Niezawodność przemysłowa w ekstremalnie niskich temperaturach: rozwiązania z podgrzewaczami kasetowymi dla zakładów przetwórstwa arktycznego

Projektanci sprzętu w klimacie umiarkowanym zwykle nie myślą o problemach operacyjnych, jakie napotykają zakłady przetwórstwa ropy i gazu w Arktyce. Utrzymywanie temperatur powyżej kluczowych progów jest ważne dla transportu rurociągiem, funkcjonowania zaworów i funkcjonalności oprzyrządowania, nawet gdy temperatura na zewnątrz często spada poniżej minus 40 stopni. W przypadku awarii systemów grzewczych w odległych obszarach wydatki wykraczają poza samą wymianę sprzętu. Wiąże się to również z wstrzymaniem produkcji, narażeniem ludzi i środowiska oraz koniecznością dokonywania awaryjnych napraw w trudno dostępnych miejscach.

Obliczanie obciążenia cieplnego dla zastosowań arktycznych znacznie różni się od obliczania dla zwykłych grzejników przemysłowych. Sprzęt musi nie tylko podnosić temperaturę procesu do poziomu roboczego, ale musi to także robić, przeciwstawiając się ciągłej utracie ciepła do środowiska, które nigdy nie nagrzewa się powyżej temperatur kriogenicznych. Technologie izolacyjne, które dobrze sprawdzają się w regionach o klimacie umiarkowanym, nie są w stanie wytrzymać ogromnych różnic temperatur występujących w Arktyce. Grzejniki kasetowe stosowane w takich sytuacjach muszą być w stanie wytworzyć wystarczającą ilość ciepła, aby zrekompensować te straty i pracować nawet wtedy, gdy są poddawane ciągłym naprężeniom termicznym.


2.jpg

Kruchość materiału jest częstą przyczyną awarii typowych elementów grzejnych podczas bardzo zimnej pogody. Temperatura przejścia-w-kruchość typowych materiałów wskazuje, że części, które są mocne i elastyczne w temperaturze pokojowej, stają się słabe i łamliwe, gdy temperatura spada do minus 40 stopni. Cykle termiczne pomiędzy ciepłem operacyjnym a zimnem polarnym przyspieszają tę degradację poprzez wykorzystanie mechanizmów zmęczeniowych. Inconel 625 i niektóre gatunki stali nierdzewnej z odpowiednią ilością niklu to przykłady specjalistycznych stopów, które są w stanie wytrzymać te mechanizmy awarii i wytrzymują lata, a nie miesiące.

W Arktyce wilgoć może być szczególnie niebezpieczna ze względu na cykl-rozmrażania. Gdy temperatura spada, wilgoć z powietrza przedostająca się do korpusów nagrzewnic lub obudów zacisków zamarza i rozszerza się. Spowoduje to uszkodzenie uszczelek i izolacji elektrycznej. Tworzący się lód może powodować zwarcia lub zwarcia doziemne, które wyłączają systemy grzewcze wtedy, gdy są najbardziej potrzebne. Zastosowanie technologii ceramiki-na-metalu lub specjalnych związków kriogenicznych-do hermetycznego uszczelnienia grzejnika zapobiega przedostawaniu się wilgoci do wnętrza grzejnika, zapewniając bezpieczeństwo użytkowania i pracę nawet przy zmianie wilgotności powietrza.

W przypadku awarii systemu grzewczego stabilność zasilania staje się bardzo ważna dla utrzymania ciągłości produkcji. W Arktyce instalacje na ogół opierają się na mocy generatora lub długich liniach przesyłowych, przy których występują duże zmiany napięcia. Grzejniki kasetowe muszą być w stanie wytrzymać tę zmianę napięcia bez utraty wydajności lub narażania ludzi na niebezpieczeństwo. Niezbyt wysokie moce znamionowe i mocne systemy izolacyjne sprawiają, że chwilowe przepięcia nie spowodują katastrofalnej w skutkach awarii. Posiadanie dodatkowej mocy grzewczej, wynikającej z zastosowania większej liczby grzejników lub większych wymagań, zapewnia pewną swobodę w przypadku spadków mocy lub częściowych awarii systemu.

Instalując rzeczy w obiektach arktycznych, musisz pomyśleć o tym, jak ciężka jest praca w bardzo zimne dni. Technicy mają trudności z delikatnymi pracami związanymi z okablowaniem, gdy noszą nieporęczne rękawice. Dotykając powierzchni metalowych, mogą one stać się niebezpiecznie zimne, co może spowodować odmrożenia podczas pracy nad nimi. Konstrukcja grzejników kasetowych ułatwiająca instalację i wymianę w takich warunkach.-Wyraźne oznaczenia zacisków, mocne odciążenie przewodu prowadzącego i funkcje ułatwiające demontaż.-Skracają czas konserwacji i zwiększają bezpieczeństwo. Prefabrykowane-zespoły grzejników z wbudowanym-okablowaniem i obudowami zacisków zmniejszają ilość pracy wymaganej do wykonania w terenie.

W odległych obiektach w Arktyce, gdzie wizyty serwisowe są drogie i zależą od pogody, monitorowanie i diagnostyka umożliwiają konserwację predykcyjną. Trendy rezystancji izolacji pozwalają określić, czy do wnętrza dostaje się wilgoć lub czy izolacja ulega zniszczeniu, zanim ulegnie uszkodzeniu. Monitoring prądu pozwala wykryć zmiany rezystancji grzałki, które świadczą o starzeniu się elementu lub problemach z połączeniem. Monitorowanie temperatury pozwala sprawdzić, jak dobrze działa system i wykryć problemy, które zaczynają się pojawiać. Te funkcje diagnostyczne, przesyłane do centralnych ośrodków monitorowania drogą satelitarną lub radiową, umożliwiają planowanie konserwacji w sposób jak najlepiej wykorzystujący zasoby i planowanie wizyt serwisowych.

Analiza ekonomiczna systemów grzewczych w Arktyce musi uwzględniać całkowite koszty braku niezawodności. Całkowity koszt posiadania obejmuje m.in. straty w produkcji spowodowane zamarzniętymi rurociągami lub uszkodzonymi instrumentami, zagrożenia dla środowiska wynikające z wycieków lub rozlań oraz dodatkowe wydatki na naprawy awaryjne w odległych obszarach. Wysoce-niezawodne grzejniki kasetowe, wykonane z odpowiednich materiałów i charakteryzujące się jakością wykonania, kosztują więcej, ale zazwyczaj pozwalają zaoszczędzić dużo pieniędzy w ciągu całego okresu eksploatacji dzięki dłuższym okresom międzyobsługowym i mniejszej liczbie awarii.