В статье представлен опыт проектирования и реализации систем электрообогрева компании «Термо Нова». Специально для «Арктик СПГ-2» были разработаны и установлены системы обогрева резервуаров хранения СПГ на основе электрических нагревательных кабелей параллельного сопротивления постоянной мощности и оптоволоконных линейных датчиков, выполнено конечно-элементное моделирование для четырех режимов эксплуатации. В статье приведено описание силового и управляющего оборудования, а также особенности монтажа в условиях блочно-модульного исполнения. Реализованные решения не имеют мировых аналогов.
ООО «Термо-Нова», г. Москва
«Арктик СПГ-2» – это крупнотоннажный проект на Утреннем месторождении (Гыданский полуостров Ямало-Ненецкого автономного округа) известной газодобывающей компании «НОВАТЭК». В строительстве уникального объекта участвовало более 100 российских производителей. Специально для проекта ими созданы уникальные технологии и продукты. В их числе – системы электрообогрева.
Задача поддержания термостабильности бетонных резервуаров
Завод по производству сжиженного природного газа «Арктик СПГ-2» представляет собой три технологические линии на основаниях гравитационного типа (ОГТ) общей мощностью 19,8 млн тонн в год. Внутреннее пространство ОГТ представляет собой резервуары для хранения сжиженного природного газа и газового конденсата – бетонные конструкции с многослойной изоляцией. Температура продукта в резервуаре СПГ – около –163 °C. Продукт не контактирует с бетонной стеной напрямую: между ними находится несколько слоев теплоизоляции из различных материалов и первичный барьер из нержавеющей стали (мембрана с ребрами жесткости). Но при этом необходимо постоянное поддержание температуры на границе «бетон – изоляция» для предотвращения деградации бетона (вплоть до разрушения):
- для всех стен и основания резервуара – не ниже +3 °C;
- для верхней плиты – не ниже –25 °C.
Эта задача была выполнена с помощью систем обогрева на основе электрических нагревательных кабелей «Термо Нова» (до 2024 года – «Термон Евразия»).
Конечно-элементное моделирование
Безопасное хранение готовой продукции – СПГ – напрямую зависит от качественно выполненного проектирования и исполнения термоизоляционных слоев. В связи с этим конструктивное исполнение резервуаров потребовало применения анализа методом конечных элементов (future element analysis, FEA-анализ) для обоснования работоспособности системы электрообогрева. И если типовые расчеты теплопотерь, например, трубопровода можно достаточно просто рассчитать по известным формулам, то для резервуаров «Арктик СПГ-2» необходимо было учитывать все слои «пирога» изоляционных материалов и факторы воздействия как с внешней стороны (окружающей среды), так и с внутренней стороны (отрицательные температуры продукта).
Помимо этого, проектом предусматривался расчет системы в четырех режимах эксплуатации (рис. 1–4):
- нормальные условия – полная работа системы обогрева; температура бетона поддерживается в заданных пределах;
- отключение 50 % электрообогрева. Расчет показал, что оставшейся мощности достаточно для поддержания требуемой температуры;
- нормальные условия с отказом первичного барьера. Система обогрева компенсирует дополнительные теплопотери;
- охлаждение после нормальных условий. Моделирование показало, что при полном отключении обогрева остывание бетона от +5 до –5 °C занимает 300–400 часов за счет тепловой инерции и изоляции.
Рис. 1. Температурный профиль для нормальных условий эксплуатации
Рис. 2. Температурный профиль для условий с отключением половины электрообогрева
Рис. 3. Температурный профиль для нормальных условий эксплуатации с отказом первичного барьера
Рис. 4. Охлаждение после нормальных условий эксплуатации
Архитектура системы распределенного обогрева с шагом контроля 1 м
Как следует из сказанного, контроль температуры бетонной плиты – критически важная задача для проекта. Инженеры компании предложили использовать распределенные датчики температуры на основе волоконно-оптического кабеля вместо точечных датчиков. Такое решение позволило отслеживать любые температурные изменения, фиксировать возможные утечки СПГ.
Согласно проекту, каркас резервуаров был залит бетоном с предварительно установленными стальными трубками. В одну часть трубок был смонтирован нагревательный кабель параллельного сопротивления постоянной мощности (после локализации – «Контур-ПР») с удельной выходной мощностью 41 Вт/м при номинальном напряжении 400 В переменного тока. В другую часть был протянут волоконно-оптический кабель для измерения температуры бетона с дискретностью 1 метр и передачи информации (рис. 5). Для снятия показаний применялись контроллеры российского производства, специально предназначенные для этой технологии измерений и имеющие сертификат низковольтного оборудования.
Рис. 5. Распределенный датчик температуры и нагревательный кабель в трубках: фото с объекта
Для протяжки использовались тросы-лидеры, кабельные чулки и компенсаторы вращения – знакомые кабельщикам приспособления. А вот к особенностям монтажа можно отнести отсутствие фиксации кабеля внутри трубок. Для проекта был разработан специальный кабельный ввод, который позволял зафиксировать нагревательный кабель на выходе и обеспечить таким образом механическую защиту концевой заделки нагревательного кабеля (рис. 6).
Рис. 6. Пример чертежа установки нагревательного кабеля, где 1 – металлорукав; 2 – кабельный элемент для заделки нагревательного кабеля; 3 – переходник; 4 – фитинг с внутренней резьбой для присоединения металлорукава; 5 – заглушка с внутренней резьбой М25 x 1,5; 6 – кабельный ввод для небронированного кабеля; 7 – уплотнение под нагревательный кабель
В местах подключения нагревательного кабеля использованы взрывозащищенные коробки из нержавеющей стали. Сложнее было реализовать защиту оптоволоконного кабеля, потому что он каждый раз переходил из одной трубки в другую. Сразу установить на него защиту было невозможно, только после протяжки. Поэтому была использована специальная гофрированная труба с продольным замком и специальными кабельными вводами.
Подсистема питания и управления
В рамках проекта для каждой платформы были поставлены два шкафа управления.
Шкаф управления принимает данные от распределенных датчиков температуры, анализирует, генерирует сигнал на включение/выключение, который передает в распределительную панель электрообогрева (рис. 7) длиной более 11 метров. Характеристики распределительной панели указаны в табл. 1. От одной такой панели запитаны нагревательные кабели одного резервуара. При понижении температуры в какой-либо точке резервуара система дает управляющий сигнал на включение контакторов силовых цепей, расположенных в распределительной панели электрообогрева, что приводит к включению обогрева на указанном участке.
Рис. 7. Распределительная панель электрообогрева
Таблица 1. Характеристики распределительной панели электрообогрева
Связь распределительной панели электрообогрева с СУРЭ осуществляется по промышленному протоколу МЭК 61850, что является еще одной особенностью проекта, поскольку в типовых проектах электрообогрева для передачи данных используются протоколы Modbus RTU или Modbus ТСР/IP.
Шкаф управления оснащен панелью визуализации (рис. 8), которая отображает текущую максимальную и минимальную температуры по каждой стене, номер трубки с этой температурой, состояние линий, контакторов и выключателей. Данные могут отображаться в формате термограммы – в виде точек разного цвета, аппроксимированных на единой плоскости и позволяющих видеть, как меняется температура в разных частях резервуара. Также данные из шкафа управления передаются в вышестоящую систему.
Рис. 8. Панель визуализации: варианты отображения информации
Заключение
Проект, реализованный для СПГ-объекта в Арктике, занял более двух лет. Первая платформа, о которой рассказано в статье, была запущена в декабре 2023 года. Вторая платформа – в мае 2025 года. Третья находится в работе. Таких проектов в мире не осуществляли, поэтому инженерам пришлось разрабатывать не только общую концепцию, но и оригинальные решения для разных этапов, включая особенности монтажа кабеля и сам нагревательный кабель. Например, специальное исполнение нагревательного кабеля параллельного сопротивления «Контур-ПР» с выходной мощностью 41 Вт/м при напряжении 400 В прошло сертификацию и позже было запущено в серию.
В заключение отметим, что обогрев бетонных конструкций – только часть проекта, выполненного «Термо Нова» на данном объекте. Всего на «Арктик СПГ-2» компания поставила около 590 км нагревательных кабелей (саморегулирующихся, предельной мощности, постоянной мощности), а также секции на основе нагревательных кабелей с минеральной изоляцией, решив задачу не только обогрева бетонных резервуаров, но и защиты от замерзания технологических трубопроводов.
Опубликовано в журнале «ИСУП» № 1(121)_2026
ООО «Термо-Нова», г. Москва,
тел.: +7 (495) 411-7038,
эл. почта: inboxtermo-nova.ru
Иллюстрации предоставлены ООО «Термо-Нова»
_big.jpg'); "2(116)_small.jpg")
