Рис. 1
Рис. 2
Максимальную экономию в системах сопровождающего обогрева можно получить, используя саморегулирующиеся нагревательные кабели (рис. 2). Основой таких кабелей является специальная полимерная матрица с запрессованными в нее проводниками.
При понижении температуры в полимере возникают углеродные связи, через которые между проводниками, при подаче на них напряжения, протекает ток, а, следовательно, выделяется тепло.
На тех участках трубы, где температура ее поверхности ниже заданной, в полимерной матрице кабеля возникает много связей и выделяется достаточное количество тепла для того, чтобы повысить температуру трубы до заданной.
На участках трубы с температурой близкой к заданной и тепла выделяется немного — только на поддержание этой температуры, а там, где температура трубы заметно выше критической углеродные связи в полимере практически отсутствуют, тепло не выделяется и электроэнергия не расходуется. Таким образом, тепло подводится только к тем участкам трубопровода, где температура трубы оказалась по каким-либо причинам ниже расчетной.
Длина саморегулирующихся кабелей может быть любой — от нескольких сантиметров до сотен метров (например, кабель типа LLT фирмы Nelson может иметь длину до 300 м).
В системах сопровождающего обогрева технологических и магистральных трубопроводов в промышленности, при транспортировке нефтепродуктов и газа даже такой длины нагревательных кабелей недостаточно. А какие проблемы возникают, если длина трубопровода измеряется десятками и сотнями километров? До настоящего времени для решения этих задач применяли спутниковый паропровод либо подогрев продукта на специальных подстанциях.
Всем известно как дорог промышленный пар и насколько ненадежна и недолговечна подобная система, как сложно ее обслуживать и эксплуатировать. А ведь число подстанций можно существенно сократить и полностью их автоматизировать; не подогревать продукт, а компенсировать теплопотери трубопровода.
Фирма Heat Trace производит трехжильный (HTS3F) и одножильный (HTS1F) сверхдлинный электрический греющий кабель постоянного сопротивления. Трехжильный кабель состоит из трех медных шин шириной 4 мм, сечением, обеспечивающим требуемую отдачу тепла трубопроводу, с изоляцией жил и оболочки из силиконового каучука.
Медная оплетка и защитная оболочка обеспечивают дополнительную защиту от механических повреждений, от агрессивных сред и используется для заземления. Экранирующая оплетка обязательна в опасных зонах.
Благодаря большой поверхности нагрева (кабель плоский) снижается рабочая температура кабеля и, следовательно, повышается безопасность и продляется срок службы системы. Высокая производительность системы обеспечивается большой удельной мощностью кабеля — до 60 Вт/м. Аналогичная структура и характеристики у одножильного кабеля — только ширина медной, греющей шины — 16 мм.
Кабели HTS3F можно непосредственно подключать к трехфазной питающей сети напряжением до 600 В, при этом длина кабеля может достигать 2000 м. Кабели HTS1F комплектуются и поставляются в количестве кратном 3 кабелям для работы в трехфазной сети.
При линейной прокладке кабелей вдоль трубопровода удельная мощность системы доходит до 180 Вт/м, длина кабеля при этом может достигать 5000 м, а расстояние между подстанциями — 10 км.
Питание трехфазное с одного конца, напряжение до 1000 В. Особо хочется подчеркнуть, что система практически не требует технического обслуживания (только контроль параметров) в период эксплуатации, а с помощью электронных термостатов поддерживает заданную температуру трубопровода с точностью до 1 градуса.
Эксплуатационные расходы на систему сопровождающего обогрева трубопроводов с нагревательными кабелями в несколько раз ниже расходов на спутниковые паропроводы или подогревающие подстанции.
