Рациональное использование тепловой энергии — необходимый фактор эффективной работы современного производства. В снижении тепловых потерь промышленного оборудования и теплоизолируемых трубопроводов главную роль играет тепловая изоляция, обеспечивающая принципиальную возможность проведения высоко- и низкотемпературных технологических процессов при оптимальном потреблении топливно-энергетических ресурсов.

В результате проведенных исследований промышленной теплоизоляции на действующем производстве выяснилось, что высокие сверхнормативные потери тепла обусловлены как неудовлетворительным техническим состоянием теплоизоляционных конструкций оборудования и трубопроводов, так и возросшими требованиями к теплотехнической эффективности теплоизоляции, определяемые на сегодняшний день СНиП 41−03−2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

Реально сэкономить топливно-энергетические ресурсы в промышленности можно за счет своевременного ремонта тепловой изоляции действующего оборудования и трубопроводов. На практике такой ремонт чаще всего осуществляется в соответствии со старыми проектами, в которых заложены устаревшие нормативные требования. Кроме того, зачастую не учитывается появление на рынке новых, более качественных теплоизоляционных материалов.

От правильного выбора тепловой изоляции во многом зависит не только энергосбережение, но и возможность проведения технологических процессов в заданных параметрах, безопасность и комфортность условий труда обслуживающего персонала на производстве, эффективность транспортировки тепла от источника до потребителя, предотвращение замерзания холодной воды в трубопроводах в зимнее время года, возможность хранения сжиженных и природных газов в изотермических хранилищах.

ОАО «Акрон» — один из крупнейших производителей минеральных удобрений на северо-западе России, выпускающий широкий спектр химической продукции. В состав технологического оборудования предприятия входят сотни километров трубопроводов и тысячи единиц технологических аппаратов, работающих при температурах от -2000°С до +15000°С. В таких условиях эффективное теплосбережение — насущная потребность.

Надежность, долговечность теплоизоляционной конструкции, ее безопасная эксплуатация и необходимый уровень энергосбережения во многом зависят от качества проектирования. Это и стало причиной поиска современного программного обеспечения, способного максимально автоматизировать процесс разработки тепловой изоляции на предприятии. После всестороннего анализа рынка руководство ОАО «Акрон» приняло решение приобрести программу «Изоляция». Такой выбор был сделан неслучайно. Программа, разработанная НТП «Трубопровод», обеспечивает выполнение широкого спектра работ по проектированию тепловой изоляции, таких как:

  • автоматический выбор материалов теплоизоляционного слоя и формирование теплоизоляционной конструкции в соответствии с заданными условиями;
  • расчет толщины теплоизоляционного слоя и подбор типоразмеров теплоизоляционных материалов;
  • расчет поверхностей и объемов слоев;
  • расчет расхода материалов и объемов теплоизоляционных работ;
  • автоматическое формирование комплекта проектных документов по тепловой изоляции (ведомость ссылочных и прилагаемых документов, техномонтажная ведомость, заказная спецификация, ведомость объемов работ).

Процесс проектирования тепловой изоляции включает следующие этапы:

  • анализ технических характеристик изолируемого объекта, назначения изоляции, условий эксплуатации теплоизоляционных конструкций;
  • выбор материалов теплоизоляционного и покрывного слоев;
  • расчет толщины теплоизоляционного слоя;
  • разработка конструктивных решений и рабочих чертежей теплоизоляционных конструкций;
  • разработка техномонтажной ведомости и спецификации оборудования.

Эффективность теплоизоляционных конструкций во многом зависит от правильно составленного технического задания, в котором должны быть учтены все необходимые для проектирования данные:

  • наименование объекта с указанием его местонахождения;
  • перечень изолируемого оборудования и линий трубопроводов;
  • характеристика и свойства веществ, содержащихся в изолируемом объекте;
  • расположение изолируемого объекта;
  • расчетная температура окружающей среды;
  • наличие наружного обогрева, его вид и характеристики;
  • назначение теплоизоляционной конструкции;
  • специальные требования, предъявляемые к теплоизоляционным конструкциям.

При составлении технического задания ключевую роль играет назначение тепловой изоляции, которое и определяет толщину теплоизоляционного слоя с учетом:

  • нормированной плотности теплового потока;
  • заданной величины теплового потока;
  • заданной величины охлаждения (нагревания) вещества, сохраняемого в емкости в течение определенного времени;
  • заданного снижения температуры вещества, транспортируемого трубопроводами;
  • заданного количества конденсата в паропроводах;
  • заданного времени приостановки движения жидкого вещества в трубопроводах в целях предотвращения его замерзания или увеличения вязкости;
  • заданной температуры поверхности изоляции;
  • предотвращения конденсации влаги из окружающего воздуха на покрывном слое тепловой изоляции оборудования и трубопроводов, содержащих вещества с температурой ниже температуры окружающего воздуха;
  • предотвращения конденсации влаги на внутренних поверхностях объектов, транспортирующих газообразные вещества, которые содержат водяные пары и газы.

Программа «Изоляция» полностью соответствует требованиям СНиП 41−03−2003 в части расчетов теплоизоляционных конструкций 1. Необходимые расчетные температуры окружающей среды определяются модулем «Климат», использующим данные СНиП 23−01−99 «Строительная климатология». При этом рассматриваются все случаи расположения изолируемых объектов: на открытом воздухе, в помещении, в туннеле, под землей (в канале и бесканально). Кроме того, встроенный в программу модуль СТАРС позволяет производить дополнительные расчеты с учетом состава, теплофизических свойств и фазовых равновесий транспортируемых или хранимых продуктов.

Основными элементами теплоизоляционной конструкции являются теплоизоляционный и покровный слои, от правильного выбора материалов которых зависит эксплуатационная надежность конструкции тепловой изоляции. При этом определяющее значение имеет назначение и область применения такой конструкции. В программе «Изоляция» предусмотрены «правила выбора», в которых реализован алгоритм выбора материалов теплоизоляционной конструкции в зависимости от тех или иных условий. Каждое правило содержит перечень предусмотренных программой элементов теплоизоляционной конструкции с указанными для каждого варианта условиями применения. Следуя однажды созданным правилам, программа выбирает материалы и рассчитывает их количество и объемы работ для проектов любого размера. При этом можно использовать «правила выбора», поставляемые с программой, либо создать свои, основанные на требованиях нормативной документации и непосредственного заказчика, что, наряду с возможностью вносить в базу данных новые материалы, значительно упрощает работу проектировщика.

Реконструкция тепловой изоляции на действующем предприятии (особенно на таком большом, как ОАО «Акрон») часто вызывает необходимость расчета достаточно необычных и сложных теплоизоляционных конструкций, например, с использованием редких материалов, необычной комбинации слоев, сложных конфигураций обогревающих спутников и т.п. Решение таких нестандартных расчетных задач стало испытанием для программы. И хотя программа изначально не была специально ориентирована на подобные расчеты, она успешно справилась с ними благодаря своей гибкости и оперативным консультациям специалистов НТП «Трубопровод». Этот своеобразный экзамен пошел на пользу и разработчикам: они определили пути дальнейшего совершенствования продукта, выявили и оперативно устранили некоторые незначительные ошибки.

По результатам расчета программа автоматически формирует выходные проектные документы в составе техномонтажной ведомости, спецификации, ведомости объемов работ с помощью мощного редактора выходных форм List & Label Desinger. Правда, нам как пользователям хотелось бы чтобы разработчики уделили больше внимания инструкции по настройке этого сложного инструмента.

Кроме того, обозначая пути для дальнейшего совершенствования программы, обратим внимание и на то, что она пока не выпускает чертежи теплоизоляционных конструкций, предлагая ссылаться на альбомы типовых конструкций или на рекомендации по применению различных теплоизоляционных материалов, разработанных ОАО «Теплопроект». Однако эти документы у производителей работ обычно отсутствуют. Поэтому в последующих версиях программы хотелось бы увидеть отдельный модуль с примерами типовых чертежей.

С помощью программы «Изоляция» уже произведены расчеты теплоизоляционных конструкций многих сотен километров трубопроводов и аппаратов. Хочется сказать огромное спасибо разработчикам, которые значительно упростили и ускорили труд проектировщиков. Программу «Изоляция» можно смело рекомендовать для применения в проектно-конструкторских отделах технологических предприятий. Конечно, существуют еще определенные проблемы и вопросы, но мы уверены, что они будут решены в самые сжатые сроки. Залогом тому — компетентность и высокая ответственность разработчиков.

  1. Автор участвовал в качестве эксперта при сертификации программы на соответствие данному СниП и лично убедился, насколько ответственно подошли разработчики к данному вопросу. 
Сергей Гакель,
инженер-конструктор
Центра ПКР ОАО «АКРОН» (Новгород Великий)
Тел.: (8162) 99−7140
E-mail: Sgakell@acron.natm.ru