На обогреваемом узле учёта холодная точка возникает везде, где теплопотери превышают подводимое тепло. Чтобы их избежать, нужны три вещи: каждый элемент блока должен входить в контур обогрева, теплоизоляция должна состоять из секций, которые можно вскрыть для обслуживания без нарушения её непрерывности, а обогрев должен регулироваться по температуре самого продукта. Схема обогрева, которая хорошо работает на прямой трубе, на блоке может оказаться недостаточной: корпус счётчика, крышка фильтра, привод клапана, импульсные линии и дренажи образуют плотный ряд тепловых мостов.
Выбор способа путевого обогрева трубопроводов рассмотрен на отдельной странице, а влияние вязкости на технологию учёта — на странице об узлах учёта тяжёлой нефти. Здесь речь идёт о том, как организовать обогрев в масштабе блока и как регулирование обогрева влияет на результат измерения.
Где на блоке скрываются холодные точки
На коротком участке трубопровода блок учёта собирает множество массивных элементов сложной формы, поэтому риск холодных точек здесь выше, чем на линии, и прорабатывать его нужно поэлементно.
· Корпус счётчика и шейка электроники: Массивный корпус прогревается медленно, а электронику выводят за пределы изоляции, чтобы не перегреть, — между ними образуется тепловой мост.
· Фильтр и газоотделитель: Крышки, корзины и дренажные штуцеры имеют большую поверхность и остывают быстрее всего; к тому же их чаще всего вскрывают.
· Корпуса и приводы арматуры: Корпуса регулирующих и отсечных клапанов нужно обогревать, а приводы и позиционеры должны оставаться в допустимом диапазоне температуры окружающей среды.
· Подключения приборов: Импульсные линии датчиков давления, выступающие защитные гильзы термометров и пробоотборные точки имеют малое сечение и забиваются легче всего.
· Узлы подключения поверочной установки и байпас: Поток через них идёт только во время поверки; в обычном режиме продукт застаивается и может застыть.
· Входной и выходной фланцы блока: Граница между обогревом линии и обогревом блока — место, о котором чаще всего забывают при разделении ответственности.
Способ обогрева: электрический путевой обогрев или рубашка?
Способы обогрева в масштабе блока (качественное сравнение)
Способ | Преимущество на блоке | На что обратить внимание |
Электрический путевой обогрев | Легко повторяет сложные поверхности и мелкие подключения; каждый контур можно измерять и контролировать | Во взрывоопасных зонах учитываются требования серии IEC/IEEE 60079-30; максимальную температуру оболочки кабеля проверяют по продукту и классу зоны |
Паровой или термомасляный спутник | Большая тепловая мощность при наличии теплоносителя на объекте | Конденсатоотводчики и обратные линии занимают место на блоке; отдельная ветка к каждому элементу усложняет компоновку |
Рубашка обогрева счётчика или клапана | Охватывает массивный элемент и выравнивает его температуру; для ряда кориолисовых расходомеров производители предлагают рубашки из двух полукожухов | Пределы давления и температуры рубашки и теплоносителя оценивают вместе с допустимой температурой окружающей среды для электроники |
Трубопровод с рубашкой обогрева | Полная или частичная рубашка даёт высокий и равномерный подвод тепла | Снижает гибкость подключений и обслуживания на блоке; чаще применяется для продуктов с очень высокой рабочей температурой |
На практике на большинстве блоков способы сочетают: корпус счётчика — в рубашке, фильтры и клапаны — с греющим кабелем или нагревательными накладками, мелкие приборные подключения — с тонким кабелем. Главное — чётко определить, к какому контуру относится каждый элемент и по какому параметру этот контур регулируется.
Как регулирование обогрева влияет на измерение
На обогреваемом блоке температура определяет не только текучесть, но и само измерение. Если температура опускается ниже уставки, растёт вязкость: у объёмного счётчика увеличивается перепад давления, у кориолисового ухудшаются и перепад, и работа на малых расходах. Если уставка выше необходимой, плотность падает, та же масса занимает больший объём, а электроника приближается к своим температурным пределам. Поэтому уставку задают не по температуре застывания, а по вязкостно-температурной характеристике продукта и допустимому для счётчика и насоса диапазону вязкости.
Важно и место установки датчика. Датчик рядом с поверхностью нагревателя отключает обогрев слишком рано, пока продукт ещё холодный. Датчик температуры продукта следует отделять от датчика ограничения температуры поверхности нагревателя, а измерение температуры для приведения объёма должно быть независимым от регулирования обогрева и находиться рядом со счётчиком. Следует учитывать и то, что перепады температуры от неравномерного обогрева вокруг счётчика могут влиять на нуль некоторых типов приборов, поэтому установку нуля выполняют после выхода блока на рабочую температуру и её стабилизации.
Баланс между изоляцией и доступом для обслуживания
На блоке непрерывность изоляции постоянно конфликтует с доступом: фильтр нужно чистить, счётчик — поверять, клапан — менять. Несъёмная изоляция повреждается при каждом вмешательстве и возвращается на место не полностью, а со временем это означает новые холодные точки. Поэтому для часто вскрываемых элементов предпочтительны съёмные теплоизоляционные чехлы, фасонные кожухи для фланцев и арматуры и промаркированные точки подключения. Контуры обогрева также разбивают так, чтобы демонтаж одного элемента не требовал обесточивания всего блока.
Холодный пуск, остановы и контроль
Обогреваемый блок проектируют под самые уязвимые режимы. При холодном пуске блок прогревают до включения насоса, и насос не должен запускаться, пока температура продукта не достигнет уставки. При длительных остановах либо поддерживают обогрев, либо опорожняют блок; выбор зависит от продукта, длительности простоя и стоимости энергии. Вывод сигналов низкой и высокой температуры, неисправностей контуров и разрешения на пуск насоса в ПЛК или SCADA исключает незамеченный запуск остывшего блока.
Взрывоопасные зоны и стандарты
Для зон, где возможна взрывоопасная среда, общие требования и испытания электрического резистивного обогрева установлены частью 1 серии IEC/IEEE 60079-30; для невзрывоопасных промышленных зон ту же тему рассматривает IEC/IEEE 62395-1. Какие требования применяются, определяют классификация зон объекта и техническое задание проекта. Если на одном блоке используется несколько способов обогрева, температурный класс и способ регулирования оценивают для каждого отдельно.
Роль TLY Enerji
Для обогреваемых узлов учёта TLY Enerji оказывает инженерную поддержку: выбор и поставку средств измерения, монтаж и пусконаладку счётчиков и датчиков, контроль температур и сигнализации контуров обогрева через ПЛК или SCADA. Кто поставляет саму систему путевого обогрева и где проходит граница между обогревом линии и блока, согласуется в начале проекта.
Исходные данные для проектирования обогреваемого блока
· Вязкостно-температурная характеристика продукта и целевой диапазон температуры учёта
· Минимальная температура окружающей среды, ветровая нагрузка, размещение на открытой площадке или в здании
· Доступные на объекте теплоносители (пар, термомасло) и электроснабжение
· Классификация взрывоопасных зон
· Перечень элементов блока и периодичность их обслуживания
· Сценарии холодного пуска и длительного простоя, возможность опорожнения
Связанные страницы
· Путевой обогрев трубопроводов тяжёлой нефти и мазута: Выбор способа обогрева вдоль линии.
· Блочные узлы учёта битума: Учёт с расходомерами в рубашке при более высоких температурах.
· Блочные узлы учёта тяжёлой нефти: Как вязкость определяет технологию учёта.
· Блочные узлы учёта мазута: Компоновка блока для учёта потребления и приёма-сдачи.
· Перекачка пиролизного масла с подогревом: Пример продукта, где подогрев ограничен термической стабильностью.
Вопросы об узлах учёта с обогревом
Нужно ли обогревать электронику счётчика?
Нет. Электронику не обогревают, а, наоборот, защищают от перегрева. Пока корпус счётчика нагревается, электроника должна оставаться в допустимом изготовителем диапазоне температуры окружающей среды. Если изоляцию нужно довести до электроники, рассматривают варианты с удлинённой шейкой или с выносным электронным блоком.
Как определить уставку обогрева?
Уставку выводят из вязкостно-температурной характеристики продукта, допустимого для счётчика и насоса диапазона вязкости и того, насколько продукт выдерживает высокую температуру. Температура застывания — лишь ориентир нижней границы. Завышенная уставка расходует энергию, снижает плотность и приближает электронику к её температурным пределам.
Можно ли объединить обогрев блока и обогрев линии в одну систему?
Можно, но блоку обычно нужны собственные контуры, так как теплопотери элементов и периодичность их обслуживания отличаются от участков трубопровода. Главное — чётко провести границу: к какому контуру относятся входной и выходной фланцы блока и в чью поставку они входят, нужно зафиксировать письменно в начале проекта.
При длительном простое блок опорожнять или держать в обогреве?
Применяют оба подхода. При коротких прогнозируемых остановах обычно практичнее сохранять обогрев. При длительных опорожнение экономит энергию, но требует блока с уклонами, позволяющими полный дренаж, и времени на прогрев перед повторным пуском.
Когда устанавливать нуль счётчика на обогреваемом блоке?
После того как блок вышел на рабочую температуру, а температура корпуса счётчика и продукта выровнялась. Установка нуля во время прогрева может перенести влияние температурных перепадов в настройку счётчика. Условия и температуру при установке нуля следует записывать.