Система «Тепломаг» использует в качестве тепловыделяющих элементов нагревательные кабели, поскольку они наилучшим образом решают задачу обогрева разветвленных и длинных трубопроводов. В отличие от обычных силовых кабелей, назначение которых передать электроэнергию к нагрузке с минимальными потерями, нагревательные кабели сами являются нагрузкой, но нагрузкой распределенной. Все 100% напряжения, подаваемого на нагревательный кабель, падают в нем. Происходящее при этом выделение тепла не должно вызывать перегрева кабеля или обогреваемого объекта. Используется три основных типа нагревательных кабелей: резистивные, зональные и саморегулирующиеся.

В резистивном кабеле выделение тепла происходит за счет омических потерь в нагревательной жиле кабеля. Кабель, помимо нагревательной, может содержать токопроводящую жилу, что упрощает схему его подключения.

Зональный кабель содержит две параллельные изолированные токопроводящие жилы. Поверх токопроводящих жил наложена спираль из проволоки с большим сопротивлением, которая через контактные окна попеременно замыкается то с одной, то с другой токопроводящей жилой, образуя параллельные нагревательные элементы — «зоны». Каждая зона представляет независимый нагреватель длиной около 1 м.

Тепловая мощность резистивных и зональных кабелей практически не зависит от температуры. Для обеспечения длительной и надежной работы кабелей этих типов важно соблюдать расчетные условия теплоотдачи, чтобы не вызвать перегрева.

Саморегулирующийся кабель также имеет две параллельные токопроводящие жилы. Отличие состоит в том, что токопроводящие жилы окружены проводящей пластмассой, в которой и происходит выделение тепла. Пластмасса характеризуется существенной зависимостью проводимости от температуры, а температурный коэффициент сопротивления проводящих пластмасс на порядок больше, чем у меди или стали. Это обеспечивает саморегулирование тепловой мощности кабеля. Саморегулирующийся кабель может изменять свою мощность локально, только в зоне перегрева. Это свойство позволяет создавать безопасные системы обогрева трубопроводов и резервуаров, в том числе с переменными по длине трубопровода условиями теплоотдачи. Основными характеристиками нагревательного кабеля являются линейная тепловая мощность, напряжение питания, минимальная и максимальная длина нагревательной секции при заданном напряжении, рабочая и максимально допустимая температуры.

Для транспортируемых по трубопроводным сетям продуктов свойственна существенная зависимость кинематической вязкости от температуры. Кроме того, при определенных температурах возможно выпадение твердых фракций, а также застывание продукта, что приводит к полной остановке трубопровода и значительным затратам на его восстановление.

Системы подогрева трубопроводов (heat tracing) и резервуаров (tank heating) — единственное решение этих проблем. Они используются сравнительно давно, но широкое распространение получили только после появления относительно недорогих греющих кабелей. Основная задача таких систем — обеспечить поддержание температуры транспортируемого продукта.

Это позволяет:

— сохранить величину кинематической вязкости продукта, не допустив создания пробок и остановки трубопровода;

— предотвратить выпадение твердых фракций из транспортируемого продукта;

— увеличить скорость транспортировки продукта;

— запустить трубопровод, частично или полностью заполненный продуктом, после остановки;

— обеспечить гарантированный слив вязких продуктов из резервуара за укороченный промежуток времени.

До 100 м — применяются все виды саморегулирующихся , зональных и резистивных нагревательных кабелей. Распределительная сеть не нужна.

До 200–300 м — применяются саморегулирующиеся, зональные, резистивные кабели. Распределительная сеть, как правило, необходима, но доля ее в общей стоимости системы мала.

До 3–6 км — без распределительной сети могут применяться только резистивные кабели большого сечения (LONGLINE), а также специальные композитные кабели, объединяющие саморегулирующийся кабель и питающий кабель.

До 8 км — без распределительной сети применяются только резистивные кабели LONGLINE , и система «скин-эффект».

До 15 км — система подогрева «скин-эффект», запитка с одной стороны.

До 25–30 км — система подогрева «скин-эффект», запитка с двух сторон, или в промежуточной точке трубопровода.

Наиболее важным критерием перехода от одного варианта исполнения системы подогрева к другому является ее стоимость. Начиная с длины 1–2 км стоимость распределительной сети для саморегулирующихся кабелей начинает быстро возрастать, а к 3–4 км их использование становится экономически нецелесообразным. При линейной конфигурации трубопровода, начиная с длины 6–8 км, наиболее экономически целесообразным, безопасным и надежным решением является система «скин-эффект».

60–80°С — применяются практически все виды саморегулирующихся и зональных кабелей; легко достижим необходимый диапазон мощностей до 80 Вт/м.

100–200°С — применяются только саморегулирующиеся кабели с фторопластовой матрицей.

220–400°С — применяются специальные резистивные кабели с минеральной изоляцией или изоляцией из стекловолокна, как правило, в трубке из нержавеющей стали. Типичное применение — подогрев установок для получения тяжелых нефтепродуктов, узлов переработки и хранения битума и мазута. Применительно к нагревательным кабелям необходимо различать максимальную температуру трубопровода или продукта, при которой кабель может находиться, и температуру, которую благодаря кабелю можно поддерживать на трубопроводе. Как правило, вторая меньше первой минимум на 10–20°С, а зачастую и более. Наиболее типичным случаем существенного различия этих температур является подогрев трубопроводов, периодически очищаемых острым паром с температурой до 200°С. Но в рабочем режиме температура трубопровода может быть не выше 60°С. Тем не менее, в этом случае возможно применение только саморегулирующихся кабелей с фторопластовой матрицей или кабелей с минеральной изоляцией.