Проектирование и эксплуатация систем электрического обогрева в нефтегазовой отрасли. Настольная книга специалиста по электрообогреву
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Схемотехника. Общие вопросы
Издательство:
Инфра-Инженерия
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 524
Дополнительно
Вид издания:
Справочная литература
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9729-1208-7
Артикул: 622900.02.99
Рассмотрены этапы становления и состояние систем распределенного электрообогрева в России: методы тепловых и электрических расчетов и основ проектирования систем электрообогрева. Излагаются основы классификации и терминология нагревательных кабелей и изделий из них. Рассмотрены основные характеристики и отличительные особенности саморегулирующихся кабелей и лент. Показаны конструктивные решения, обеспечивающие безопасность эксплуатации резистивных нагревательных кабелей. Подробно рассмотрено устройство, состав и возможности комплекса контрольно-управляющей аппаратуры СопТгасе. Показаны особенности взрывозащищенной аппаратуры для систем электрообогрева. Дается описание взрывозащищенной аппаратуры, производимой в ГК «ССТ». Приводятся подробные указания о выполнении работ по монтажу нагревательных элементов, соединительных и питающих коробок, силовых шкафов и шкафов управления для систем электрообогрева трубопроводов и резервуаров. Для специалистов проектных, строительно-монтажных и эксплуатационных организаций, связанных с системами электрообогрева. Может быть полезно для студентов электротехнических и нефтегазовых специальностей.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
ǺǹǿȠȞȡȝȖțȟȘȖȗ ǻǻȃȞȓțȘȜȐ ǮǯǸȡȐȎșȒȖț ǽǾǼdzǸȀǶǾǼǰǮǻǶdzǶȋǸǿǽǹȁǮȀǮȄǶȍ ǿǶǿȀdzǺȋǹdzǸȀǾǶȅdzǿǸǼDZǼǼǯǼDZǾdzǰǮ ǰǻdzȂȀdzDZǮǵǼǰǼǷǼȀǾǮǿǹǶ ǻȎȟȠȜșȪțȎȭȘțȖȑȎ ȟȝȓȤȖȎșȖȟȠȎȝȜȫșȓȘȠȞȜȜȏȜȑȞȓȐȡ 2-ȓȖȕȒȎțȖȓ ȝȓȞȓȞȎȏȜȠȎțțȜȓȖȒȜȝȜșțȓțțȜȓ ǺȜȟȘȐȎǰȜșȜȑȒȎ ©ǶțȢȞȎ-ǶțȔȓțȓȞȖȭª 2023
УДК 622.323 ББК 33.361 С87 Р е ц е н з е н т ы : д. т. н., профессор, зав. кафедрой физики и технологии электротехнических материалов и компонентов НИУ МЭИ Серебрянников Сергей Владимирович; к. т. н., главный специалист отдела комплексной экспертизы проектов ПАО Гипротюменнефтегаз Фрайштетер Виталий Петрович Струпинский, М. Л. С87 Проектирование и эксплуатация систем электрического обогрева в нефтегазовой отрасли. Настольная книга специалиста по электрообогреву : справочник / М. Л. Струпинский, Н. Н. Хренков, А. Б. Кувалдин. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. – 524 с. : ил., табл. ISBN 978-5-9729-1208-7 Рассмотрены этапы становления и состояние систем распределенного электрообогрева в России; методы тепловых и электрических расчетов и основ проектирования систем электрообогрева. Излагаются основы классификации и терминология нагревательных кабелей и изделий из них. Рассмотрены основные характеристики и отличительные особенности саморегулирующихся кабелей и лент. Показаны конструктивные решения, обеспечивающие безопасность эксплуатации резистивных нагревательных кабелей. Подробно рассмотрено устройство, состав и возможности комплекса контрольно-управляющей аппаратуры ConTrace. Показаны особенности взрывозащищенной аппаратуры для систем электрообогрева. Дается описание взрывозащищенной аппаратуры, производимой в ГК «ССТ». Приводятся подробные указания о выполнении работ по монтажу нагревательных элементов, соединительных и питающих коробок, силовых шкафов и шкафов управления для систем электрообогрева трубопроводов и резервуаров. Для специалистов проектных, строительно-монтажных и эксплуатационных организаций, связанных с системами электрообогрева. Может быть полезно для студентов электротехнических и нефтегазовых специальностей. УДК 622.323 ББК 33.361 ISBN 978-5-9729-1208-7 © Струпинский М. Л., Хренков Н. Н., Кувалдин А. Б., 2023 Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 2
ǼDZǹǮǰǹdzǻǶdz Предисловие .............................................................................................................................................. 8 Глава 1. Электрообогрев в нефтегазовой отрасли ............................................................................... 13 1.1. Развитие нефтегазовой промышленности ..................................................................................... 13 1.2. Использование электрообогрева на объектах нефтегазовой отрасли ......................................... 16 1.3. Преимущества электрообогрева по сравнению с другими видами обогрева ............................. 18 1.4. Проблемы и перспективы развития систем электрообогрева для нефтегазовой отрасли......... 20 1.5. Перспективы развития топливно-энергетического комплекса России ....................................... 24 Список источников к главе 1. ................................................................................................................ 26 Глава 2. Теплопередача при низкотемпературном обогреве .............................................................. 28 2.1. Основные теоретические положения ............................................................................................. 28 2.1.1. Теплопроводность ....................................................................................................................... 29 2.1.2. Конвективный теплообмен ........................................................................................................ 32 2.1.3. Тепловое излучение .................................................................................................................... 40 2.1.4. Сложный теплообмен и теплопередача .................................................................................... 43 2.2. Тепловая изоляция и ее роль в системах обогрева ....................................................................... 44 Список источников к главе 2 ................................................................................................................. 48 Глава 3. Расчет мощности и тепловых режимов систем обогрева ..................................................... 49 3.1. Нормативные документы по расчету мощности систем обогрева .............................................. 49 3.2. Методы расчета мощности систем обогрева ................................................................................. 50 3.2.1. Расчет суммарного термического сопротивления ................................................................... 51 3.2.2. О коэффициенте теплоотдачи с поверхности трубы ............................................................... 54 3.2.3. Процесс передачи тепла через зазор ......................................................................................... 56 3.2.4. Мощность обогрева трубок малого диаметра .......................................................................... 57 3.2.5. Тепловой режим при максимальной температуре окружающей среды ................................ 57 3.2.6. Определение характеристик тепловой изоляции, предупреждающей конденсацию влаги на поверхности трубы ....................................................................................................... 58 3.3. Остывание и разогрев трубопроводов ............................................................................................ 60 3.3.1. Охлаждение водяных трубопроводов ....................................................................................... 62 3.3.2. Разогрев движущейся жидкости ................................................................................................ 65 3.4. Компьютерное моделирование тепловых процессов ................................................................... 66 3.5. Расчет мощности обогрева трубопроводов, проложенных в разных средах ............................. 70 3.6. Задание температуры окружающего воздуха при расчете мощности обогрева трубопроводов .................................................................................................................. 78 3.7. Учет потерь тепла на фитингах ....................................................................................................... 85 3.8. Расчет мощности систем обогрева резервуаров ............................................................................ 93 3.9. Расчет мощности систем обогрева шкафов управления и шкафов КИП .................................... 99 3.10. Расчет мощности противообледенительных систем для поверхностей на открытом воздухе, в том числе для полов открытых насосных станций ............................ 100 3.10.1. Общие характеристики снега и снегоотложений ................................................................ 100 3.10.2. Определение мощности противообледенительной системы .............................................. 101 3.10.3. Мощность систем обогрева открытых площадок ................................................................ 102 3.10.4. Обогрев вертолетных площадок ............................................................................................ 103 3.11. Автоматизация расчетов тепловой изоляции с помощью TraceXPro ..................................... 104 Список источников к главе 3 ............................................................................................................... 109 3
Глава 4. Системы обогрева скважин ................................................................................................... 111 4.1. Введение .......................................................................................................................................... 111 4.2. Способы предотвращения образования АСПО ........................................................................... 111 4.3. Задачи, которые надо решить, чтобы реализовать систему обогрева скважины, предотвращающую образование АСПО ...................................................................................... 112 4.4. Профиль температуры грунта около скважины .......................................................................... 113 4.5. Распределение давления по глубине скважины .......................................................................... 117 4.5.1. Определение давления в забое и на выкиде насоса ............................................................... 118 4.5.2. Расчет распределения давления по глубине скважины ........................................................ 119 4.6. Методы расчета свойств скважинной жидкости ......................................................................... 121 4.6.1. Зависимость свойств нефти и воды от температуры ............................................................. 121 4.6.2. Зависимость свойств метана от температуры и давления .................................................... 122 4.6.3. Определение свойств скважинного флюида .......................................................................... 123 4.7. Оценка потерь тепла флюидом, поднимающимся по скважине ................................................ 127 4.7.1. Учет влияния погружного насоса на температурный профиль скважины.......................... 128 4.8. Расчет распределения температуры и температуры образования АСПО по глубине нефтяных и нефтегазовых скважин .......................................................................... 129 4.8.1. Расчет газосодержания и температуры насыщения нефти парафином ............................... 129 4.8.2. Расчет распределения температуры флюида по стволу скважины ...................................... 131 4.9. Тепловые процессы в скважине и расчет мощности систем обогрева ..................................... 133 4.9.1. Расчет термических сопротивлений ....................................................................................... 135 4.9.2. Степень охлаждения пластовой жидкости при движении по НКТ ...................................... 140 4.10. Тепловые процессы в скважине при наличии обогрева и его реализация.............................. 143 4.10.1. О применяемых системах обогрева скважин ....................................................................... 143 4.10.2. Расчет требуемой мощности нагревателя ............................................................................ 144 4.10.3. Опыт использования системы Stream Tracer при обогреве скважин ................................. 147 Список источников к главе 4 ............................................................................................................... 151 Глава 5. Нагревательные кабели и нагреватели на их основе. Общие положения ......................... 153 5.1. Нагревательные кабели и ленты. Нагревательные кабельные секции ...................................... 153 5.2. Классификация нагревательных кабелей и лент ......................................................................... 154 5.3. Терминология нагревательных кабелей и нагревателей на их основе. ..................................... 155 5.4. Стандартизация в области нагревательных кабелей и нагревателей на их основе ................. 157 5.5. Испытания нагревательных кабелей и нагревателей на их основе ........................................... 165 5.5.1. Стандартные испытания кабельных изделий и распределенных нагревателей ................. 166 5.5.2. Специальные виды испытаний нагревательных кабелей и изделий на их основе ............. 174 Список источников к главе 5 ............................................................................................................... 187 Глава 6. Характеристики и особенности саморегулирующихся нагревательных кабелей ............ 188 6.1. Введения понятия о саморегулировании ..................................................................................... 188 6.2. Основные характеристики и отличительные особенности саморегулирующихся кабелей и лент ................................................................................................................................. 190 6.2.1. Метод определения критической длины саморегулирующегося нагревателя ................... 193 6.2.2. Влияние низких температур на характеристики саморегулирующихся кабелей ............... 196 6.2.3. Влияние величины питающего напряжения на характеристики саморегулирующихся кабелей ................................................................................................. 199 6.3. Номенклатура и основные этапы производства саморегулирующихся кабелей, выпускаемых ГК «ССТ» ................................................................................................................ 200 6.4. Саморегулирующийся кабель в металлической броне ............................................................... 203 Список источников к главе 6 ............................................................................................................... 205 Глава 7. Резистивные нагревательные кабели и ленты. Современный подход .............................. 206 7.1. Виды и конструктивные исполнения резистивных нагревательных кабелей и лент. Нагревательные секции ................................................................................................................. 206 7.2. Области применения резистивных нагревательных кабелей ..................................................... 211 4
7.2.1. Обогрев жилых помещений с помощью электрических «теплых полов» .......................... 211 7.2.2. Обогрев производственных помещений с помощью электрических «теплых полов» ...... 213 7.2.3. Антиобледенительный обогрев открытых площадей нагревательными кабелями............ 214 7.2.4. Обогрев нагревательными кабелями в строительстве и сельском хозяйстве ..................... 217 7.2.5. Обогрев кровли и трубопроводов нагревательными кабелями ............................................ 219 7.3. Особенности расчета характеристик резистивных нагревательных кабелей и секций последовательной схемы ............................................................................................... 219 7.3.1. Определение длины и мощности резистивной секции ......................................................... 219 7.3.2. Примеры расчета параметров резистивных нагревательных кабелей ................................. 221 Список источников к главе 7 ............................................................................................................... 231 Глава 8. Типовые проектные расчеты систем кабельного электрообогрева ................................... 232 8.1. Состав систем обогрева ................................................................................................................. 232 8.2. Системы обогрева трубопроводов и резервуаров ....................................................................... 233 8.3. Обогрев трубопроводов нагревательными кабелями ................................................................. 236 8.4. Обогрев разветвленной трубопроводной системы саморегулирующимися кабелями ........... 237 8.5. Обогрев трубопроводов резистивными кабелями ...................................................................... 246 8.6. Обогрев линейного трубопровода трехжильными резистивными кабелями ........................... 252 8.7. Обогрев высокотемпературного трубопровода кабелем MOIC-F ............................................. 255 8.8. Обогрев горизонтального резервуара ........................................................................................... 256 8.9. Обогрев вертикального резервуара .............................................................................................. 262 8.10. Обогрев измерительных приборов и шкафов управления ....................................................... 270 8.11. Обогрев транспорта и инфраструктуры Арктической зоны .................................................... 272 Список источников к главе 8 ............................................................................................................... 279 Глава 9. Системы электрообогрева длинных и сверхдлинных трубопроводов .............................. 280 9.1. Введение .......................................................................................................................................... 280 9.2. Скин-системы обогрева ................................................................................................................. 281 9.3. Технические особенности скин-систем ....................................................................................... 285 9.4. Возможность увеличения длины плеча скин-системы обогрева ............................................... 294 9.5. Трехжильные и многокабельные системы обогрева .................................................................. 296 9.6. VELL – система обогрева сверхдлинных трубопроводов .......................................................... 299 9.7. Электрофизические свойства конструкционной стали .............................................................. 301 9.8. Описание конструкции индукционно-резистивной скин-системы ........................................... 303 9.9. Описание ряда действующих систем ИРСН-15000 .................................................................... 309 9.10. Монтаж, пусконаладка и эксплуатация скин-систем электрообогрева .................................. 314 Список источников к главе 9 ............................................................................................................... 324 Глава 10. Подсистемы управления электрообогревом и специализированные подсистемы питания ............................................................................................................................. 326 10.1. Принципы управления обогревом .............................................................................................. 326 10.2. Аппаратная составляющая системы управления ...................................................................... 330 10.2.1. Общее описание системы ConTrace ...................................................................................... 333 10.2.2. Описание устройств, входящих в состав системы ConTrace и схемы подключения ....... 335 Модуль контроля и управления ConTrace MS1/MS3 .......................................................... 335 Блок удаленного измерения температур ConTrace AS-xxx-Ex. ......................................... 342 Модуль измерения температур ConTrace AS ....................................................................... 347 Модуль коммутации питания и интерфейса ConTrace IPS ................................................. 349 Устройство снижения стартовых токов ConTrace SSH ...................................................... 353 10.2.3. Терморегуляторы для систем электрообогрева ................................................................... 355 10.2.4. Датчики температуры и осадков ........................................................................................... 362 10.3. Типовые схемы управления в системах электрообогрева ........................................................ 364 10.4. Основные схемы электроснабжения, применяемые в системах электрообогрева ................ 370 10.5. Комплектная трансформаторная подстанция ............................................................................ 381 5
10.6. Автономные источники электроснабжения в системах электрообогрева .............................. 384 Список источников к главе 10 ............................................................................................................. 387 Глава 11. Монтаж, пусконаладка и эксплуатация систем электрообогрева .................................... 388 11.1. Общие правила монтажа систем электрообогрева .................................................................... 388 11.2. Монтаж нагревательных элементов и датчиков на трубопроводах ........................................ 390 11.3. Особенности монтажа систем обогрева линейного трубопровода трехжильными резистивными кабелями .............................................................................................................. 398 11.4. Прокладка и крепление нагревательного кабеля (ленты) на резервуарах .............................. 404 11.5. Монтаж тепловой изоляции ........................................................................................................ 411 11.6. Монтаж силовых кабелей и кабелей управления ...................................................................... 411 11.7. Монтаж КТП, шкафов управления, силовых коробок и коробок системы управления ..................................................................................................................... 413 11.8. Заземление .................................................................................................................................... 414 11.9. Пусконаладочные работы ............................................................................................................ 415 11.10. Настройка и испытания ............................................................................................................. 417 11.11. Комплексное опробование системы ......................................................................................... 420 11.12. Обслуживание ............................................................................................................................. 420 Список источников к главе 11 ............................................................................................................. 424 Глава 12. Взрывобезопасность систем электрообогрева и взрывозащищенное оборудование ......................................................................................................................................... 425 12.1. Введение ........................................................................................................................................ 425 12.2. Классификация и терминология ................................................................................................. 425 12.3. Классификация взрывобезопасного оборудования ................................................................... 429 12.4. Виды взрывозащиты оборудования ........................................................................................... 433 12.4.1. Повышенная защита вида «е» ................................................................................................ 434 12.4.2. Взрывозащита вида «d» – «взрывонепроницаемая оболочка» ........................................... 439 12.4.3. Взрывозащита вида «i» – «искробезопасная электрическая цепь» .................................... 441 12.4.4. Специальный вид взрывозащиты «s» ................................................................................... 445 12.4.5. Защита от воспламенения пыли оболочками «t» ................................................................. 447 12.5. Требования к проектированию, выбору и монтажу электроустановок во взрывоопасных зонах .............................................................................................................. 448 12.6. Руководство по проектированию, установке и техобслуживанию сетевых электрических резистивных нагревателей во взрывоопасных зонах ..................................... 458 12.7. Взрывозащищенное оборудование, производимое ГК «ССТ» ................................................ 461 Список источников к главе 12 ............................................................................................................. 468 Глава 13. Надежность систем электрообогрева ................................................................................. 469 13.1. Оценка надежности систем электрообогрева ............................................................................ 469 13.2. Надежность и безопасность технических систем ..................................................................... 469 13.3. Надежность сложных систем ...................................................................................................... 471 13.4. Надежность кабельных нагревательных элементов ................................................................. 472 13.5. Основы надежности и безопасности систем электрообогрева ................................................ 478 Список источников к главе 13 ............................................................................................................. 483 Приложения ........................................................................................................................................... 484 1. Состав таблиц свойств материалов и веществ ............................................................................... 485 Металлы: механические свойства ................................................................................................... 486 Металлы: электрические свойства .................................................................................................. 487 Металлы: тепловые свойства ........................................................................................................... 488 Диэлектрики: механические свойства ............................................................................................. 489 Диэлектрики: электрические свойства ............................................................................................ 490 Диэлектрики: тепловые свойства .................................................................................................... 491 Теплофизические свойства конструкционных материалов .......................................................... 492 6
Свойства воздуха ............................................................................................................................... 493 Свойства метана ................................................................................................................................ 494 Свойства газов ................................................................................................................................... 495 Свойства воды ................................................................................................................................... 496 Свойства трансформаторного масла ............................................................................................... 497 Свойства нефтей и газовых конденсатов ........................................................................................ 498 Свойства жидких нефтепродуктов .................................................................................................. 500 2. Описания алгоритмов расчета процессов охлаждения и разогрева трубопроводов .................. 501 3. Описания программных комплексов по расчету систем электрообогрева ................................. 508 7
ǽǾdzDzǶǿǹǼǰǶdz В 2015 году была издана справочная книга «Проектирование и эксплуатация систем электрического обогрева в нефтегазовой отрасли», в которой был собран материал, основанный на опыте работы Группы компаний «Специальные системы и технологии» (ГК «ССТ») по созданию систем электрообогрева. Книга нашла признание у специалистов, поскольку комплексно освещала все стороны создания систем электрообогрева в нефтегазовой отрасли. Однако жизнь не стоит на месте. Разработаны и внедрены новые изделия и системы, накоплены знания по методам расчета систем обогрева скважин, сверхдлинных трубопроводов, построению систем управления. В данном 2-м издании книги существенно расширен круг рассматриваемых вопросов, углублена проработка деталей, описаны характеристики и возможности новых изделий, выведенных на рынок. Следует отметить, что представленные в книге материалы по проектированию, производству, монтажу и эксплуатации систем электрообогрева основаны не только на опыте сотрудников ГК «ССТ», но также на опыте и знаниях специалистов ПАО «Газпром», ПАО «Лукойл», «Новатэк», «Итера», «Тоталь», их дочерних и сервисных предприятий. Многие вопросы поставлены и решены совместно с работниками профильных проектных институтов, таких как «Гипротрубопровод», «Газпроектинжиниринг», «ГазпромВНИИгаз», «ЛукойлНижегородНИИнефтепроект», «Самаранефтегазпроект», «ЛенморНИИпроект», «Гипротюменнефтегаз», ЦКБ «Коралл», «СахалинНИПИморнефть», «ЯкутНИИпромалмаз», РН-УфаНИПИнефть. В книге нашли отражение материалы, публиковавшиеся в издаваемом с 2011 года журнале «Промышленный электрообогрев и электроотопление», в котором много места уделяется характеристикам вновь разработанных нагревателей, приборов для систем управления, а также вопросам проектирования, монтажа и эксплуатации систем электрического обогрева. Электрообогрев в настоящее время применяется все шире и не только в нефтегазовой отрасли. Показателем развития систем электрообогрева может служить активная работа как международных, так и отечественных организаций по стандартизации и нормативной документации. В последние 5–7 лет активно идет переработка и развитие международных стандартов, касающихся электрических нагревательных систем и нагревательных кабелей для взрывоопасных зон, методов расчетов и испытаний. В России на основе международных стандартов разработан комплекс русифицированных стандартов, создающих серьезную методическую базу. К настоящему времени в стране сложилась целая когорта специалистов в области применения систем электрообогрева трубопроводов, резервуаров, инфраструктурных объектов, появилась многолетняя практика эксплуатации. Разработана и освоена в производстве широкая номенклатура нагревательных кабелей различных типов, нагревательных секций, нагревательных элементов, терморегулирующей аппаратуры и систем подачи питания и управления. Уточнены методы проектирования систем обогрева в комплексе с тепловой изоляцией. Отработаны методы монтажа и сервисного обслуживания систем электрообогрева в условиях эксплуатации, соответствующих различным климатическим зонам РФ. Книга «Проектирование и эксплуатация систем электрического обогрева в нефтегазовой отрасли» сразу после выхода из печати получила положительные отзывы у специалистов и помогает им в решении текущих проблем, но при этом неоднократно высказывались пожелания об обновленном издании, в котором бы нашли отражения достижения последних лет. Группа компаний «Специальные системы и технологии» вышла в лидеры среди мировых производителей систем электрообогрева. Значительно расширила номенклатуру производимых кабелей и приборов, в том числе организовала первое в России полномасштабное производство саморегулирующихся кабелей. Ряд разработанных в последнее время изделий и си8
стем еще не нашли должного отражения в литературе, и мы постарались их представить в книге. Надеемся, что данный труд будет способствовать дальнейшему развитию и совершенствованию систем распределенного электрического обогрева. Книга состоит из 13 глав и приложений. Глава 1. Дается краткий очерк истории развития трубопроводного транспорта, в первую очередь, обогреваемого. Перечисляются основные направления использования электрообогрева на объектах нефтегазовой отрасли. Обсуждаются перспективы развития топливно-энергетического комплекса России. Глава 2. Рассмотрены вопросы теплопередачи при низкотемпературном обогреве. Суммированы расчетные алгоритмы, используемые при определении характеристик всех видов теплопередачи. Глава 3. Приводятся методы расчета мощности, справедливые для любых систем обогрева. Большое внимание уделено методам поддержания стабильной температуры, остыванию и разогреву трубопроводов при наличии нагревательного элемента. Рассмотрены основные приемы компьютерного моделирования тепловых полей в обогреваемых трубопроводах. Подробно рассмотрены вопросы выбора мощности систем обогрева в связи с диаметром трубопровода. Показано, что мощность обогрева трубопроводов малого диаметра (100 мм и менее) должна рассчитываться по абсолютной минимальной температуре среды. Уточнены алгоритмы расчета тепловых потерь от трубопроводов, проложенных в грунте, а также трубопроводов, обогреваемых «спутниками». Показан метод расчета тепловой изоляции, предупреждающей выпадение конденсата на холодных трубах. Приводится справочная информация по глубинам промерзания грунта по регионам России. Данные подходы внедрены в практику проектирования для организаций, входящих в группу компаний «ССТ». Описаны методы расчета тепловых потерь резервуаров в зависимости от их конструкции. Уточнены справочные данные по дополнительным длинам нагревательного кабеля в случае наличия в трубопроводе фитингов. На реальном примере показаны возможности программного комплекса TraceXPro, разработанного в ГК «ССТ» и внедренного в практику проектирования систем обогрева трубопроводов. Глава 4. Посвящена методам расчета характеристик нефтяных и газовых скважин и систем их обогрева, препятствующих появлению парафиновых и смолистых отложений. В представленном материале изложены накопленные в «ССТ» знания о свойствах скважин и методы расчетов температурных полей скважин и мощностей обогрева. Перечислены способы предотвращения образования АСПО и сформулирована постановка задачи на обогрев скважин. На примерах проиллюстрирован расчет температуры грунта и давления вдоль скважины. Необходимым условием успешности систем обогрева являются методы расчета свойств скважинной жидкости и ее составляющих в зависимости от давления, температуры, газосодержания, в привязке к координате по глубине. Оценка потерь тепла флюидом, поднимающимся по скважине, расчет распределения температуры по глубине скважины и температуры образования АСПО представлены на примере изогнутой скважины Харьягинского месторождения. Метод расчета мощности систем обогрева показан на основе полученного графика потерь. В заключительной части главы приведены описание и опыт использования системы обогрева нефтяных скважин «Stream Tracer™ IT», разработанной в ГК «ССТ» и показавшей высокую энергетическую эффективность. Глава 5. В главе дается описание конструкций и характеристик нагревательных кабельных изделий. Излагаются основы классификации и терминология нагревательных кабелей и изделий из них. В связи с большими изменениями в области стандартизации по распределенным нагревательным системам дается представление о всех действующих стандартах на нагревательные кабели и нагреватели на их основе. Наиболее полно рассмотрены стандарты ГОСТ 31610.30-1-2017 и ГОСТ 31610.30-2-2017, так как они лучше других стандартов описывают все требования, предъявляемые к распределенным (кабельным) нагревателям, в том 9
числе для взрывоопасных зон. Достаточно подробно описаны методы испытаний, причем они разделены на два раздела: стандартные и специальные испытания. В разделе стандартных испытаний показаны обычные для кабельных изделий методы электрических, механических и климатических испытаний. Специальные испытания предназначены для проверки качества и надежности нагревательных кабелей и нагревателей на их основе. При этом проверяются такие показатели как: номинальная выходная мощность, пусковой ток, предельные тепловые характеристики. Дается описание методов и испытательных установок. Глава 6. Рассмотрены основные характеристики и отличительные особенности саморегулирующихся кабелей и лент. Введено понятия о саморегулировании. Показан метод определения максимально допустимой длины саморегулирующегося кабеля. Метод использован для определения критической длины саморегулирующегося кабеля при низких температурах. Приводится информация по номенклатуре и основным характеристикам саморегулирующихся кабелей, выпускаемых ГК «ССТ». Глава 7. Описаны виды и конструктивные исполнения резистивных нагревательных кабелей и лент. Приводятся алгоритмы расчета длины и мощности резистивной нагревательной секции, которые показывают, как увязать электрические и тепловые параметры. Рассмотрены зависимости этих параметров от условий прокладки нагревательного кабеля в воздухе, на трубе, в бетонном полу. Показаны конструктивные решения, обеспечивающие безопасность эксплуатации резистивных нагревательных кабелей. В разделе «Области применения резистивных нагревательных кабелей» введен параграф «Обогрев жилых помещений с помощью электрических «теплых полов», в котором дается характеристика кабелей серии «Теплолюкс»: Профи, ТЛБЭ, Нацкомфорт, нагревательных матов. Резистивные кабели широко применяются для антиобледенительного обогрева открытых площадей. Приводятся характеристики кабелей МНТ, НСКТ, ТМФ, НТ, используемых в этих системах. Дается краткая характеристика секций КДБС для прогрева бетона и системы «Грин Бокс Агро» для обогрева теплиц. В связи с расширением применения пластиковых трубопроводов показаны особенности функционирования саморегулирующихся и резистивных кабелей при обогреве пластиковых труб. Глава 8. Посвящена системам электрообогрева на основе нагревательных кабелей. Конкретные примеры, показывающие построение систем обогрева трубопроводов с использованием саморегулирующихся и резистивных кабелей, показывают основы проектирования соответствующих систем. Приводятся примеры расчетов с использованием программного комплекса TraceXPro. Отдельно рассмотрен пример обогрева трубопровода средней длины трехжильным кабелем LLS. Показаны возможные схемы подключения резистивных кабелей при питании только с одной стороны. Дается характеристика кабелей MOIC-F, предназначенных для обогрева высокотемпературных трубопроводов и технологического оборудования. Системы обогрева резервуаров требуют учета конструктивных особенностей как самих резервуаров, так и опор, на которых они монтируются. В главе даются конкретные приемы и алгоритмы определения необходимой мощности обогрева. Для обеспечения стабильной работы систем управления при низких температурах показаны примеры обогрева измерительных приборов и специальные нагреватели шкафов управления. В связи с освоением шельфа возникла задача обогрева вертолетных площадок и других элементов инфраструктуры на морских буровых платформах и судах. В разделе «Обогрев транспорта и инфраструктуры Арктической зоны» показаны последние достижения ГК «ССТ» в нагревателях и системах для арктического транспорта, открытых площадок и систем ЖКХ. Глава 9. В данной главе рассмотрены вопросы построения систем электрообогрева сверхдлинных трубопроводов на основе нескольких видов скин-систем, а также с использованием трехжильных и многокабельных систем обогрева. Дается описание принципов действия и методов приближенных расчетов характеристик. Показана взаимосвязь длины плеча обогрева с линейной мощностью, питающим напряжением и конструкцией нагревательной подсистемы. Поскольку существенное значение имеют электромагнитные свойства используемых в данных системах стальных труб, приводятся как справочные, так и полученные экспе10