Η βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου βασίζεται σε ηλεκτρικά και επικοινωνιακά συστήματα σχεδόν σε κάθε στάδιο της εξερεύνησης, της γεώτρησης, της παραγωγής, της επεξεργασίας και της μεταφοράς. Πίσω από αυτά τα συστήματα υπάρχει μια ευρεία γκάμα εξειδικευμένων καλωδίων που έχουν σχεδιαστεί για την παροχή ισχύος, τη μετάδοση σημάτων, τον εξοπλισμό ελέγχου και την υποστήριξη επικοινωνίας.
Σε αντίθεση με τα καλώδια που χρησιμοποιούνται σε συνηθισμένα εμπορικά ή ελαφρά{0}βιομηχανικά περιβάλλοντα, τα καλώδια πετρελαίου και αερίου ενδέχεται να πρέπει να λειτουργούν παρουσία λαδιού, υδρογονανθράκων, χημικών ουσιών, υγρασίας, αλμυρού νερού, θερμότητας, κραδασμών, ηλιακού φωτός και μηχανικής καταπόνησης.
Επομένως, η επιλογή του σωστού καλωδίου δεν είναι απλώς θέμα επιλογής του σωστού μεγέθους αγωγού. Πρέπει να ληφθούν υπόψη η κατασκευή του καλωδίου, η μόνωση, το τζάκετ, η θωράκιση, η μηχανική προστασία, η βαθμολογία θερμοκρασίας και το περιβάλλον εφαρμογής.
Τι είναι τα καλώδια πετρελαίου και αερίου;
Τα καλώδια πετρελαίου και αερίου είναι καλώδια σχεδιασμένα για συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας, ελέγχου, οργάνων ή επικοινωνίας που χρησιμοποιούνται σε εγκαταστάσεις πετρελαίου και φυσικού αερίου.
Ανάλογα με την εφαρμογή, μπορούν να εγκατασταθούν σε:
- Εξέδρες γεώτρησης πετρελαίου και φυσικού αερίου
- Εγκαταστάσεις παραγωγής στην ξηρά
- Υπεράκτιες πλατφόρμες
- Διυλιστήρια
- Πετροχημικά εργοστάσια
- Συστήματα σωληνώσεων
- Αντλιοστάσια
- Συστήματα καταγραφής φρεατίων
- Υποβρύχια συστήματα άντλησης
- Εγκαταστάσεις επεξεργασίας πετρελαίου και φυσικού αερίου
Δεν υπάρχει κανένα σχέδιο καλωδίου που να ταιριάζει σε κάθε εφαρμογή λαδιού και φυσικού αερίου. Ένα καλώδιο που χρησιμοποιείται σε μια υπεράκτια πλατφόρμα μπορεί να έχει πολύ διαφορετικές απαιτήσεις από ένα καλώδιο που είναι εγκατεστημένο μέσα σε μια χερσαία μονάδα επεξεργασίας ή που αναπτύσσεται σε μια πετρελαιοπηγή.
Κοινοί τύποι καλωδίων που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου
1. Καλώδια ρεύματος
Τα καλώδια τροφοδοσίας χρησιμοποιούνται για τη διανομή ηλεκτρικής ενέργειας σε κινητήρες, αντλίες, συμπιεστές, συστήματα ελέγχου, φωτισμό και άλλο εξοπλισμό.
Ανάλογα με το ηλεκτρικό σύστημα, οι εγκαταστάσεις πετρελαίου και φυσικού αερίου ενδέχεται να χρησιμοποιούν καλώδια τροφοδοσίας χαμηλής-, μέσης- ή υψηλής-τάσης.
Τυπικές εκτιμήσεις περιλαμβάνουν:
- Διαβάθμιση τάσης
- Μέγεθος αγωγού
- Διαβάθμιση θερμοκρασίας
- Μονωτικό υλικό
- Αντοχή στη φλόγα
- Αντοχή σε λάδια και χημικά
- Μηχανική προστασία
- Περιβάλλον εγκατάστασης
Μπορούν να επιλεγούν θωρακισμένα καλώδια τροφοδοσίας όπου απαιτείται πρόσθετη μηχανική προστασία.
2. Καλώδια ελέγχου
Τα καλώδια ελέγχου μεταδίδουν ηλεκτρικά σήματα που χρησιμοποιούνται για τη λειτουργία και την παρακολούθηση βιομηχανικού εξοπλισμού.
Μπορούν να βρεθούν σε συστήματα ελέγχου:
- Κινητήρες
- Γοβάκια
- Βαλβίδες
- Διακόπτης
- Εξοπλισμός διεργασίας
- Βιομηχανικά μηχανήματα
Επειδή τα συστήματα ελέγχου μπορεί να περιέχουν πολλά κυκλώματα μέσα στο ίδιο καλώδιο, οι κατασκευές πολλαπλών{0}}πυρήνων είναι κοινές.
Ανάλογα με το περιβάλλον εγκατάστασης, τα καλώδια ελέγχου μπορεί να είναι θωρακισμένα, θωρακισμένα, ανθεκτικά στο λάδι, επιβραδυντικά φλόγας ή σχεδιασμένα για χρήση σε εξωτερικούς χώρους.
3. Καλώδια οργάνων
Τα καλώδια οργάνων χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση σημάτων χαμηλού{0}}επιπέδου μεταξύ οργάνων πεδίου και συστημάτων ελέγχου.
Για παράδειγμα, μπορούν να συνδεθούν:
- Αισθητήρες πίεσης
- Αισθητήρες θερμοκρασίας
- Μετρητές ροής
- Όργανα επιπέδου
- Πομποί
- Εξοπλισμός παρακολούθησης της διαδικασίας
Η ακεραιότητα του σήματος είναι ιδιαίτερα σημαντική για τα συστήματα οργάνων. Οι κατασκευές θωράκισης και συνεστραμμένου ζεύγους-χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μείωση των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών και της ανεπιθύμητης σύζευξης σήματος.
Τα καλώδια οργάνων μπορούν επίσης να σχεδιαστούν με ατομική θωράκιση ζεύγους, συνολική θωράκιση ή και τα δύο, ανάλογα με την εφαρμογή.
4. Καλώδια VFD
Τα καλώδια κίνησης μεταβλητής συχνότητας (VFD) χρησιμοποιούνται μεταξύ ηλεκτροκινητήρων και κινητήρων μεταβλητής συχνότητας.
Τα συστήματα VFD μπορούν να δημιουργήσουν ηλεκτρικό θόρυβο υψηλής συχνότητας και ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Για το λόγο αυτό, τα καλώδια που χρησιμοποιούνται σε αυτά τα συστήματα συνήθως ενσωματώνουν θωράκιση και προσεκτικά σχεδιασμένες διατάξεις γείωσης.
Τα τυπικά χαρακτηριστικά καλωδίου VFD μπορεί να περιλαμβάνουν:
- Πολλαπλοί αγωγοί
- Συμμετρικοί αγωγοί ή αγωγοί γείωσης
- Συνολική θωράκιση
- Ευέλικτη κατασκευή
- Μπουφάν{0}}ανθεκτικό στο λάδι
- Βελτιωμένη ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα
Αυτά τα καλώδια χρησιμοποιούνται ευρέως για αντλίες, συμπιεστές, ανεμιστήρες και άλλο εξοπλισμό με κινητήρα-.
5. Φορητά και ευέλικτα καλώδια τροφοδοσίας
Οι εργασίες πετρελαίου και φυσικού αερίου συχνά περιλαμβάνουν εξοπλισμό που πρέπει να μετακινηθεί, να εγκατασταθεί προσωρινά ή να συνδεθεί σε απαιτητικά εξωτερικά περιβάλλοντα.
Ως εκ τούτου, τα φορητά καλώδια τροφοδοσίας χρησιμοποιούνται για εφαρμογές όπως:
- Εξοπλισμός διάτρησης
- Προσωρινά συστήματα ισχύος
- Βιομηχανικά μηχανήματα
- Γοβάκια
- Φορητός εξοπλισμός
Αυτά τα καλώδια μπορεί να χρειαστεί να αντέχουν επανειλημμένα κάμψη, τριβή, έκθεση σε λάδι, ηλιακό φως, υγρασία και δύσκολες καιρικές συνθήκες.
Η ευελιξία και η μηχανική αντοχή μπορεί να είναι εξίσου σημαντικές με την ηλεκτρική απόδοση.
6. Υπεράκτια και Ναυτικά Καλώδια
Οι υπεράκτιες εγκαταστάσεις πετρελαίου και φυσικού αερίου εισάγουν μια άλλη σειρά προκλήσεων.
Τα καλώδια που είναι εγκατεστημένα σε υπεράκτιες πλατφόρμες, πλοία γεωτρήσεων και άλλες θαλάσσιες εγκαταστάσεις μπορεί να εκτεθούν σε:
- Θαλασσινό νερό
- Υψηλή υγρασία
- UV ακτινοβολία
- Άνεμος και καιρός
- Λάδι και χημικά
- Μηχανική καταπόνηση
- Δόνηση
- Κίνδυνοι πυρκαγιάς
Τα θαλάσσια και υπεράκτια καλώδια επομένως συχνά σχεδιάζονται με πρόσθετες απαιτήσεις για απόδοση φλόγας, χαμηλό καπνό, αντοχή στη διάβρωση, μηχανική προστασία και περιβαλλοντική ανθεκτικότητα.
Ορισμένες εφαρμογές ενδέχεται επίσης να απαιτούν εξειδικευμένη θωράκιση ή αδιάβροχες-κατασκευές.
7. Καλώδια υποβρύχιας αντλίας
Τα υποβρύχια καλώδια αντλιών χρησιμοποιούνται για την παροχή ρεύματος σε αντλίες που είναι εγκατεστημένες σε φρεάτια ή άλλα βυθισμένα περιβάλλοντα.
Αυτά τα καλώδια λειτουργούν υπό συνθήκες που διαφέρουν πολύ από τις συμβατικές εγκαταστάσεις πάνω από-εδάφους.
Ανάλογα με την εφαρμογή, μπορεί να χρειαστεί να αντέχουν:
- Συνεχής έκθεση σε υγρά
- Αυξημένες θερμοκρασίες
- Πίεση
- Πετρέλαιο και υδρογονάνθρακες
- Μηχανική καταπόνηση
- Μακροπρόθεσμη-βύθιση
Επομένως, η κατασκευή του καλωδίου πρέπει να επιλέγεται σύμφωνα με το σύστημα αντλίας, το βάθος εγκατάστασης, τη θερμοκρασία, τη σύνθεση του υγρού και τις ηλεκτρικές απαιτήσεις.
8. Καλώδια Επικοινωνίας
Οι σύγχρονες εγκαταστάσεις πετρελαίου και φυσικού αερίου εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από δίκτυα επικοινωνίας για παρακολούθηση, αυτοματισμό, μετάδοση δεδομένων και τηλεχειρισμό.
Τα συστήματα επικοινωνίας μπορούν να χρησιμοποιούν:
- Χάλκινα καλώδια επικοινωνίας
- Ομοαξονικά καλώδια
- Βιομηχανικά καλώδια Ethernet
- Καλώδια οπτικών ινών
Τα καλώδια οπτικών ινών είναι ιδιαίτερα χρήσιμα όπου οι μεγάλες αποστάσεις μετάδοσης, το υψηλό εύρος ζώνης ή η ατρωσία σε ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές είναι σημαντικές.
Τα καλώδια επικοινωνίας που χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις ενδέχεται επίσης να απαιτούν ενισχυμένη μηχανική και περιβαλλοντική προστασία.
Γιατί οι εφαρμογές πετρελαίου και φυσικού αερίου απαιτούν ειδικά καλώδια;
Το περιβάλλον λειτουργίας είναι ένας από τους κύριους λόγους.
Ένα καλώδιο που είναι εγκατεστημένο σε μια εγκατάσταση πετρελαίου και φυσικού αερίου μπορεί να αντιμετωπίσει πολλές περιβαλλοντικές καταπονήσεις ταυτόχρονα.
Έκθεση σε πετρέλαιο και υδρογονάνθρακες
Το λάδι, τα καύσιμα, οι υδρογονάνθρακες και οι ουσίες με βάση το πετρέλαιο-μπορεί να επηρεάσουν ορισμένα υλικά μόνωσης και μανδύα.
Επομένως, το εξωτερικό τζάκετ πρέπει να είναι συμβατό με τα αναμενόμενα χημικά και υγρά.
Χημική Έκθεση
Οι εγκαταστάσεις πετρελαίου και αερίου ενδέχεται να περιέχουν οξέα, διαλύτες, διαβρωτικά χημικά και άλλες επιθετικές ουσίες.
Τα υλικά καλωδίων θα πρέπει να επιλέγονται σύμφωνα με το πραγματικό χημικό περιβάλλον αντί να βασίζονται σε μια γενική "βιομηχανική" βαθμολογία.
Υψηλές και Χαμηλές Θερμοκρασίες
Τα καλώδια μπορούν να εκτεθούν σε υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας, ζεστό εξοπλισμό, ηλιακό φως ή χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος.
Τόσο η μόνωση όσο και το χιτώνιο πρέπει να διατηρούν τις απαιτούμενες μηχανικές και ηλεκτρικές τους ιδιότητες εντός του αναμενόμενου εύρους θερμοκρασίας.
Νερό και αλμυρό νερό
Οι υπεράκτιες εγκαταστάσεις μπορούν να εκθέσουν τα καλώδια σε συνεχή υγρασία, βροχή, ψεκασμό και αλμυρό νερό.
Η αντοχή στο νερό και η αντοχή στη διάβρωση γίνονται ιδιαίτερα σημαντικά σε θαλάσσια περιβάλλοντα.
Μηχανική καταπόνηση
Τα καλώδια μπορούν να αντιμετωπίσουν:
- Δυνάμεις έλξης
- Κάμψη
- Δόνηση
- Τριβή
- Σύγκρουση
- Συντριπτικός
Μπορούν να χρησιμοποιηθούν πανοπλίες, πλεξούδες, ειδικά μπουφάν και εύκαμπτες κατασκευές ανάλογα με τις συνθήκες εγκατάστασης.
Φωτιά και Καπνός
Η πυρασφάλεια είναι ένα άλλο σημαντικό ζήτημα στις εγκαταστάσεις πετρελαίου και φυσικού αερίου.
Ανάλογα με τις απαιτήσεις του έργου, τα καλώδια μπορεί να χρειαστεί να παρέχουν επιβράδυνση φλόγας, αντοχή στη φωτιά, χαμηλή εκπομπή καπνού ή μειωμένα χαρακτηριστικά αλογόνου.
Οι ακριβείς απαιτήσεις εξαρτώνται από τα ισχύοντα πρότυπα, τις προδιαγραφές του έργου και το περιβάλλον εγκατάστασης.
Πού χρησιμοποιούνται τα καλώδια πετρελαίου και αερίου;
Καλώδια πετρελαίου και αερίου μπορούν να βρεθούν σε όλη τη βιομηχανία.
Συστήματα γεώτρησης
Οι εγκαταστάσεις γεώτρησης χρησιμοποιούν ισχύ, έλεγχο, όργανα, επικοινωνία και εύκαμπτα καλώδια για τη λειτουργία και την παρακολούθηση του εξοπλισμού γεώτρησης.
Συστήματα πετρελαιοειδών και Downhole
Οι εφαρμογές Downhole μπορεί να απαιτούν εξειδικευμένα καλώδια ικανά να λειτουργούν υπό υψηλή θερμοκρασία, πίεση και έκθεση σε υγρά πηγαδιών.
Υπεράκτιες Πλατφόρμες
Οι υπεράκτιες εγκαταστάσεις απαιτούν καλώδια ικανά να χειρίζονται θαλάσσια περιβάλλοντα, συμπεριλαμβανομένων απαιτήσεων που σχετίζονται με το αλμυρό νερό, την υγρασία, την έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία, τους κραδασμούς και τη φωτιά-.
Διυλιστήρια και Πετροχημικά Εργοστάσια
Τα διυλιστήρια περιέχουν μεγάλο αριθμό κινητήρων, αντλιών, βαλβίδων, αισθητήρων, συστημάτων ελέγχου και δικτύων επικοινωνίας.
Ως εκ τούτου, τα καλώδια τροφοδοσίας, ελέγχου, οργάνων και βιομηχανικών επικοινωνιών χρησιμοποιούνται ευρέως.
Σωληνώσεις και Αντλιοστάσια
Τα συστήματα σωληνώσεων χρησιμοποιούν ηλεκτρική και επικοινωνιακή υποδομή για συστήματα άντλησης, παρακολούθησης, οργάνων, ελέγχου και ασφάλειας.
Πώς να επιλέξετε το σωστό καλώδιο πετρελαίου και αερίου;
Το σωστό καλώδιο θα πρέπει να επιλέγεται σύμφωνα με την πραγματική εφαρμογή και όχι απλώς να επιλέγετε ένα καλώδιο με την ένδειξη "πετρέλαιο & αέριο".
Σημαντικοί παράγοντες περιλαμβάνουν:
1. Εφαρμογή
Προσδιορίστε εάν το καλώδιο θα χρησιμοποιηθεί για τροφοδοσία, έλεγχο, όργανα, επικοινωνία, διάτρηση, άντληση ή άλλο σκοπό.
2. Τάση και Ηλεκτρικές Απαιτήσεις
Λάβετε υπόψη την ονομαστική τάση, τη χωρητικότητα ρεύματος, το μέγεθος του αγωγού, τη συχνότητα και τις απαιτήσεις γείωσης.
3. Περιβάλλον Εγκατάστασης
Προσδιορίστε εάν το καλώδιο θα εγκατασταθεί σε εσωτερικούς, εξωτερικούς χώρους, υπόγεια, υπεράκτια, υποβρύχια, σε επικίνδυνη περιοχή ή σε οπή.
4. Θερμοκρασία
Ελέγξτε τόσο την ελάχιστη όσο και τη μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας.
5. Χημική Έκθεση
Προσδιορίστε τα λάδια, τους υδρογονάνθρακες, τις χημικές ουσίες και άλλες ουσίες που μπορεί να έρθουν σε επαφή με το καλώδιο.
6. Μηχανικές Απαιτήσεις
Σκεφτείτε την κάμψη, τη δόνηση, το τράβηγμα, τη σύνθλιψη, την κρούση και την τριβή.
7. Θωράκιση και γείωση
Για εφαρμογές οργάνων, επικοινωνίας και VFD, η θωράκιση και η γείωση μπορεί να είναι κρίσιμες για τη διατήρηση της ποιότητας του σήματος και τον έλεγχο των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών.
8. Απόδοση πυρκαγιάς
Ανάλογα με το έργο, μπορεί να χρειαστεί να ληφθούν υπόψη οι απαιτήσεις επιβράδυνσης φλόγας, αντοχής στη φωτιά, εκπομπής καπνού και αλογόνου.
9. Ισχύοντα Πρότυπα
Οι απαιτήσεις καλωδίων μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τη χώρα, τον κλάδο, τη μέθοδο εγκατάστασης και τις προδιαγραφές του έργου. Οι ισχύουσες απαιτήσεις IEC, UL, NEC, IEEE, API, ναυτιλίας ή άλλου έργου-θα πρέπει να επιβεβαιωθούν πριν από την επιλογή του καλωδίου.