張彥朋

(海洋石油工程股份有限公司， 上海200335)

海洋石油平臺(tái)電伴熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張彥朋

(海洋石油工程股份有限公司， 上海200335)

海洋平臺(tái)上為了給設(shè)備和管線進(jìn)行溫度的加熱和維持溫度，尤其是在較冷甚至寒冷的環(huán)境下，合理地設(shè)計(jì)電伴熱系統(tǒng)很有必要。通過(guò)對(duì)儀表管線參數(shù)的分析，利用考慮管線或罐體的外徑尺寸、材料、維持溫度和長(zhǎng)度等信息，計(jì)算出伴熱帶回路數(shù)和伴熱長(zhǎng)度，完成電伴熱的設(shè)計(jì)。

海洋平臺(tái)；電伴熱；計(jì)算；設(shè)計(jì)

0 引言

電伴熱系統(tǒng)在海洋平臺(tái)上的應(yīng)用比較多，其技術(shù)成熟，可靠性高。海上油氣田開(kāi)發(fā)工程的電伴熱系統(tǒng)主要作用是：防止工藝生產(chǎn)設(shè)施和生活設(shè)施的各種油管線、排污管線、水管線和部分放空管線、閥門(mén)和容器等凍結(jié)而提供溫度的加熱和維持溫度的系統(tǒng)。

1 設(shè)計(jì)思路

海洋石油平臺(tái)在保障生產(chǎn)和保障平臺(tái)上員工的日常生活方面，需要設(shè)置電伴熱系統(tǒng)。有許多管線和設(shè)備需要電伴熱。比如燃油管線，在低溫狀態(tài)下燃油容易凝結(jié)，缺乏活性，不利于輸送，燃油流速放緩時(shí)，可導(dǎo)致管線的壓力增大，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致設(shè)備損壞。再比如淡水系統(tǒng)，在寒冷的季節(jié)會(huì)發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，尤其是靠近管壁的位置，結(jié)冰后導(dǎo)致管內(nèi)壁流水直徑變小，進(jìn)而影響流速，會(huì)直接影響正常的生產(chǎn)和生活用水供應(yīng)。

針對(duì)不同的地理區(qū)域，對(duì)電伴熱的需求也不一樣，甚至差別很大。比如我國(guó)的渤海區(qū)域與南海區(qū)域，因?yàn)闅夂驐l件不一樣，南海區(qū)域沒(méi)有寒冷季節(jié)，而渤海區(qū)域在冬季會(huì)結(jié)較厚的冰。我國(guó)東海區(qū)域則處于南海和渤海之間，在寒冷季節(jié)既不會(huì)像渤海那樣很冷，也不會(huì)像南海那樣常年保持在較高的溫度水平，這就決定了東海區(qū)域海洋平臺(tái)電伴熱系統(tǒng)的容量比渤海區(qū)域的同等規(guī)模的平臺(tái)的小，又比南海區(qū)域的大一些。

對(duì)于管線，首先要根據(jù)管線儀表圖圖紙對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行梳理，例如燃油系統(tǒng)、淡水系統(tǒng)、海水系統(tǒng)等，將每個(gè)系統(tǒng)的管線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)標(biāo)出管線的外徑尺寸、材料、維持溫度，在三維模型中查看管線的位置坐標(biāo)，并抽取數(shù)據(jù)計(jì)算管線的長(zhǎng)度。

對(duì)于設(shè)備橇塊，需要根據(jù)管線儀表圖得知其保溫伴熱的溫度，這部分的伴熱常見(jiàn)做法是由設(shè)備廠家直接負(fù)責(zé)完成，但廠家需要提供電伴熱三維布置圖、電伴熱計(jì)算書(shū)、電伴熱回路數(shù)和每一路的耗電功率等信息。

計(jì)算時(shí)，主要計(jì)算管線的電伴熱。常用的軟件有賽盟公司的Computrace VT和濱特爾公司的Tracecalc，它們的計(jì)算原理基本一致，主要區(qū)別是各自根據(jù)自己的產(chǎn)品樣本數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)者在選型計(jì)算時(shí)只能選擇各自廠家的產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)電伴熱時(shí)，只需根據(jù)廠家確定的電伴熱就可以用該廠家的軟件進(jìn)行電伴熱計(jì)算設(shè)計(jì)。電伴熱系統(tǒng)的電源采用AC 220 V電源，由電源連接組件、電伴熱帶、二通或三通組件、溫控器、伴熱帶尾端、綁扎帶、電伴熱帶標(biāo)簽和保溫層以及防潮外皮組成。

2 設(shè)計(jì)方法

根據(jù)所選擇的濱特爾公司子品牌瑞侃的電伴熱產(chǎn)品，使用濱特爾的計(jì)算軟件。針對(duì)每一個(gè)新項(xiàng)目，需先在軟件中新建一個(gè)工程項(xiàng)目，并設(shè)置項(xiàng)目名，默認(rèn)狀態(tài)下是project 1。

View by選項(xiàng)中選擇line groups；Basic選項(xiàng)卡默認(rèn)狀態(tài)下有個(gè)管線new line(001)，可修改目標(biāo)管線名，即在Basic選項(xiàng)卡中l(wèi)ine ID內(nèi)輸入管線名稱(chēng)，如2”-DO-35193-A2BZ-HT05。管線線徑、系統(tǒng)、材料、維持溫度等信息都可從名稱(chēng)知曉，但這不利于設(shè)計(jì)電伴熱單線圖，因?yàn)閱尉€圖需標(biāo)出電纜號(hào)，而這個(gè)名稱(chēng)較長(zhǎng)。建議給管線一個(gè)位號(hào)，假定管線就是設(shè)備，由于每一段伴熱管線都有電源接線盒，供電的電纜鋪設(shè)到該接線盒，因此命名管線時(shí)可按EDIS規(guī)范命名為WHPA-DO-001，Section NO是為了區(qū)分管線，可再進(jìn)行修改。

Setup菜單可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修改，采用米制單位。選擇管線材質(zhì)的類(lèi)型可輸入管線外經(jīng)、長(zhǎng)度；在絕緣材料類(lèi)型里選擇管線的絕緣材料，輸入絕緣材料厚度；再輸入維持溫度、環(huán)境溫度、最大操作溫度等；電源選項(xiàng)里選擇電伴熱回路供電電壓、單相或三相供電系統(tǒng)、斷路器最大電流等。

Reference選項(xiàng)卡下可標(biāo)出該管線所在的區(qū)域、流體介質(zhì)類(lèi)型、參考圖紙、室內(nèi)室外、風(fēng)速、有無(wú)易爆化學(xué)品、初始溫度、熱損耗系數(shù)等，此外還可記錄一些注釋信息。Area Class 選項(xiàng)卡可選擇該管線所在位置的危險(xiǎn)區(qū)域等。

重復(fù)以上步驟輸入所有管線的參數(shù)數(shù)據(jù)。

3 設(shè)計(jì)結(jié)果

通過(guò)菜單欄的Reports菜單不僅可以得到管線的電伴熱報(bào)告，還可以得到管線電伴熱的材料表。電伴熱報(bào)告類(lèi)型可以選擇單根管線詳細(xì)報(bào)告和全部管線列表總結(jié)報(bào)告2種，報(bào)告中的功率在做單線圖時(shí)會(huì)用到。

電伴熱計(jì)算完成后，可以著手做電伴熱單線圖。對(duì)于生產(chǎn)平臺(tái)，分正常電伴熱和應(yīng)急電伴熱2種，劃分方法按正常生產(chǎn)工況和應(yīng)急工況劃分。對(duì)于設(shè)備也可根據(jù)主電源來(lái)源劃分，主電源為正常配電盤(pán)的劃分至正常電伴熱系統(tǒng)中，主電源為應(yīng)急配電板的劃分至應(yīng)急電伴熱系統(tǒng)中。所有伴熱回路均需要安裝接地故障保護(hù)裝置，在所有防凍和保溫的伴熱回路中建議使用溫控器，所有被伴熱管線必須做保溫層，所有電伴熱設(shè)備和管線需要標(biāo)注電伴熱消耗功率以及電伴熱布置位置。公共報(bào)警信號(hào)輸出至中控系統(tǒng)。串接的伴熱回路內(nèi)不需要供電電纜，伴熱帶允許通過(guò)兩通或三通接頭串接分段的伴熱帶。電伴熱的供電電纜號(hào)根據(jù)位號(hào)設(shè)計(jì)，以示區(qū)別。

4 總結(jié)

電伴熱系統(tǒng)能夠保證平臺(tái)上各種設(shè)備和管線在良好的狀態(tài)下運(yùn)行，而不受低溫或者冷凍影響，這對(duì)于保障平臺(tái)正常的生產(chǎn)和生活具有重要作用?，F(xiàn)階段渤海地區(qū)和東海地區(qū)的海洋平臺(tái)都配有電伴熱系統(tǒng)，整體運(yùn)行情況良好，在寒冷季節(jié)發(fā)揮了積極保障作用。電伴熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理全面，會(huì)影響到整個(gè)平臺(tái)的生產(chǎn)以及平臺(tái)人員的生活，在這方面的設(shè)計(jì)研究將持續(xù)下去。

[1] CCS.鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范(2009)：第4分冊(cè)[S].北京:人民交通出版社,2009.

[2] 中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司，中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司，中國(guó)造船工程學(xué)會(huì).船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)：電氣分冊(cè)[M].3版.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2013.

Heat Tracing System Design of Offshore Oil Platform

ZHANG Yanpeng

(Offshore Oil Engineering CO., Ltd., Shanghai 200335, China)

In order to maintain the temperature of the equipment and pipelines on the offshore platform, it is necessary to design the electric heat tracing system, especially in the cold environment. Based on the analysis of the parameters of the pipeline, considering the size of the outer diameter, the material, the maintaining temperature and the length of the pipeline, the number of loops and the length of the heat tracing are calculated out and the heat tracing system design is finished.

offshore platform; heat tracing; calculation; design

張彥朋(1980-)，男，工程師， 主要從事海洋工程電氣設(shè)計(jì)工作。

1000-3878(2017)01-0065-02

P752

A