Промышленный электрообогрев

Системы трубопроводов, помимо самих труб, включают в себя фланцевые соединения, клапаны, опоры, измерительные приборы и прочие конструкции и оборудование, на которые приходится значительные теплопотери при существенной разнице температур между трубой и окружающей средой. Суточные перепады температур, когда днём может быть высокая температура окружающей среды, а ночью могут быть заморозки, также влияют на потери тепла в системе трубопроводов.

Электрообогрев на основе нагревательного кабеля является действенным способом поддержания требуемой температуры в трубе в допустимых технологических диапазонах.

Кабельный электрообогрев применяется в следующих случаях:

• Поддержание технологических температур;
• Защита от замерзания;
• Сохранение тепла в системе.

Сочетание электрообогрева и теплоизоляции может быть расценена как часть единой технологической системы производства продукта. Многие промышленные процессы и продукты производства чувствительны к различным негативным факторам окружающей среды, при условии, что они находятся в контакте с ней, например, если эти процессы должны протекать при определенных температурных режимах (перекачка продукта и прочее). Некоторые негативные эффекты перечислены ниже:

• Парафинизация
• Затвердевание
• Кристаллизация
• Обесцвечивание и пр.

Компоненты и материалы, использующиеся в технологическом производстве, имеют различные оптимальные рабочие температуры, некоторые из которых необходимо поддерживать в определенном диапазоне температур, чтобы избежать каких-либо из вышеуказанных последствий.

Тип обогрева.

Обогрев трубопроводов может быть осуществлен с помощью одного из следующих способов:

1. Паровой обогрев
2. Электрический электрообогрев

Паровой обогрев

Парообогрев делится на два способа:

• Внешний парообогрев

В этом методе обогрева нагревание или охлаждение осуществляется путем запуска небольшой линии (труба или трубопровод), содержащая теплоноситель, наматывающаяся либо параллельно, либо спирально вокруг трубы или резервуара.

• «Внутренний» способ парообогрев

В этом способе, трубка с нагревающей средой устанавливается внутри технологического трубопровода и проходит параллельно ему.

Преимущества:

1. Это очень надежный и простой метод поддержания температуры. Температурный диапазон легко регулируется, так как максимальная температура теплоносителя ограничена давлением пара. В зависимости от требований к температуре давление может всегда быть отрегулировано.
2. В середине ХХ-ого века, когда стоимость  электроэнергии была низкой, стоимость эксплуатации систем парообогрева  была существенно ниже нынешней.
3. Пар, как правило, доступен в большинстве отраслей промышленности и не требует дополнительных затрат на своё производство. Будучи производимым на месте, проблемы нехватки его в требуемом количестве и качестве не существует.
4. Даже если система парообогрева имеет  утечку пара и неисправные ловушки, она продолжает работать, хотя при  более высокой стоимости электроэнергии.

Электрообогрев

В последние годы электрообогрев получил распространение в различных промышленных отраслях. Это происходит главным образом из-за:

• Распространения большого количества новых типов систем электрообогрева.
• Увеличение стоимости выработки пара из-за высоких цен на нефть.
• Самая серьезная проблема при применении парообогрева - сильная коррозии технологических труб, вызванных утечкой пара.

В связи с тем, что системы обогрева,  основанные на скин-эффекте, имеют ограниченное применение,  сосредоточимся на системах электрообогрева, основанных на двух разных  типах применяемых термокабелей.

Системы электрообогрева трубопроводов можно условно поделить на два типа: на основе кабелей постоянного сопротивления («резистивных»), в основном с минеральной изоляцией), и на основе саморегулирующихся и самоограничивающихся нагревательных кабелей. Резистивные, применяющиеся в промышленности, как правило, имеют минеральную изоляцию.

Преимущества и недостатки резистивных греющих кабелей с минеральной изоляцией.

Преимущества:

• Возможность выдерживать непродолжительный перегрев.
• Возможность применения при температурах до 800ºC.
• Высокая механическая прочность по сравнению с другими, повышенное сопротивление ударным нагрузкам.
• Относительно невысокая стоимость по сравнению с аналогичными кабелями на основе саморегулируемых матриц.

Недостатки:

• Самым большим недостатком является то, что он должен быть изготовлен на заводе нужной  длины, чтобы получить требуемые мощностные характеристики, и данный тип кабеля не может быть нарезан/отрезан до нужной длины в процессе монтажа,  если потребуется по месту подогнать его под конкретную задачу. Это  делает проектирование, монтаж и техническое обслуживание более трудоёмким, чем с использованием саморегулирующихся греющих кабелей.
• Он также не является достаточно гибким и, следовательно, его трудно монтировать на различной арматуре и конструкциях, где необходимо делать различные «петли».
• Вследствие конструктивных особенностей,  выход из строя одного даже незначительного участка плети, выводит из строя всю линию целиком.
• Как правило, он потребляет нестандартные  значения напряжения и под него требуется подбирать свою систему  электроснабжения, отличную от используемой стандартно на объектах  промышленности.
• При его подключении требуется специально обученный квалифицированный персонал и специальные комплекты для подключения, отличные от остальных нагревательных кабелей.

К резистивным кабелям отчасти можно  отнести и так называемые зональные нагревательные кабели. Этот тип  кабелей лишен некоторых недостатков резистивных кабелей, что дает им  дополнительные преимущества:

• Главное - это возможность нарезать кабель на месте необходимой длины в связи с иной конструкцией кабеля  и принципа его работы.
• Он работает на стандартных напряжениях.

Далее мы рассмотрим следующие типы нагревательных кабелей: саморегулирующиеся и самоограничивающиеся.

Преимущества и недостатки саморегулирующихся и самоограничивающихся греющих кабелей.

Наиболее перспективными на данный момент являются системы электрообогрева на основе саморегулирующихся и самоограничивающихся греющих кабелей. Из-за уникального принципа выделения тепла, который применяется в данных кабелях, почти все недостатки резистивных кабелей были преодолены.

Кроме того, благодаря свойствам саморегуляции, достигается высокая энергоэффективность систем обогрева на данных типах кабелей.

Основные преимущества данного типа нагревательных кабелей:

Высокая энергоэффективность.

Благодаря свойству саморегуляции, позволяющему менять выделяемую мощность на конкретном участке в зависимости от температуры, саморегулирующиеся кабели являются самыми энергоэффективными среди всех типов нагревательных кабелей.

Безопасность.

Данный тип кабелей искробезопасен и может  быть использован во взрывоопасных зонах. Опять же, из-за свойств  саморегуляции, данные кабели могут монтироваться на любые сложные  конструкции, не боясь пересечения между плетями – у них не возникнет  перегрева и соответствующего повреждения.

Простота монтажа.

Благодаря гибкости, саморегулируемые кабели могут быть установлены на любом участке трубопровода или оборудования, например на  отводах, клапанах, различных фитингах и т.п. Саморегулирующиеся греющие кабели можно нарезать нужной длины непосредственно на месте производства работ.

Точный контроль температуры.

Саморегулирующиеся нагревательные кабели равномерно поддерживают требуемую технологическую температуру на всем обогреваемом участке, что приводит к значительной экономии электроэнергии. Свойство саморегуляции позволяет греющему кабелю самостоятельно контролировать требуемую мощность на конкретном участке обогреваемой поверхности, при том что этот же кабель на другом участке будет отвечать за свою часть независимо от другого. В некоторых случаях это позволяет сэкономить на терморегулирующей аппаратуре, что упрощает монтаж и увеличивает надежность системы и снижение затрат на обслуживание за счёт ее простоты.

Увеличенный срок службы.

Срок службы данных кабелей составляет  порядка 20 и более лет. Это обеспечивается прежде всего отсутствием  теплового повреждения кабеля в связи с перегревом, а также из-за  отсутствия какого-либо материала в кабеле, подверженного коррозии. На  деле, данный кабель после монтажа, как правило, не требует никакой  замены на протяжении всего срока эксплуатации.

Простота обслуживания.

Системы электрообогрева на основе саморегулирующегося греющего кабеля как правило не требуют каких-либо работ по техническому обслуживанию в течение всего срока его эксплуатации. Мелкие поломки цепи, которые неизбежны в любой электрической системе, практически не относятся к саморегулируемым кабелям. Это основано на богатом опыте различных отраслей промышленности, использующих такие системы электрообогрева в течение многих лет.