Оборудование ОВЕН для систем обогрева нефте- и газопроводов

Необходимость обогрева трубопровода

Большинство нефтяных и газовых месторождений в России находится в северных регионах, где температура опускается до –50 °С, а теплый сезон, когда температура выше 0 °С, продолжается не более одного месяца в году. При таких климатических условиях повышается вязкость сырой нефти и нефтепродуктов, что затрудняет перекачивание продукта и сильно повышает расходы на производственный процесс.

Последствия увеличенной вязкости продукта:

• уменьшаются объемы перекачиваемой нефти;
• для перекачивания нефтепродуктов высокой вязкости нужны насосы на несколько типоразмеров больше;
• ускоряются износ и старение всей системы перекачки;
• риск полного останова производства.

Обогрев трубопровода позволяет уменьшить вероятность всех вышеперечисленных рисков и обеспечить бесперебойный технологический процесс вне зависимости от погодных условий.

Взрывобезопасность системы

Нефтепродукты являются пожаро- и взрывоопасными средами. Наиболее опасная ситуация возникает при переходе части нефти в парообразное состояние, например когда емкость не до конца заполнена. Такая смесь может воспламениться от незначительного источника горения (искры), а из-за мгновенного нарастания давления возможны взрыв и быстрое распространение пожара. Если же энергии искры будет недостаточно, то взрыва не произойдет.

Постоянное удерживание энергии вероятной искры на уровне, недостаточном для воспламенения взрывоопасной смеси, достигается ограничением напряжения, тока, емкости и индуктивности в электрической цепи «датчик-прибор». Для этих целей в ассортименте компании ОВЕН предназначены активный искробарьер ОВЕН НПТ-1К.Ех и пассивный искробарьер ОВЕН ИСКРА-АТ.03.

Датчики температуры ОВЕН в системе обогрева

Рассмотрим применение датчиков температуры и нормирующих преобразователей в системе обогрева трубопроводов, позволяющих контролировать температуру и вязкость нефти и нефтепродуктов при перекачке.

Система обогрева трубопровода греющим кабелем представлена на рис. 1. Данное решение позволяет контролировать температуру локально на каждом отдельном участке. При этом исключается перегрев трубы, который может привести к потере свойств перекачиваемого продукта.

Рис. 1. Общие принципы построения системы обогрева трубопровода

Греющий кабель размещается вдоль трубопровода, под системой теплоизоляции. Для контроля температуры поверхности трубопроводов используются «искробезопасные» датчики: накладные термосопротивления ДТС224 Exia и гибкие термопары на основе КТМС — с кабельным выводом ДТПКхх4 Exia и коммутационной головкой ДТПКхх5 Exia. Благодаря надежности конструкции монтажной части и ее диаметру от 1,5 мм такие датчики можно изогнуть и прикрепить к трубопроводу хомутами или даже навить на трубопровод.

В номенклатуре компании ОВЕН есть датчики как с выходным сигналом «сопротивление», «милливольты», так и с унифицированным сигналом 4–20 мА. Выходной сигнал с датчика температуры передается на контроллер в шкаф управления.

Нормирующие преобразователи ОВЕН для согласования сигналов

Распространенная техническая сложность — это согласование разных уровней автоматизации: необходимо согласовать выходной сигнал датчика температуры с контроллером.

Большинство контроллеров работает с нормированным сигналом типа токовая петля (0)4–20 мА и сигналом по напряжению 0–10 В и не имеют специального входа для термосопротивлений (РТ100, 50М и т. д.).

В таких случаях для согласования уровней автоматизации используются нормирующие преобразователи сигналов термометров сопротивлений и термопар в унифицированные сигналы тока и напряжения: 4–20 мА, 0–20 мА, 0–5 мА, 0–10 В, 0–5 В, 2–10 В.

Как правило, такие преобразователи бывают двух типов: в DIN-исполнении и встраиваемые в головку датчика. У ОВЕН это, соответственно, НПТ-1К.Ех (маркировка взрывозащиты [Ex ia Ga] IIC) и НПТ-3.Ех (маркировка взрыво­защиты 0 Ex ia IIC «T6…Т4» Ga) (рис. 2).

Рис. 2. Согласование сигналов разных уровней автоматизации

Как выбрать нормирующий преобразователь

В первую очередь, необходимо выбирать оборудование с сертификатом средств измерения. Все нормирующие преобразователи ОВЕН НПТ имеют сертификаты типа средств измерений (СИ). Выбор исполнения зависит от конкретной системы обогрева и протяженности трубопровода.

Нормирующий преобразователь НПТ-1К.Ех (рис. 3) подходит для трубопроводов протяженностью не более 200–300 м. Он устанавливается в шкафу управления. НПТ-1К.Ех также является активным барьером искрозащиты, поэтому его применение обеспечивает взрывозащиту цепи.

Рис. 3. Нормирующие преобразователи НПТ-1К.Ех и НПТ-3.Ех

НПТ-3.Ех (рис. 3) применяют для линий протяженностью более 300 м. Как мы упоминали выше, можно использовать накладной термодатчик сразу с выходным сигналом 4–20 мА. Внутрь головки датчика устанавливается нормирующий преобразователь в исполнении «таблетка». Для применения в опасных зонах и сенсор, и преобразователь должны быть искро­безопасными.

Искробезопасный НПТ-3.Ех преобразует милливольты от сенсора в токовый сигнал 4–20 мА. К контроллеру такой сигнал должен также подключаться через искробарьер, установленный во взрывобезопасной зоне. Искробарьер может быть как активным (ОВЕН НПТ-1К.Ех), так и пассивным (ОВЕН ИСКРА-ХХ.03).

Заключение

Нормирующие преобразователи ОВЕН, применяемые в системе обогрева трубопроводов греющим кабелем, успешно решают задачи унификации и согласования сигналов в системе и их усиления. Доступны и компоненты для автоматизации этого процесса, которые можно установить как во взрыво­опасной зоне (датчики температуры и нормирующие преобразователи НПТ-3.Ех), так и во взрывобезопасной (искробарьеры НПТ-1К.Ех и ИСКРА). Такое комплексное решение позволяет защитить опасные объекты от пожаров и взрывов, как того требуют проверяющие органы, нормативные документы и забота о безопасности.