Трубопроводы со спутниками

Нефтяные месторождения могут находиться в северных регионах с отрицательными среднегодовыми температурами, где добычу нефти и ее транспортировку приходится решать в сложных условиях вечной мерзлоты. Здесь на первый план решения проблемы транспортировки нефти выходит задача не столько ее доставки к потребителю, сколько поддержания необходимой положительной температуры нефти в трубе, что обеспечит достаточную для транспортировки нефти степень её вязкости.

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 %.

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.

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.

Для обогревающих спутников с давлением до 10 кгс/см² наряду с бесшовными трубами применяются электросварные. При давлении больше 10 кгс/см², а также для спутников, имеющих большое количество гибов (например, при обогреве трубопроводов с большим количеством фланцевых соединений), независимо от давлений применяют бесшовные трубы.

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.

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).

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.

Теплоносителем в обогревающих спутниках может быть теплофикационная вода, горячая вода, подготавливаемая в бойлерных специально для обогрева, пар, электроэнергия. Выбор теплоносителя определяется технико-экономическими показателями.

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.

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.

Применение обогревающих спутников для обогрева трубопроводов во многих случаях является единственно возможной мерой предотвращения замерзания жидкостей при их транспортировке зимой. Однако во многих случаях при недостаточно внимательном обслуживании и контроле происходит конденсация греющего пара и замерзание воды в теплоспутниках, что может привести к тяжелым последствиям при аварии. Поэтому применение обогревающих спутников требует постоянного обслуживания и контроля необходимой подачи теплоносителя. Чтобы трубы - спутники не смогли послужить источником аварии, их конструкции должны быть надежного исполнения.

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.

Список использованной литературы

1. 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.
2. Земенков Ю.Д., Васильев Г.Г., Дудин С.М. Справочник инженера по эксплуа- тации нефтегазопроводов и продуктопроводов. Москва: Инфра-Инженерия, 2006. — 928 с.
3. Тавастшерна Р.И. Монтаж технологических трубопроводов. Учебник для проф.- техн. учеб. заведений. Изд. 3-е, испр. и доп. М.: Высшая школа, 1975. — 295 с.
4. СП 61.13330.2012 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Актуали- зированная редакция СНиП 41-03-2003 (с Изменением N 1)
5. Бережковский М.И. Трубопроводный транспорт химических продуктов - Ле- нинград : Химия, Ленинградское отделение, 1979. — 237 с.
6. Бэмфорт А. В. Промышленная кристаллизация. Пер. с англ. канд. техн. наук Л. М. Матусевича. - Москва : Химия, 1969. — 239 с.
7. Брейман М. И. Безопасная эксплуатация оборудования на открытых площад- ках. М.: Химия, 1978. — 208 с.
8. Севастьянов М.И. Технологические трубопроводы нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. Справочное пособие. Под ред. канд. техн. наук М.А. Берлина. — Москва: Химия, 1972. — 312 с.