Теплоспутник трубопровода что это
ТРУБОПРОВОДЫ СО СПУТНИКАМИ
В промышленности используются следующие виды обогрева технологических трубопроводов: обогрев трубопроводов обогревающими спутниками (теплоспутниками), обогрев трубопроводов в паровой рубашке, электро-обогрев трубопроводов. В зависимости от технических требований или от климатических условий в проекте обогрева трубопроводов может преобладать один из этих видов обогрева. Во многих случаях 40 % трубопроводов в проекте обогреваются теплоспутниками, а иногда этот показатель может достигать порядка 50 % [1].
Подогрев при помощи спутников (паропровод, горячий водопровод и др.) используется на нефтебазах, перекачивающих станциях, нефтеперерабатывающих заводах, где теплопроводы и трубопроводы для высокозастывающих продуктов укладываются в один канал и изолируются. При большой протяженности подогрев при помощи теплоспутников естественно будет иметь высокую стоимость, поэтому для магистральных трубопроводов он не применяется [2].
Трубопроводы со спутниками выполняют в виде трубы, которую прокладывают рядом с основным обогреваемым трубопроводом. Спутники по конструкции бывают одиночные, состоящие из двух или трех труб, в виде спирали, навитой на основной трубопровод, и в виде двухканальной трубы специального профиля. Наиболее широко применяют одиночные трубы-спутники, которые размещают параллельно основному трубопроводу снизу или сбоку. Диаметр спутников определяется тепловым расчетом и обычно равен 20. 50 мм.
При горизонтальном расположении трубопровода спутники устанавливают под ним (при двух – трех спутниках – симметрично вертикальной оси), при вертикальном – в виде спирали.
Трубопроводы спутника (рисунок 1) обычно закрепляют к основному трубопроводу на хомутах 3 или вязальной проволокой через каждые 0,4. 0,5 м. При этом труба – спутник 4 должна плотно прилегать к основному трубопроводу. В местах установки арматуры и фланцев 2 трубу – спутник изгибают и делают компенсатор 5 с фланцевым разъемом, чтобы можно было разбирать и ремонтировать соединение.
Неподвижные крепления трубопроводов для спутников необходимо выполнять на общей опоре с основным трубопроводом.
Крепление обогревающих спутников к опорам и обогреваемому трубопроводу должно обеспечивать свободную дополнительную компенсацию тепловых удлинений спутника. В необходимых случаях на обогревающих спутниках предусматривают дополнительные компенсирующие устройства.
Для укладки обогревающих спутников с условным проходом 40 и 50 мм снизу трубопровода делают вырез в подвижных и неподвижных опорах [3].
Обогреваемый трубопровод изолируют вместе со спутником гибким теплоизоляционным материалом.
Тепловая изоляция трубопроводов с обогревающими их спутниками предусматривает их совместную прокладку в общей теплоизоляционной конструкции ( рисунок 2).
Рисунок 1 − Схема участка трубопровода со спутником: а − на горизонтальных участках трубопровода, б − в месте установки арматуры;
1 – обогреваемый трубопровод; 2 – фланец; 3 – хомуты; 4 – труба-спутник; 5 – компенсатор спутника; 6 – арматура; 7 – спуск конденсата
Рисунок 2 − Конструкции тепловой изоляции трубопроводов с обогревающими их паровыми и водяными спутниками: а) с одним спутником; б) с двумя спутниками
1 − диаметр обогреваемого трубопровода; 2 − диаметр спутника; 3 − толщина теплоизоляционного слоя; 4 − длина линейного участка образующей в конструкции; 5 − длина образующей для конструкции с одним и с двумя спутниками; 6 − угол в конструкции с одним спутником (угол в конструкции с двумя спутниками); 7 − угол в конструкции с одним спутником (угол в конструкции с двумя спутниками); 8 − длина линейного участка образующей в конструкции с двумя спутниками.
Конструктивные решения тепловой изоляции определяются числом спутников и их расположением относительно трубопровода в конструкции. Применяются системы обогрева, предусматривающие частичный и полный обогрев трубопровода. Для повышения эффективности теплообмена между спутником и трубопроводом применяются конструктивные решения (распорки, подкладки), обеспечивающие максимальное использование теплоотдающей поверхности спутника и тепловоспринимающей поверхности трубопровода в пространстве, ограниченном теплоизоляционной конструкцией. Для снижения тепловых потерь через участок теплоизоляционной конструкции, контактирующий с воздухом в пространстве, ограниченном теплоизоляционной конструкцией, за счет уменьшения радиационной составляющей теплового потока, могут применяться внутренние обкладки (экраны) из алюминиевой фольги толщиной 0,1 мм или фольгированных листовых и рулонных материалов, с учетом допустимой температуры их применения [4].
Теплоносителем в обогревающих спутниках может быть теплофикационная вода, горячая вода, подготавливаемая в бойлерных специально для обогрева, пар, электроэнергия. Выбор теплоносителя определяется технико-экономическими показателями [5].
Чаще всего теплоносителем в обогревающих спутниках является насыщенный пар давлением 3—10 ат. Количество спутников, их диаметр, а также параметры греющего пара выбираются в зависимости от диаметра обогреваемого трубопровода.
Установка паровых спутников обходится дешевле, их ремонт относительно несложен, кроме того, предупреждается возможность взаимного загрязнения сред [6].
Однако опыт эксплуатации нефтехимических производств показывает, что использование водяного пара в качестве теплоносителя для обогревающих спутников способствует снижению надежности и безопасности работы материалопроводов.
Из изложенного следует, что нужно максимально ограничить применение водяного пара в качестве теплоносителя для обогревающих спутников.
Внедрение обогревающих спутников с использованием горячей воды (теплофикационной) в качестве теплоносителя и усовершенствование их конструкции повышает надежность и безопасность эксплуатации материалопроводов [7].
Испытание и приемка систем трубопроводов − спутников производятся в соответствии с «Правилами устройства и эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды», утвержденными Госгортехнадзором как трубопроводов, относящихся к IV категории [8].
Кохов Т.А. Программный комплекс проектирования обогрева технологических трубопроводов тепловыми спутниками для систем автоматизированного проектирования.// Программные продукты и системы № 4 (112), 2015, Тверь, 244-248 с.
Земенков Ю.Д., Васильев Г.Г., Дудин С.М. Справочник инженера по эксплуатации нефтегазопроводов и продуктопроводов. Москва: Инфра-Инженерия, 2006. — 928 с.
СП 61.13330.2012 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Актуализированная редакция СНиП 41-03-2003 (с Изменением N 1)
Брейман М. И. Безопасная эксплуатация оборудования на открытых площадках. М.: Химия, 1978. — 208 с.
Севастьянов М.И. Технологические трубопроводы нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. Справочное пособие. Под ред. канд. техн. наук М.А. Берлина. — Москва: Химия, 1972. — 312 с.
Расход теплоты при обогреве труб теплоспутниками
Колесник Иван Юрьевич, инженер проектировщик, проектный институт ООО «РН»-УфаНИПИнефть», отдел отопления и вентиляции.
В работе рассматриваются процессы теплообмена внутри изоляционного кожуха между греющим трубопроводом-спутником и обогреваемым продуктопроводом. Разработан и реализован алгоритм, который позволяет количественно определить составляющие этого теплообмена и получить эксплуатационные характеристики теплоизоляционной конструкции с теплоспутником. За основу алгоритма взят простой инженерный метод, описанный в [1] и основывающийся на методах расчета теплообмена теории подобия.
Очевидно, что при спутниковом обогреве часть тепла неизбежно теряется в окружающую среду, в связи с чем возникают естественные вопросы:
Задачи предлагаемого исследования:
1. Получить удобный метод расчета. Обеспечить возможность быстро получать технико-эксплуатационные характеристики систем спутникового обогрева (расход энергии, потери, их соотношение).
2. Оценить процессы теплопередачи в изоляционном кожухе.
3. Создать базу для корректного сравнения теплоспутникового и электрического обогрева трубопроводов.
Описание метода.
В данной работе использован инженерный метод, описанный в справочнике [1].
Метод основан на теории подобия и детальном расчете геометрических размеров сечения кожуха.
Теплопотери вычисляются по известной формуле
Самая важная составляющая – коэффициент теплоотдачи – определяется по параметрическим уравнениям связывающим числа подобия. Вид уравнений зависит от характера процесса (естественный, вынужденный и т.д.).
Для простейших случаев выведены формулы коэффициентов теплопередачи,
Для плоской поверхности 
Вычисление площади трубы или плоской поверхности тоже не представляет сложностей.
Наличие спутника изменяет геометрию сечения, для этого случая теоретических формул нет, определение площади поверхности тоже усложняется.
Идея метода – представить процесс, как сумму элементарных, теоретически описанных: через плоскости и дуги окружностей.
Выделены 5 таких элементарных направлений переноса тепла:
Все составляющие вычисляются по формуле (1).
Этот, своего рода, баланс представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 – Составляющие переноса теплоты в кожухе.
Формулы для коэффициентов теплопередачи приведены, величины необходимых коэффициентов теплоотдачи даны в описании метода [1] (можете видеть их справа в недоступных для редактирования ячейках); теплоотдачей внутри трубопровода, транспортирующего жидкую среду, в соответствии с указаниями [4] можно пренебречь. Определение геометрических параметров сводится к расчету треугольников, нахождению размеров и углов по их тригонометрическим функция по формулам из школьного курса в зависимости от расчетной схемы (формы) кожуха (таковых 6).
В [1] рекомендуется предусматривать зазор между спутником и изоляцией, величиной 10 мм. Не очень понятно, как осуществить это технически, в других источниках об этом не упоминается, однако возможность учесть этот зазор предусмотрена.
С учетом этих двух факторов (количество спутников и наличие зазора) выявлены и рассмотрены варианты расчетной схемы, представленные на рисунке 2. 
Рисунок 2 – Варианты расчетной схемы.
Зная диаметры и количество труб, можно определить телпопотери в местах, где труба покрыта изоляцией. Но для расчета величин теплообмена между воздухом в кожухе и трубами и между воздухом и окружающей средой (сквозь кожух) необходимо знать температуру в кожухе.
Все три составляющие зависят от температуры в кожухе, а их сумма представляет собой уравнение баланса (закона сохранения в этом кожухе).
Из этого уравнения температура в кожухе выражается в виде следующего выражения
Рисунок 3 – Составляющие теплового баланса изолированного воздушного объема в кожухе.
Форма этого выражения может несколько меняться в зависимости от количества составляющих баланса кожуха, которое определяется конструкцией кожуха.
Т.о., исходными данными являются
Результаты расчета таковы:
По величине тепловых потоков отдаваемых или воспринимаемых трубопроводом можно с учетом расхода жидкости в трубе и теплоемкости судить об изменении ее температуры.
По величине баланса тепла продуктопровода можно сделать косвенный вывод о том, достаточна ли мощность нагрева (размер спутника).
Алгоритм метода имеет вид, приведенный на рисунке 4. 
Рисунок 4 – Блок-схема алгоритма
Алгоритм далеко не самый эффективный, в трех местах проверяется почти одно и то же условие. Чтобы быть уверенным в результатах я просчитал вручную 6 вариантов (по одному каждой схемы), а потом приводил код в соответствие со своими результатами.
Алгоритм реализован на MS VisualBasic. Вид рабочего окна представлен на рисунке 5.
Рисунок 5 – Вид рабочего окна.
Получив метод расчета, я стал анализировать изменение параметров и составляющих процесса в зависимости от разных влияющих факторов.
В результате использования данного метода получено большое количество данных, характеризующих переноса тепла в кожухе и позволяющих его проанализировать. Большинство зависимостей построено для трубы с наружным диаметром 114 мм, обогреваемой спутником с наружным диаметром 32 мм без зазора. Результаты обработки полученных расчетных данных приведены на рисунках 6..13.
Рисунок 6 – Зависимость теплопотоков при обогреве трубопровода с наржуным диаметром 114 мм одним спутником с наружным диаметром 32 мм.
По нижней оси температура наружного воздуха, по верхней – температура теплоносителя, по левой теплопотоки, а по правой доля тепла, воспринимаемого продуктопроводом от отдаваемого спутником (зеленая линия). Температуры наружного воздуха и теплоносителя связаны линейно, т.к. тепловая нагрузка на источнике регулируется качественно в зависимости от температуры наружного воздуха.
Можно сделать вывод, что с понижением температуры наружного воздуха доля полезно используемого тепла уменьшается, хотя по абсолютной величине все составляющие баланса растут.
При этом температура в кожухе, как и температура теплоносителя, увеличивается, и это видно на следующем графике, где вспомогательная ось справа показывает значения температуры в пазухах и под трубопроводом.
Рисунок 7 – Зависимость теплопотоков при обогреве трубопровода с наружным диаметром 114 мм двумя спутниками с наружным диаметром 32 мм.
Изменение доли полезно используемого тепла имеет тот же характер, что и на предыдущем графике (убывающий), поэтому она здесь не показана, хотя по абсолютной величине несколько выше, чем при обогреве трубы одним спутником.
Рисунок 8 – Зависимость величин теплопотоков от диаметра спутника при постоянном диаметре продуктопровода.
Возможна ситуация, когда тепловосприятие продуктопровода может приближаться к теплопотерям и даже быть ниже, чем они. Т.е. оранжевая кривая может и пересекать горизонтальную ось, и баланс тепла в продуктопроводе будет отрицательным, когда спутник не обеспечивает восполнения теплопотерь. Это возможно при высокой температуре продукта или малой толщине изоляции. В целях экономии следует предусматривать работу спутника в условиях чуть выше этой границы. Не следует допускать перерасхода тепла (на картинке тепловосприятие трубы от 40 Вт/пм и выше), надо стараться минимизировать баланс, дабы не греть продукт впустую, когда этого не требуется. Но нельзя сказать до какой степени можно к этой границе приблизиться, т.к. данный метод не позволяет анализировать температурные поля в изоляции или продуктопроводе. Теоретически при большом перепаде (градиенте) температур возможна ситуация, когда обогреваемый трубопровод будет получать больше тепла, чем отдавать, но перемешивание в трубе будет недостаточным и где-то в верхней части сечения образуется лед (в теории). Но отсутствие перемешивания должно, наверное, означать, что поток в трубе ламинарный, чего на практике не должно быть. Однако, я не стану говорить, насколько тепловосприятие должно превышать теплопотери. Тем не менее, границу эту отловить можно.
Рисунок 9 – Зависимость величин теплопотоков от диаметра продуктопровода при постоянном диаметре спутника.
Этот и предыдущий рисунки указывают на то, что следует стремиться к меньшему диаметру спутника.
Рисунок 10 – Зависимость величин теплопотоков от толщины изоляции.
Здесь все предсказуемо, скажу только, что температура в кожухе изменяется также, как эффективность.
Рисунок 11– Зависимость величин теплопотоков от угла между спутниками.
Всегда было любопытно. График построен для случая обогрева трубопровода Ду100 спутниками Ду25. Можно сделать неожиданный вывод, что имеет место некоторый оптимальный угол. Когда расстояние между спутниками мало, вероятно, площадь поверхности продуктопровода, обращенная в этот промежуток очень мала, а с увеличением расстояния эта площадь и, соответственно тепловосприятие, растут, но после некоторого оптимума рост теплопотерь наружу через изоляцию имеет определяющее значение.
Это все касалось метода, основные этапы которого, я повторю:
Спорные моменты
Размер, коэффициент теплопередачи и разность температур одинаково влияют на теплопередачу (входят в уравнение в одинаковой степени). Но размер неизменен, температуры тоже, как правило, заданы или изменяются незначительно.
Коэффициенты теплоотдачи взяты из [1], где приведены без особых комментариев, но влияние этого коэффициента пропорциональности велико, поэтому следует проверить пределы его изменения.
В теории подобия коэффициент теплопередачи определяется из критериальных уравнений, связывающих числа подобия. Это означает, что коэффициент теплопередачи зависит от размеров, скорости, многих теплофизических параметров среды, которые, в свою очередь, зависят от температуры и давления и т.д.
Сразу скажу, что цифры, сходные с рекомендуемыми, мне удалось получить только для теплоотдачи на наружной поверхности. Коэффициенты теплоотдачи внутри получились примерно в три-шесть раз меньше приведенных. Вероятно, автор [1] использовал другие зависимости, описывающие теплообмен в кожухе, а может быть он приводит экспериментальные значения, т.к. аналитически нельзя учесть возможность накопления какой-нибудь пыли, окалины между трубами, которые неизбежно влияют на процесс. По части теплоотдачи внутри доверимся справочнику.
Коэффициент теплоотдачи при вынужденном омывании поверхности воздухом (ветром) вычисляется при величине числа Рейнолдса более 1000 по формуле (9)
На рисунках 14 и 15 приведены графики изменения коэффициентов теплоотдачи, построенные по приведенным зависимостям.
Рисунок 14 – Зависимость коэффициента теплоотдачи на наружной поверхности от температуры
Рисунок 15 – Зависимость коэффициента теплоотдачи на наружной поверхности от скорости ветра
В приведенных примерах при изменении температуры поверхности в рабочем диапазоне коэффициент теплоотдачи изменяется на 5%, влиянием температуры можно пренебречь. Под действием ветра коэффициент теплоотдачи меняется почти в 10 раз.
Коэффициент теплопередачи при увеличении скорости от 0 до 15 м/с увеличивается примерно на 20%. Приведенная в [1] величина коэффициента теплоотдачи на наружной поверхности 35 Вт/м?•°С соответствует скорости ветра около10 м/с (по другим данным 15 м/с). В этой области теплопередача изменяется несущественно. Думаю, следует оставить эту цифру в расчете и не делать соответствующую ячейку доступной для редактирования.
Если пытаться соотнести величину теплопотерь через поверхность кожуха с требованиями [3], то возникает еще одна сложность: не ясно, что принять в качестве характерного размера и характерной температуры? В разных источниках ([3],[5]) предлагаются разные способы вычисления характерного размера поверхности:
Результаты расчетов по первой и последней формулам для трубопровода Ду100 с изоляцией толщиной 60 мм различаются примерно в полтора раза.
Теплопотери в [3] нормируются в зависимости от размера и температуры внутри
Температура, как по сечению, так и на наружной поверхности, очевидно, неодинакова. Не понятно, применимы ли вообще требования нормативного документа [3] к такой конструкции.
Заключение.
Считаю важной особенностью разбиение поверхности теплообмена по геометрическому признаку. Анализ упрощается, но температурные поля тоже разделяются на области, что в реальности невозможно.
1. Реализованный метод расчета позволяет оценить техническую эффективность спутникового обогрева, может быть использован для экономического анализа.
2. Предложенный метод, будучи доработан и усовершенствован, может применяться для анализа теплопотерь при совместной прокладке трубопроводов в общей изоляции, как это представлено на рисунке 16
Рисунок 16 – Совместная прокладка трубопроводов в общей изоляции.
3. Количество и допустимая длина спутников определяются теплоотдачей и гидравлическим сопротивлением. Более полное понимание процесса позволит выбрать наиболее правильные режим и параметры обогрева.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Теплоспутник
Теплоспутники должны предусматриваться для обогрева наружных трубопроводов, которыми обеспечивается периодическая подача конденсирующихся или замерзающих продуктов, а также для всех трубопроводов, транспортирующих застывающие среды, независимо от режима их подачи и места расположения трубопровода. [1]
Трубопроводы теплоспутников собираются на сварке. Для материалопроводов, собираемых на фланцах, теплоспутники также собираются из отдельных секций на фланцах. [3]
Стеклотрубопроводы с теплоспутниками прокладывают, как правило, в коробе, покрытом тепловой изоляцией. [5]
Замерзание воды в теплоспутниках приводит, как правило, к прекращению транспортирования продуктов по необогреваемым трубопроводам, а следовательно, и к остановке производства; замерзание, зачастую сопровождающееся разрушением спутников, является аварией. [7]
В качестве теплоносителя для теплоспутников может применяться перегретая вода или пар. Использование перегретой воды по сравнению с паром более экономично и удобно в эксплуатации. [8]
При большой протяженности подогрев при помощи теплоспутников естественно будет иметь высокую стоимость, поэтому для магистральных трубопроводов он не применяется. [9]
Наружные трубопроводы газробразного хлора во избежание конденсации необходимо прокладывать с теплоспутниками и изоляцией. В качестве теплоносителя следует применять горячую воду. [14]
Применение горячей воды возможно при наличии на предприятии бойлерной, круглогодично обеспечивающей теплоспутники ма-гериалопроводов горячей водой. [15]
Промышленный обогрев протяженных трубопроводов с помощью СКИН-систем
Развитие рынка промышленного электрообогрева неразрывно связано с освоением новых нефтяных и газовых месторождений, строительством перерабатывающих комплексов и трубопроводных сетей в северных районах Российской Федерации. Инжиниринговые компании в последние годы предлагают все более надежные и экономичные системы промышленного электрообогрева. Именно таким решением является обогрев протяженных трубопроводов с помощью СКИН-систем.
Развитие рынка промышленного электрообогрева неразрывно связано с освоением новых нефтяных и газовых месторождений, строительством перерабатывающих комплексов и трубопроводных сетей в северных районах Российской Федерации. Инжиниринговые компании в последние годы предлагают все более надежные и экономичные системы промышленного электрообогрева. Именно таким решением является обогрев протяженных трубопроводов с помощью СКИН-систем. Применение СКИН-систем также решает задачи энергосбережения и повышения энергоэффективности, которые являются основными направлениями модернизации российской экономики.
Преимущества кабельных 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, которые точно и по заданному алгоритму поддерживают выбранный режим, легко интегрируются с АСУ верхнего уровня и могут применяться на сложных и разветвленных сетях трубопроводов.
Применение кабельных систем обогрева трубопроводов успешно решает следующие задачи: полная или частичная компенсация тепловых потерь с целью обеспечения стабильного протекания технологического процесса; поддержание минимально допустимой температуры жидкости при остановке процесса; разогрев труб до заданной температуры при возобновления процесса после остановки (холодный пуск объекта).
Группа компаний «Специальные системы и технологии» начала свою деятельность на российском рынке систем промышленного обогрева в девяностых годах прошлого века. В 1998 году были реализованы первые проекты промышленного обогрева трубопроводов «Тепломаг», созданные на основе резистивных и саморегулирующихся кабелей. С самого начала работы на этом рынке Группа компаний «ССТ» обеспечивала заказчикам систем промышленного обогрева трубопроводов комплексные проектные решения: теплотехнические расчеты, проектирование, производство нагревательных кабелей и сопутствующих аксессуаров, поставку оборудования, монтаж, пусконаладку и сервисное обслуживание систем обогрева.
Промышленные системы обогрева на основе резистивных и саморегулирующихся кабелей успешно решали ранее и решают сегодня задачи обогрева трубопроводов длиной до 3 километров. Но развивающемуся нефтегазовому сектору российской экономики необходимо было надежное и экономичное инженерное решение для обогрева трубопроводов протяженностью от 3 километров и более. Группа ведущих инженеров ГК «ССТ» (в числе которых 10 кандидатов технических наук) в конце девяностых годов двадцатого века приступила к изучению вопроса создания промышленных систем электрообогрева протяженных трубопроводов на основе индукционно-резистивной системы нагрева, или СКИН-системы. На основании многолетних научных исследований и лабораторных испытаний специалисты ГК «ССТ» пришли к выводу, что единственным способом промышленного электрообогрева трубопроводов длиной до 30 километров, который не требует сопроводительной сети, является СКИН-система. Первая промышленная система обогрева протяженного трубопровода на основе СКИН-системы, спроектированная и произведенная в ГК «ССТ» была смонтирована в 2002 году. На сегодня Группа компаний «Специальные системы и технологии» является одним из мировых лидеров в области профессионального проектирования, производства, монтажа и обслуживания СКИН-систем.
Питающее напряжение прикладывается таким образом, что по медному проводнику ток течет в одном направлении, а по стальной трубке возвращается. Переменный ток течет по всему сечению внутреннего проводника, поскольку на промышленной частоте в немагнитном материале с хорошей проводимостью заметного поверхностного эффекта не возникает. В ферромагнитном внешнем проводнике (стальной трубке) скин-эффект ярко выражен, т.е. ток протекает не по всей толще стенки трубки, а в тонком (около 1 мм.) поверхностном слое. Причем этот слой расположен у внутренней поверхности стальной трубки.
Принцип действия СКИН-системы
Зависимость удельного тепловыделения одного элемента от длины обогреваемого участка.
В зависимости от рабочей и максимально возможной температуры трубопровода можно выделить три исполнения СКИН-системы. Низкотемпературный вариант СКИН-системы обеспечивает защиту от замерзания водоводов, поддерживая температуру от 3 до 5°С. Среднетемпературный вариант СКИН-системы, поддерживающий температуру до 60 °С, предназначен для обогрева трубопроводов, по которым транспортируется сырая нефть и нефтепродукты. Высокотемпературный вариант СКИН-системы может поддерживать температуру до 160°С и используется для обогрева трубопроводов, по которым транспортируются вязкие нефтепродукты, сера, химические вещества.
Схема электропитания СКИН-системы
Из основных эксплуатационных преимуществ применения СКИН-систем для обогрева протяженных трубопроводов необходимо выделить следующие.
Установка СКИН-систем требует меньших капитальных затрат относительно других систем обогрева трубопроводов. Даже при длине трубопровода 2-3 километра стоимость СКИН-системы остается сравнимой с другими способами подогрева (с использованием резистивных или саморегулирующихся нагревательных кабелей).
Срок службы СКИН-системы составляет не менее 25 лет. Это связано с тем, что скин-проводник большого сечения разгружен от функции тепловыделения и выполняет фактически функцию встроенной сопроводительной сети электропитания. Металлическая трубка при правильной обработке и обустройстве заземления также весьма долговечна, поскольку находится под слоем теплоизоляции и защитной оболочкой трубопровода. Прочные тепловыделяющие элементы в виде стальных труб обеспечивают механическую прочность и защиту токонесущих проводников от повреждений.
СКИН-системы являются электро- и взрывобезопасными. Наружная поверхность тепловыделяющего элемента (скин-трубки) имеет нулевой потенциал относительно земли, кроме этого, она надежно заземлена, полностью экранирует и защищает находящийся внутри токонесущий скин-проводник. Соответствующее исполнение соединений и конструкции протяжных и соединительных коробок также обеспечивает электрическую и механическую безопасность.
СКИН-система обеспечивает хороший тепловой контакт. Металлический тепловыделяющий элемент (скин-трубка) непосредственно приваривается к магистральному трубопроводу или прикрепляется к нему с помощью стяжных хомутов. Для улучшения теплопередачи между обогреваемой трубой и скин-трубкой используется специальная теплопроводящая паста Silarm.
В системе питания СКИН-систем применяется запатентованное ООО «ССТ» устройство питания одно- и двухфазных индукционно-резистивных нагрузок, обеспечивающее симметрию в первичной трехфазной сети. Применение данных устройств позволяет решить проблему так называемого «перекоса фаз» (неравномерного распределения токов по фазам). «Перекос фаз» особенно нежелателен при питании системы от автономных дизель-генераторных установок.
СКИН-систему достаточно просто монтировать. Тепловыделяющие элементы системы не имеют наружной электрической изоляции, которую можно повредить при монтаже. Кроме того, специалистами ГК «ССТ» разработан комплект специальных приспособлений, ускоряющих монтаж СКИН-систем.
Компания «Специальные системы и технологии» является крупнейшим российским производителем бытовых и промышленных систем кабельного электрообогрева и одним из ведущих мировых производителей СКИН-систем. ГК «ССТ» обладает всеми необходимыми технологическими возможностями для производства СКИН-систем, применяемых на любых типах трубопроводов.
В процессе проектирования СКИН-систем специалистами ГК «Специальные системы и технологии» были разработаны научные основы расчетов характеристик систем, отработаны методы испытаний. Разработаны конструкции и освоено производство всех элементов СКИН-системы: высоковольтных кабелей, питающих, соединительных и концевых коробок, высоковольтных соединителей. Разработаны и запатентованы схемы специальных трансформаторов. Созданы конструкции автономных КТП, приспособленных к условиям эксплуатации в районах Крайнего Севера. Отработаны методы монтажа и пуско-наладки СКИН-систем.
Вся продукция, производимая ГК «ССТ», проходит до 14 ступеней контроля перед поставкой ее на объекты. Продукция ГК «ССТ» сертифицирована для использования во взрывоопасных зонах в России, Украине, Казахстане и Республике Беларусь.
Инжиниринговая компания «ССТэнергомонтаж», входящая в Группу компаний «ССТ» предоставляет заказчику комплексные решения в сфере промышленного обогрева, включая проектирование, поставку оборудования, монтаж, пуско-наладку и сервисное обслуживание СКИН-систем. На основании исходных тепловых расчетов определяется предварительная стоимость системы обогрева, выполняется моделирование наиболее ответственных узлов, разрабатывается проект, в соответствии с которым производится изготовление элементов системы обогрева, систем управления обогревом и вспомогательных элементов.
Инжиниринговой компанией «ССТэнергомонтаж» накоплен большой опыт проектно-сметных работ, установки, пуско-наладки и эксплуатационного обслуживания СКИН-систем на различных предприятиях нефтегазовой промышленности. «ССТэнергомонтаж» является членом саморегулирующихся организаций: НП «Гильдия архитекторов и проектировщиков» и Некоммерческое партнерство по строительству нефтегазовых объектов «Нефтегазстрой». В инжиниринговой компании «ССТэнергомонтаж» внедрена и сертифицирована система менеджмента качества по стандарту ISO 9001:2008.
За 15 лет работы специалистами «ССТэнергомонтаж» спроектировано и смонтировано более 3,5 тысяч промышленных систем обогрева трубопроводов и резервуаров (включая СКИН-системы), которые работают на объектах ОАО «Газпром», ОАО «НК Лукойл», ОАО «НК Роснефть», АНК «Башнефть», ОАО «Татнефть», ОАО «АК «Транснефть», АК «Алроса» и многих других российских и зарубежных компаний. (Приложение 1)
Специалисты инжиниринговой компании «ССТэнергомонтаж» проводят обучающие семинары и тренинги для инженеров компаний, эксплуатирующих промышленные системы обогрева. Инжиниринговая компания «ССТэнергомонтаж» постоянно работает в направлении совершенствования технологий и повышения эффективности устанавливаемых систем обогрева. «ССТэнергомонтаж» является инициатором и одним из организаторов международного Форума «Промышленный электрообогрев», который ежегодно становится одной из ведущих дискуссионных площадок профессионалов отрасли промышленного обогрева.
Приложение 1. Референс-лист «ССТэнергомонтаж». Проектирование и монтаж СКИН-систем.