«Арктик СПГ-2» – это крупнотоннажный проект на Утреннем месторождении на Гыданском полуострове Ямало-Ненецкого автономного округа известной газодобывающей компании «НОВАТЭК». В строительстве уникального объекта участвовало более 100 российских производителей. Созданные ими решения специально для проекта не имеют мировых аналогов. В их числе – системы электрообогрева.
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 поддержания в резервуаре СПГ – около –163 °С. Продукт не контактирует с бетонной стеной напрямую: между ними находится несколько слоёв теплоизоляции из различных материалов и первичный барьер из нержавеющей стали (мембрана с рёбрами жёсткости). Но при этом необходимо постоянное поддержание температуры на границе «бетон-изоляция» для предотвращения деградации бетона (вплоть до разрушения:
Эта задача была выполнена с помощью систем обогрева на основе электрических нагревательных кабелей «Термо Нова» (до 2024 года – «Термон Евразия»).
Безопасное хранение готовой продукции – СПГ – напрямую зависит от качественно выполненного проектирования и исполнения термоизоляционных слоёв. В связи с этим конструктивное исполнение резервуаров потребовало применение анализа методом конечных элементов (Finite Element Analysis, FEA-анализ) для обоснования работоспособности системы электрообогрева. И если типовые расчёты 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 (воздействие отрицательных температур продукта).
Помимо этого, проектом предусматривался расчёт системы в четырёх режимах эксплуатации:
Как следует из текста выше, 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. Для снятия показаний применялись контроллеры российского производства, специально предназначенные для этой технологии измерений и имеющие сертификат низковольтного оборудования.
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.
В местах подключения нагревательного кабеля использованы взрывозащищённые 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 специалисты применили специальный гофрорукав с продольным разрезом и специальными кабельными вводами.
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 длиной более 11 метров.
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.
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, 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.
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.