7 вопросов о современных электрических системах обогрева трубопроводов

Обогрев трубопроводов в российской действительности — неизбежное условие их полноценной эксплуатации. Традиционные средства (рециркуляция, совместная прокладка горячего и холодного трубопроводов) имеют ряд существенных недостатков, а наиболее оптимальным способом является электрообогрев. Несмотря на то, что этот метод используется достаточно давно, его применение до сих пор вызывает у производственников ряд вопросов:

Из каких элементов состоит система промышленного обогрева?

Система промышленного электрообогрева обычно состоит из нескольких подсистем: нагревательная часть, силовая часть, крепления, управления и диспетчеризации. Нагревательная часть, в свою очередь, состоит из нагревательного кабеля (саморегулирующийся, резистивный), комплектов для заделки (герметизации) кабеля, соединительных муфт и распределительных коробок. Силовая часть состоит из силового питающего кабеля, распределительных силовых коробок. Подсистема крепления состоит из бандажей, крепежных лент, кронштейнов и других элементов, предназначенных для крепления нагревательного кабеля и распределительных коробок. Подсистема управления состоит из контрольных кабелей и кабелей передачи данных, термостатов, терморегуляторов и шкафа управления.

Обязательный элемент системы электрообогрева — тепловая изоляция, назначение которой свести к минимуму как величину тепловых потерь, так и мощность системы обогрева. Для создания надежного теплового контакта и улучшения условий передачи тепла от нагревательных элементов к обогреваемому объекту в системах обогрева используются различные теплопроводные пасты. Применение паст особенно рекомендуется для высокотемпературных систем обогрева (t>100°С).

Для подачи питания на резистивные и саморегулирующиеся нагревательные секции требуется сопроводительная электрическая сеть, по которой подается напряжение к каждой секции. Чем длиннее и разветвленнее трубопровод, тем более сложная сопроводительная сеть требуется системе. При относительно малой длине трубопровода (до ~150 м) величина сопроводительной сети минимальна и мала ее доля в общей стоимости системы. Трубопроводы длиной 200–500 м также обычно обогреваются резистивными и саморегулирующимися кабелями, но в этом случае стоимость сопроводительной сети становится сопоставимой с затратами на нагревательные кабели. Для трубопроводов длиной >500 и до 3000 м экономически обоснованным является применение специальных резистивных нагревательных кабелей.

Основные элементы системы

1. Нагревательная часть

1.1 Нагревательные кабели саморегулирующегося типа

Саморегулирующийся греющий кабель это основной элемент систем промышленного обогрева трубопроводов, который автоматически изменяет тепловыделение в зависимости от температуры окружающей среды. Существует широкий спектр таких кабелей: TERM-М+, TERM-L+, TERM-Н, TERM-М и TERM-L, а также серии САМРЕГ-В, САМРЕГ-С, САМРЕГ-Н.

Такие параметры позволяют использовать саморегулирующиеся кабели в самых суровых климатических условиях, включая холодный пуск при температурах до -40 °С (технология TERM-START).

1.2. Резистивные нагревательные кабели для протяженных трубопроводов (до 3 км)

Для протяженных трубопроводов, где требуется стабильная мощность на большой длине, ГК ТЕРМ предлагает резистивные нагревательные кабели. В частности, TERM-М (3Х) — трехжильный кабель постоянной мощности, предназначенный для предотвращения замерзания или поддержания температуры продукта в трубопроводах средней длины, до 4 км. Также доступен одножильный кабель TERM-Н RS, работающий в температурном диапазоне от -60 до +240 °С. Предназначены для работы, в том числе во взрывоопасных зонах.

2. Соединительные коробки

Для того чтобы надежно и безопасно осуществить подключение нагревательных секций к сети питания, а также смонтировать необходимые датчики, сигнальные сети, необходимо использовать специализированные соединительные коробки соответствующего исполнения для использования в агрессивной и взрывоопасной среде. Наиболее распространенный вариант в системах электрического обогрева это соединительные коробки с корпусом из полиэстера армированным стекловолокном. Коробки TERMBOX Ex предназначены для применения в составе систем электрического обогрева различных объектов, в том числе во взрывоопасных зонах. Линейка включает множество моделей: TERMBOX Ex 255-40, 255-32, 160 N-L, 160-32, 160L, 160N, 160, 120SLN, 120SL, 120SN, 120RN, 120N и другие.

Корпус выполнен из армированного полиэстера, винты крышки — из нержавеющей стали, уплотнитель — силиконовая резина.

3. Крепежные элементы и аксессуары

4. Управляющая аппаратура

Подсистема управления состоит из контрольных кабелей и кабелей передачи данных, термостатов, терморегуляторов и шкафа управления. На рынке электрообогрева существует множество различной аппаратуры для решения задач управления системами. Рассмотрим наиболее универсальный и широко распространенный контроллер ТЕРМ-2000, который позволяет настроить управление нагревом для различных задач:

Режим «Труба»

Это базовый режим для поддержания заданной температуры в каждой из четырёх зон обогрева независимо друг от друга. Для работы требуются отдельные датчики температуры на каждом канале (цифровые или аналоговые). Назначение — простой и точный контроль температуры в трубах, лотках или на небольших площадках.

Режим «Труба+»

Более экономичный вариант режима «Труба», который позволяет управлять всеми четырьмя каналами, используя только один общий датчик температуры воздуха (Д5). При этом появляется возможность подключать дополнительные датчики на отдельные каналы для более точного контроля. Назначение — управление обогревом протяжённых объектов (например, длинных трубопроводов) с минимизацией количества датчиков.

Режим «Кровля/дор»

Специализированный режим для систем антиобледенения кровли, водостоков, дорожек и входных групп. Он анализирует показания датчиков температуры воздуха, осадков, воды и температуры поверхности, чтобы включать обогрев только при риске образования наледи. В этом режиме доступна функция «Оттайка» для принудительного ручного запуска полного прогрева системы.

Режим «Таймер»

Режим управления нагревом без использования датчиков температуры. Вместо этого для каждого канала задаётся период коммутации и коэффициент заполнения (в процентах), то есть реализуется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Назначение — циклическое включение нагрузки с заданной мощностью, например, для поддержания тепла в резервуарах или выполнения технологических циклов.

Режим «t датчиков» (или «Значения датчиков»)

Это сервисный (диагностический) режим, в котором на экран выводится температура со всех подключённых к контроллеру цифровых и аналоговых датчиков. Управление нагрузкой в этом режиме не производится. Назначение — проверка правильности подключения, работоспособности датчиков и общего состояния системы.
Для разветвленных трубопроводов с большим количеством отводов, коротких участков обогрева, небольших резервуаров применяются электронные взрывозащищенные термостаты, которые устанавливаются в непосредственной близости от объекта обогрева. Наиболее доступна и широко применяется в системах обогрева линейка термостатов ICEFREE Ex

Ключевые технические характеристики:

• Диапазон поддерживаемой температуры: +1…+180 °С (датчики ТСМ 50М и 100М); +1…+250 °С (датчики ТСП 50П и Pt100).
• Типы поддерживаемых датчиков: ТСМ 50М, ТСМ 100М, ТСП 50П, ТСП Pt100.
• Схема подключения: 3-проводная для всех типов датчиков.
• Встроенный модуль искрозащиты: позволяет подключать датчики, установленные во взрывоопасной зоне, без дополнительного оборудования.
• Маркировка взрывозащиты: 1 Ex e mb ia IIC T5 Gb X для взрывоопасной газообразной среды; Ex tb mb ia IIIC T100°C Db X для взрывоопасной пыле- и воздушной среды.
• Степень защиты оболочки: IP66.
• Номинальное напряжение питания: 220 В ±10%, 50 Гц.
• Модификация ICEFREE-Ex (k): имеет выход типа «сухой контакт» для удаленного контроля работоспособности.

Для более сложных задач, таких как высокотемпературные процессы, предназначены модели ICEFREE-Ex M/(MH) с диапазоном регулирования от -40 до +600 °С. Эти термостаты оснащены датчиком тока для измерения потребляемого нагрузкой тока и проверки исправности нагревательных элементов, а также поддерживают управление по сети ModBus RTU для интеграции в АСУ ТП.

Каковы преимущества применения систем электрообогрева?

При обогреве трубопроводов и резервуаров различают три варианта обогрева: паровой, водяной и электрический (кабельный  обогрев).

Преимущества кабельных систем обогрева перед водяными и паровыми состоят в следующем:

• обладают малой материалоёмкостью;
• их легче устанавливать;
• не подвержены коррозии;
• 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;
• могут применяться на сложных и разветвленных сетях трубопроводов и на резервуарах практически любой формы.

Экономическая эффективность электрообогрева обусловлена, в первую очередь тем, что в такой системе горячим элементом является только нагревательный кабель. Таким образом, потери на подвод энергии к  теплоспутнику  сведены  к  минимуму. Это является основной отличительной особенностью по сравнению с системами парообогрева, где горячими являются и трубопровод подачи пара, и распределительные гребенки, и трубопроводы отвода конденсата. Даже при использовании самой лучшей теплоизоляции существуют потери тепла. Кроме того эксплуатационные затраты на электрообогрев в среднем в 5-7 раз ниже, чем на парообогрев.

Где могут применяться системы промышленного электрообогрева?

Системы промышленного электрообогрева используются на:

• нефтегазовых месторождениях
• предприятиях черной  и цветной металлургии
• заводах всех отраслей промышленности
• ГРЭСах
• ТЭЦах
• и т.д.

Системы электрообогрева используются для обогрева измерительного оборудования на трубопроводах (манометров, счетчиков, импульсных трубок), шкафов управления и КИП, нефтяных и водяных резервуаров, технологических трубопроводов.

Какие виды электрообогрева предлагает компания ТЕРМ?

Компания ТЕРМ много лет предоставляет своим заказчикам услуги по проектированию, внедрению и обслуживанию систем электрообогрева трубопроводов и резервуаров. Это уникальная система, эффективно применяющаяся как в промышленном производстве, так и в быту. Обогрев трубопроводов предотвращает замерзание трубопроводов и поддерживает нужную температуру  транспортируемых продуктов, будь то вода, нефть или любой другой продукт. С помощью электрообогрева можно создать единую обогревающую систему для промышленного предприятия со всеми объектами, нуждающимися в поддержании определенной температуры. Кабельный обогрев остается единственным ответом на проблему поддержания стабильной температуры в резервуарах не только с водой, но и с более сложными веществами. Нефть и нефтепродукты, такие как мазут, битум, гудрон; масло, химикаты, растворы, суспензии, органические массы – все эти составы при замерзании могут сгущаться и затвердевать, что приводит к появлению пробок и даже аварийной остановке трубопровода и, следовательно, к значительным тратам на его восстановление.
Универсальность системы электрообогрева делает ее важной частью промышленного  производства.  Сохранение нормальных свойств жидкости, увеличение скорости транспортировки, возможность запустить полный или частично заполненный трубопровод после его остановки, быстро слить остатки продукта – все эти проблемы эффективно решаются с помощью электрических систем кабельного обогрева. Не  менее эффективно система электрообогрева трубопроводов справляется и с проведением газообразного содержимого, в  случае  чего  ее задача – предотвратить выпадение конденсата при остывании газа и обеспечить защиту от перегрева и опасности взрыва.

Что включают в себя работы по установке системы электрического обогрева?

Работы по установке системы электрообогрева включают в себя монтаж нагревательных секций кабеля и соединительных коробок, установку шкафов управления и датчиков температуры, прокладку силового и контрольного кабелей и другие действия по подключению системы, а также заботливое сервисное обслуживание. Высококачественный монтаж, выполненный опытнейшими специалистами компании «ТЕРМ», гарантирует высокую надежность и  долговечность работы нагревательной системы. Установка нагревательных кабелей обеспечит бесперебойную работу труб, резервуаров и других промышленных объектов в любое время года.

Каковы особенности эксплуатации систем электрообогрева?

Системы  электрообогрева удобны в эксплуатации, долговечны и особого технического ухода не требуют. Заводская гарантия на нагревательный кабель составляет ≥5 лет. По окончании основного гарантийного срока существует возможность его продления, после проведения необходимых испытаний или заключение договора на дальнейшее сервисное обслуживание. Также непосредственно на объекте проводится обучение местной эксплуатирующей организации.

Каковы перспективы развития систем промышленного обогрева?

Промышленный обогрев с каждым годом все чаще применяется на предприятиях всех отраслей промышленности. Энергетическая стратегия Российской Федерации на период до 2050 года (распоряжение Правительства РФ от 12 апреля 2025 г. № 908-р) определяет основные векторы развития:

• расширение и модернизация инфраструктуры и экспорта. Реализация инфраструктурных проектов для перенаправления поставок энергоресурсов на новые рынки дружественных стран, наращивание мощностей по перевалке нефти в арктических и дальневосточных портах, активное использование потенциала Северного морского пути.
• Интеграция газотранспортных систем: Соединение систем «Сила Сибири» и «Сахалин — Хабаровск — Владивосток» с единой системой газоснабжения.
• Ускоренное развитие переработки нефти и газа. Предполагается, что основой формирования новых крупных центров нефтяной и газовой промышленности на востоке страны, обеспечения внутренних потребностей этих регионов и организации долгосрочных поставок нефти и газа в страны АТР, в частности в Китай, будут месторождения Западной Сибири, Восточной Сибири и Республики Саха (Якутия).
  Вместе с развитием нефтедобычи возрастет количество и новых месторождений, будет продолжаться модернизация и реконструкция старых месторождений. Вместе с тем увеличится и потребность в системах промышленного обогрева, которые сегодня не имеют альтернативы по техническим характеристикам и преимуществу в эксплуатации.