Газовый сепаратор или газосепаратор применяется в нефте- и газоперерабатывающей промышленности для извлечения жидкостей и примесей (пыли, конденсата) из перекачиваемого потока сжатого газа на распределяющих и компрессорнных станциях. По конструктивному исполнению представляет собой металлический резервуар вертикального или горизонтального, реже сферического исполнения, соединенный трубопроводом с насосной станцией перекачки газообразных веществ. ГС состоит из резервуара, оснащенного патрубками, через которые поступает газ, а также запорной арматурой, и другими конструктивным элементами.
Рабочие условия оборудования предполагают диапазоны температур -60 …+100 °С, высокое давление, химически агрессивные среды и сейсмостойкость. Функционируя в составе компрессорной станции (головной, линейной или дожимной) резервуар объединен с системой трубопроводами, по которым газ перемещается под давлением. Одним из условий безопасного протекания производственного процесса является поддержание рабочей температуры прохождения газа через установку газового сепаратора.
Применение электрообогрева расширяет возможности эксплуатации оборудования в районах РФ с низкими температурами холодного периода.
Назначение системы обогрева газосепаратора
Для поддержания рабочей температуры необходима компенсация теплопотерь с поверхности ГС и его конструктивных элементов. Чаще всего это температура +5…+10 °С, необходимая для предотвращения кристаллизации жидких примесей внутри сепаратора. Наиболее эффективным и безопасным решением данной задачи является электрообогрев посредством греющего кабеля:
- Быстрый монтаж, без дополнительных сооружений и изменения конструкции емкости.
- Простое управление через датчики температуры и автоматику.
- Безопасность эксплуатации.
- Легкость замены кабеля и комплектующих.
В зависимости от места размещения (внешних температурных условий), а также требований технологического процесса могут быть применены следующие виды электрообогрева:
- Система электрообогрева на основе саморегулирующегося кабеля.
- Термочехлы с греющим кабелем (применяется для локального обогрева запорной арматуры и КИПиА).
Греющий кабель для газового сепаратора
В основе системы электрообогрева ГС применяется современный вид греющего кабеля с функцией саморегулирования тепловыделения. Саморегулирующийся обогревающий кабель имеет полупроводниковую матрицу, изменяющую сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды, что делает эксплуатацию максимально безопасной и экономичной, так как мощность и температура кабеля напрямую зависит от условий окружающей среды. Кабель не боится перегрева, в том числе при монтаже внахлест, устойчив к воздействиям окружающей среды и имеет широкий диапазон рабочих температур, что расширяет возможности применения.
- Низкотемпературный – кабель с максимальной t воздействия до 85 °С и рабочей температурой до 65 °С. Применяется в зависимости от задачи обогрева на объектах, не подвергающихся пропарке и иному воздействию высоких температур.
- Среднетемпературный – кабель с максимальной t воздействия до 135 °С и рабочей температурой до 110 °С.
- Высокотемпературный – кабель с максимальной t воздействия до 232 °С и рабочей температурой до 190 °С.
- Взрывозащищенный греющий кабель имеет сертификат взрывозащиты, разрешающий применение во взрывоопасных зонах различного класса (указан в сертификате).
Для повышения безопасности работы системы настоятельно рекомендуется использовать ГК только в оплетке из луженых медных проволок, расположенной под внешней изоляцией кабеля. Оплетка служит заземлением и защитой от механических повреждений.
Схематический вид газового сепаратора, изометрия.
Состав системы обогрева газосепаратора
- Саморегулирующийся греющий кабель - поставляется в виде готовых секций определенной длины.
- Система питания (силовые питающие кабели) согласно схеме расположения распределительных коробок и источника питания.
- Распределительные коробки - в зависимости от характеристик объекта используются общепромышленные или взрывозащищенные.
- Крепления (монтажная лента LST, хомуты крепления PFS, алюминиевый скотч).
- Система управления - чаще всего представлена шкафом управления обогрева с размещенными в нем терморегуляторами, дифавтоматами, реле и другими приборами согласно принципиальной схеме.
Проектирование системы обогрева
Для расчета длины кабеля, его мощности, комплектующих и системы управления необходимо учитывать следующие параметры:
- Необходимую/допустимую температуру продукта, технологическую температуру, температуру пропарки.
- Материалы емкости и прилегающих трубопроводов.
- Класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76, категория взрывоопасности смеси по ГОСТ 30852.11-2002, группа взрывоопасной смеси по ГОСТ 30852.5-2002, пожароопасность, класс взрывоопасной зоны по ПУЭ.
- Минимальную температуру эксплуатации – температура холодного периода времени года в месте размещения объекта.
- Габариты емкости, а также всех элементов конструкции (приваренных фланцев, задвижек, заглушек, трубопроводов СППК, ГЖС, БПТГ и другое).
- Место размещения системы управления, а также условия эксплуатации (в помещении/на улице, режим работы, мобильность объекта).
- Удаленность от источника питания.
- Качество теплоизоляции.
Отдельное значение в системе обогрева имеет теплоизоляция объекта. Так как греющий кабель компенсирует теплопотери с поверхности объекта, параметры теплоизоляционного покрытия (тип, толщина, коэффициент теплопроводности) напрямую влияют на комплектацию и последующую эксплуатацию системы обогрева. Чем лучше теплоизоляция, тем дешевле обходится устройство и работа системы.
В процессе проектирования инженеры:
- Производят тепловые расчеты, подбирая греющий кабель по длине и мощности.
- Рассчитывают количество креплений, необходимые материалы для монтажа греющего кабеля на ГС.
- Определяют количество распределительных коробок и длину питающего провода.
- Подбирают автоматику, соответствующую мощности системы обогрева (шкаф управления).
Пример схем электрического обогрева сепараторов.
Особенности системы обогрева газосепараторов
- Система электрообогрева должна быть надежной, способной работать длительное время без обслуживания, так как в случае выхода из строя газосепаратора по причине его размораживания нарушается весь технологический процесс, что ведет к большим простоям и финансовым потерям.
- Очень часто применяются средне- и высокотемпературные саморегулирующиеся кабели, так как сепаратор подвергается воздействию высоких температур при термообработке (технологическая чистка сепаратора).
- Обогрев сепаратора осуществляется совместно с трубопроводами обвязки, поэтому часто при обогреве применяется кабель с разной мощностью (для сепаратора один тип кабеля, для трубопроводов другой). Также требуется детальная проработка системы обогрева, чтобы исключить зоны перегрева продукта.
- Нагревательный кабель для обогрева сепараторов применяется во фторполимерной оболочке как химически более стойкой в условиях возможного соприкосновения с рабочей средой при ее утечке в аварийных ситуациях.
Комплект поставки системы обогрева
Соответственно утвержденной комплектации поставляется система обогрева, готовая к монтажу в разобранном виде:
- Полностью скомплектованная система электрообогрева (см. состав системы электрообогрева) в согласованной с Заказчиком упаковке (картонные коробки, обрешетка, деревянный ящик с защитой от намокания оборудования и так далее).
- Комплектовочная ведомость.
- Проектная документация (по требованию и согласованию с Заказчиком).
- Эксплуатационная документация (паспорта на комплектующие электрообогрева, руководства по эксплуатации, руководства по настройке автоматики и т.д.).
- Разрешительная документация (сертификаты качества на комплектующие и изделия, описание средств измерений, свидетельство об утверждении типа измерений и так далее).
- Иные документы, требуемые внутренними стандартами предприятия-заказчика.
Пример 1. Система обогрева блока сепаратора:
- Объем аппарата номинальный - 19 м³.
- Класс опасности: 3.
- Средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки: 48 °С.
- Пропарка сепаратора до +150 °С.
- Блок сепарации 2 ступени 1,6 мпа + труба диаметром 80 мм длиной 7 метров спускается отдельно сверху вниз.
- Теплопотери на сепараторе около 3,0 кВт с запасом 20%.
Решение:
Греющий кабель на сепаратор - 60 ATM+2-CF 60Вт/м - 110 метров. На трубопроводы: ATM+2-CF 30 Вт/м - 40 м (греем одной секцией в две нитки петлей). Подключение: 2 коробки соединительные УВГ 400/230 В, кабельный ввод взрывозащищенный.
Обогревается днище резервуара, а также стенки, при шаге укладки 200 мм высота обогрева 2,2 метра.
Пример 2. Система обогрева трубопроводов и блока входного сепаратора высокого давления С-1:
- Требуемая температура: 15 °С, минимальная температура включения обогрева 5 °С, технологическая температура 30 °С.
- Температура пропарки: 120 °С.
- Материал труб: сталь 09Г2С.
Параметры объекта:
- Трубопровод входа газа с СППК - 2,18 м.
- Трубопровод входа ГЖС - 1,85 м.
- Трубопровод входа метанола - 7,44 м.
- Трубопровод выхода газа - 8,04 м.
- Трубопровод дренажа - 3,10 м.
- Трубопровод выхода жидкости - 17,88 м.
- Сепаратор 1,340х5,2 мм.
Теплоизоляция сепаратора – матами из вспененного каучука, с клеевым слоем для крепления теплоизоляции 40мм без применения устройств для крепления изоляции. Теплоизоляция трубопроводов – быстросъемные теплоизоляционные элементы, цилиндры из минеральной ваты, также предусматриваются боксы/приспособления на всех фасонных деталях трубопроводов (50мм).
Для обогрева применялся взрывозащищенный саморегулирующийся высокотемпературный греющий кабель 45ATM(+)-2CF – 253 м, максимальная рабочая/допустимая температура – 120/200 °С, фторполимерная наружная оболочка. Силовой бронированный кабель, комплект для ввода кабеля в соединительную коробку взрывозащищенный – 11 шт, соединительная коробка взрывозащищенная – 7 шт.
- Номинальная мощность системы обогрева: 11,39 кВт.
- Расчетная мощность системы: 34,16 кВт.
- Колчество фаз питания: 3.
- Номинальный ток системы: 17,3 А.
- Расчетный ток системы обогрева: 52,00 А.
| № | Наименование | Обозначение | Ед. изм. | Кол-во |
|---|---|---|---|---|
| 1. Подсистема обогрева | ||||
| 1.1 | Саморегулирующийся греющий кабель | 45ATM(+)-2CF | м | 253 |
| 1.2 | Комплект для заделки кабеля | SKS | шт | 11 |
| 1.3 | Комплект для заделки кабеля | RS | шт | 2 |
| 1.4 | Силовой кабель (холодный конец) | ВВГнг(А)-LS 3х2,5 | м | 11 |
| 2. Подсистема питания | ||||
| 2.1 | Коробка соединительная | УВГ1776Р21Ф000013-2А | шт | 3 |
| 2.2 | Коробка соединительная | УВГ1776Р21Ф000011-1А | шт | 1 |
| 2.3 | Коробка соединительная | УВГ1776Р21Ф000011-1Б | шт | 2 |
| 2.4 | Коробка соединительная (сепаратор) | УВГ1776Р21Ф000013-1В | шт | 1 |
| 3. Подсистема управления | ||||
| 3.1 | Этикетка: Внимание электрообогрев | шт | 20 | |
| 3.2 | Лента крепежная алюминиевая | GM-7504 | м | 8 |
| 3.3 | Лента крепежная | GL96 | шт | 5 |
| 3.4 | Лента | ТП | м | 50 |
| 3.5 | Кронштейн для крепления коробки | РВ | шт | 7 |
| 3.6 | Устройство для ввода кабеля под ТИ | LEK/U | шт | 11 |
| 3.7 | Хомут | ХЛ-30 | м | 100 |
| 3.8 | Крепежные элементы для хомута | ЗХЛ-3/30 | шт | 42 |
| 3.9 | Металлорукав в ПВХ-изоляции | РЗ ЦП-20 | м | 11 |
| 3.10 | Термоусадочная трубка | ТТУ40/20 | м | 4 |
Полезные статьи
- Рассчитаем требуемую мощность
- Подберем кабель и крепления, подходящий для Вашего объекта
- Порекомендуем удобную систему управления