Проблемы промышленного электрообогрева

Problems of industrial electrical heating

N.N.GOLOVANOV
Tyumen scientific and technical center «Energosberezhenie»
Tyumen, 625031,
Russian Federation

АО «НЦТ «Энергосбережение» более 27 лет стоит на защите объектов нефтегазовой отрасли от замерзания. Компания выполняет проектные работы, разрабатывает и внедряет технические решения, производит продукцию, выполняет строительные и пусконаладочные работы в области промышленного электрообогрева.

Вся продукция производится из отечественных материалов и комплектующих на научно-производственной базе, расположенной в городе Тюмень.

For more than 27 years NCT Energy Saving JSC has been protecting oil and gas industry facilities from freezing. The company performs design work, develops and implements technical solutions, manufactures products, performs construction and commissioning works in the field of industrial electric heating.
All products are made from domestic materials and components at a research and production base located in the city of Tyumen.

На сегодняшний день западные производители систем электрообогрева путем мощного маркетинга вложили в головы заказчиков и проектировщиков идею, что, саморегулирующийся кабель для промышленного обогрева является оптимальным решением, и другого решения быть не может.
Давайте разберемся, так ли это на самом деле.

ПРОБЛЕМЫ ПРИМЕНЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ САМОРЕГУЛИРУЮЩИХСЯ ГРЕЮЩИХ КАБЕЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОГО ЭЛЕКТРООБОГРЕВА НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
Зачастую специалисты проектных и эксплуатирующих организаций получают информацию о саморегулирующихся греющих кабелях только от производителей, которые утверждают в один голос: «Наш продукт – отличного качества и лишен недостатков, за исключением немного высокой цены по отношению к другим типам нагревательных элементов!» Так ли это на самом деле?
Учитывая важность работы систем электрообогрева в общей инфраструктуре промышленных объектов, понимание основных технических особенностей применения этих систем позволит специалистам эксплуатации и проектных организаций:
• получить в результате проектирования и строительства технически обоснованную, безопасную и бесперебойно работающую систему электрообогрева;
• снизить затраты на покупку кабельной и вспомогательной продукции;
• снизить затраты на последующую эксплуатацию системы;
• снизить затраты на электроэнергию в рамках программы энергосбережения объекта.

ОСНОВНЫЕ НЕДОСТАТКИ САМОРЕГУЛИРУЮЩИХСЯ КАБЕЛЕЙ
Производители саморегулирующихся кабелей просто указывают диапазон напряжения питания, к примеру, 220–275 Вольт без дополнительных комментариев. Дело в том, что номинальная мощность саморегулирующихся кабелей, указанная в документации и рекламных проспектах производителей, нормируется при напряжении питания не 220, а 230 или 240 Вольт. Данное напряжение нужно уточнять у производителя. Отклонения питающего напряжения должны учитываться для оценки мощности, выделяемой саморегулирующимся кабелем. Производители предлагают специальные таблицы с коэффициентами для пересчета выделяемой мощности, в зависимости от отклонения напряжения питания от величины 230/240 Вольт. К примеру, для некоторых моделей кабелей данный коэффициент равен 0,9. Соответственно, при напряжении питания 220 Вольт погонная мощность данного кабеля снизится на 10 %. Этот факт нужно обязательно учитывать в момент проектирования.
Для каждой марки саморегулирующего кабеля установлены ограничения по величине питающего напряжения. К примеру, для кабелей, рассчитанных на напряжение 230 Вольт, недопустимо питающее напряжение, превышающее 275 Вольт. Повышение питающего напряжения (например, из-за ошибок монтажа иногда на нагревательную секцию подается напряжение 380 Вольт) вызывает усиленное выделение тепла в матрице и ее скорую деградацию, и полное прекращение нагрева, т.е. выход кабеля из строя.
Номинальная мощность погонного метра кабеля, Вт/м при указанной температуре в градусах Цельсия. В связи с тем, что это основная техническая характеристика данного изделия, остановимся на ней наиболее подробно. Существенная зависимость мощности тепловыделения от температуры диктует определенные правила нормирования и измерения тепловой мощности саморегулирующихся кабелей.
Мощность саморегулирующейся ленты нормируется при следующих стандартных условиях: отрезок измеряемого кабеля устанавливается на металлической трубе диаметром не менее 50 мм так, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт. По трубе прокачивается охлаждающая жидкость с температурой 10 ± 0,5 °С.
(в отдельных случаях измерения проводят при 5 °С). Труба с кабелем закрывается тепловой изоляцией толщиной не менее 20 мм. Номинальная мощность саморегулирующихся кабелей, указанная в каталогах производителей – это мощность, измеренная в стандартных условиях. Для снятия зависимости мощности от температуры, необходимо задавать и поддерживать соответствующую температуру трубопровода.

Зависимость мощности от температуры снимается на подобной установке не менее чем при трех значениях температуры трубопровода (рис. 1). Кривые зависимости мощности конкретных марок саморегулирующихся кабелей от температуры, приводимые в каталогах фирм-поставщиков, показывают зависимости мощности тепловыделения от температуры трубы, а не от температуры кабеля. Это весьма существенный момент, который следует учитывать при применении саморегулирующихся кабелей.
При других условиях, например, при плохом контакте с обогреваемым объектом, выделяемая саморегулирующимся кабелем мощность не будет соответствовать справочной кривой. Если саморегулирующийся кабель свободно подвесить в воздухе, то за счет ухудшения условий теплоотдачи измеренная мощность будет примерно на 30 % меньше нормируемой.
Практически все системы электрообогрева, кроме самых примитивных, оснащаются набором датчиков температуры, тока, напряжения, управляющими приборами и системами сбора информации. Назначение подсистем управления – не только поддерживать заданный алгоритм работы системы, но и предоставлять обслуживающему персоналу информацию о ее функционировании.

Рассматривая имеющиеся в настоящее время системы управления электрообогревом, можно прийти к парадоксальному выводу: предприятия-заказчики используют в качестве систем управления технологическим процессом самые современные системы от ведущих производителей, а в качестве систем управления электрообогревом – самые примитивные системы на основе простейших капиллярных термостатов (рис. 2.). Однако, в случае взрывозащищенного исполнения, капиллярные термостаты предлагаются производителями за весьма существенные деньги.
Недостатки системы управления электрообогревом на основе саморегулирующихся греющих кабелей с применением капиллярных термостатов:
• Необходимость установки дополнительных дорогостоящих устройств защитного отключения (УЗО).
• Отсутствие мониторинга и выявления тенденций роста величины тока утечки на землю в процессе эксплуатации. Факт выхода из строя нагревательного кабеля в зимний период существенно усложнит проведение ремонтных работ и вызовет сбои в работе технологического оборудования.
• Отсутствие контроля перегрева обогреваемой технологической поверхности в процессе ведения технологического процесса, при котором температура может превысить максимальное значение для данного типа саморегулирующегося нагревательного кабеля, что приведет к преждевременному выходу кабеля из строя.
• Отсутствие контроля недогрева обогреваемой поверхности в процессе ведения технологического процесса, при котором температура может снизиться ниже допустимого значения для данного технологического процесса.
• Отсутствие контроля минимального значения тока потребления нагревательной секции.
• Отсутствие контроля максимального значения тока потребления нагревательной секции.
• Отсутствие функции ограничения пускового тока, т.е. ступенчатой подачи питающего напряжения на саморегулирующийся кабель, находящийся при низкой температуре для ограничения величины пускового тока.
• Отсутствие функции мониторинга основных параметров работы нагревательного кабеля в период летнего отключения системы электрообогрева.
• Отсутствие функции мониторинга затрат электроэнергии на работу системы электрообогрева для определения эффективности ее работы в рамках программы энергосбережения предприятия.

ВЫВОДЫ
Системы электрообогревом на основе саморегулирующегося греющего кабеля являются очень сложными при проектировании, т.к. зачастую в проект закладывается обезличенное оборудование, а системы требуют индивидуального подхода к каждому производителю.
Системы управления электрообогревом на основе саморегулирующегося греющего кабеля с применением капиллярных термостатов могут использоваться на неответственных участках с небольшим количеством нагревательных секций, но малопригодны для обогрева в основных телеологических установках.
Специалисты компании АО «НЦТ «Энерго-сбережение» проектируют системы промышленного электрообогрева на основе кабеля постоянной мощности, позволяющие обогревать трубопроводы протяженностью от нескольких метров до нескольких километров. Системы оснащены современными отечественными контроллерами и приборами измерения, что позволяет контролировать обогрев в реальном времени на всех этапах производственного процесса. Хочется отметить, что системы электрообогрева на основе кабеля постоянной мощности в отличие от саморегулирующегося кабеля лишены всех недостатков, описанных выше, имеют меньшую стоимость и позволяют сэкономить на расходе электроэнергии.

Акционерное общество «Научно-технический центр «Энергосбережение» основано в 1994 году по инициативе Заслуженного энергетика РФ, Лауреата премии Совета Министров СССР, почетного нефтяника Тюменской области Рослякова Виктора Петровича. Основной задачей компании было создание программ по повышению энергоэффективности предприятий Тюменской области.
Компания является родоначальником применения в России электрообогрева на промышленных объектах нефтегазового комплекса. Под руководством генерального директора, Заслуженного энергетика РФ Чердынцева Евгения Федоровича специалистами компании был разработан руководящий документ РД47-36253509-001-97Р «Комплексная технология борьбы с осложнениями при добыче нефти и защита от замораживания нефтепромысловых объектов электрообогревом». Документ согласован и утвержден Госгортехнадзором, Госэнергонадзором и Управлением государственной противопожарной службы.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей

    Авторизация


    регистрация

    Голованов Н.Н.

    Голованов Н.Н.

    заместитель генерального директора, главный инженер проектов

    Тюменский научно-технический центр «Энергосбережение» г. Тюмень, 625031, РФ

    Просмотров статьи: 728

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru