными блоками.
Парообогреватели SafeTrace соответствуют стандарту ASTM Std C-1055 в отношении температуры воздействия на кожу менее 58 °C при контакте с горячей поверхностью в течение пяти секунд, а желтый защитный кожух предупреждает персонал предприятия о потенциально опасных материалах, таких как пара, согласно ASME/ANSI A13.1-1996.
Легко монтируемые без использования каналов, проставочных блоков или металлических крепежных хомутов, пароспутники SafeTrace просто крепятся к трубопроводу или резервуару с помощью термоклейкой ленты. Это снижает затраты на установку, так как требует на 1/3 меньше трудозатрат, чем дистанционные блоки, и устраняет необходимость в переходных линиях и фитингах.