1. введение самым экологически чистым и экономичным видом транспорта углеводородов является трубопроводный транспорт, первые элементы которого были введены в эксплуатацию в России немногим более чем 100 лет

• Название: 1. введение самым экологически чистым и экономичным видом транспорта углеводородов является трубопроводный транспорт, первые элементы которого были введены в эксплуатацию в России немногим более чем 100 лет
• Дата: 09.01.2020
• Размер: 1.04 Mb.
• Имя файла: Sooruzhenie_i_expluatatsia_gazonefteprovodov_i_gazoneftekhranili.docx
• Тип: Документы; #103259
• страница: 6 из 8

Рис. 3.8

Система сглаживания волн давления (ССВД) применяется на нефтепроводах диаметром 720 мм и выше для защиты линейной части магистралей и оборудования НПС от гидравлического удара – интенсивного нарастания давления при резком прикрытии задвижек, остановках насосов и т.п.


Рис. 3.6. Схема площадки фильтров- Рис. 3.7. Схема фильтра-

грязеуловителей грязеуловителя
Сглаживание волн давления состоит в уменьшении скорости нарастания давления в трубопроводе путём сброса части нефти из приёмного трубопровода ПНПС в безнапорную ёмкость ЕБ. Сброс происходит через специальные безинерционные клапаны, срабатывающие только при интенсивном нарастании давления и не реагирующие на постепенное его повышение.

Клапаны системы сглаживания волн давления состоят из двух камер, разделённых перегородкой 2 (рис. 3.8.). Камеры по окружности имеют прорези 1. Одна камера подключена непосредственно к приёмному трубопроводу НПС и находится под давлением перекачиваемой нефти, другая – к безнапорной ёмкости. На обе камеры натянут эластичный резиновый шланг цилиндрической формы 4, препятствующий прохождению нефти из одной камеры в другую. Степень прижатия

Рис. 3.8. Схема безинерционного этого шланга к камерам регулиру-

клапана ССВД тся изменением давления воздуха в

полости 5.

Система сглаживания волн давления обычно имеет до шести клапанов, соединённых параллельно.

При установившемся режиме работы нефтепровода, когда давление в нём не изменяется резко, давление воздуха, поступающего в воздушную полость клапана 1 (рис. 3.9.) из разделительного сосуда «жидкость-воздух» 4, равно давлению нефти в трубопроводе и клапан плотно закрыт за счёт упругих свойств эластичного шланга.

При повышении давления в нефтепроводе с небольшой скоростью (менее 0,010,015 МПа/с) оно полностью передаётся в воздушную полость клапана без изменений через нормально открытый клапан 7, разделительный сосуд «нефть-жидкость» 8, дроссельный вентиль 9, нормально открытый клапан 6, разделительный сосуд 4 и вентиль 2. Благодаря этому клапан так же остаётся закрытым.

При быстром возрастании давления в трубопроводе (более 0,010,015 МПа/с) происходит частичная потеря давления в прикрытом

дроссельном вентиле 9. В результате этого давление воздуха в полости 5 клапана (рис. 3.8.) оказывается меньшим, чем давление нефти в камере клапана, соединённой с приёмным трубопроводом НПС. Разность давлений, действующих с различных сторон клапана, преодолевает упругие свойства шланга, последний отжимается от прорезей и происходит переток нефти из одной камеры клапана в другую – осуществляется сброс части нефти в безнапорную ёмкость ЕБ.

3. Рис. 3.9. Схема ССВД

3.4. Насосы НПС нефтепроводов
На НПС магистральных нефтепроводов используется два вида технологических насосов – подпорные и основные.

Основными насосами оборудуются основные НС ГНПС и ПНПС. Данные насосы предназначены для непосредственного транспорта нефти. Подпорные насосы используются только на ГНПС (на их подпорных станциях) и играют вспомогательную роль. Они служат для отбора нефти из резервуарного парка и подачи ее на вход основным насосам с требуемым давлением (подпором), предотвращающим кавитацию в основных насосных агрегатах.

Современным типом основных насосов являются насосы НМ, которые выпускаются на подачу от 125 до 10000 м³/ч. Данные насосы имеют две конструктивные разновидности.

1. Рис. 3.10. Схема трёхступенчатого насоса типа НМ

Насосы на подачу от 125 до 710 м³/ч секционные, трёхступенчатые (рис. 3.10). Корпус их состоит из входной 1 и напорной крышек 4, к которым крепятся узлы уплотнений торцевого типа и подшипниковые узлы 6. Заодно с крышками отлиты опорные лапы насоса, входной и напорный патрубки. Между крышками корпуса располагаются три секции 2 с направляющими аппаратами. В каждой секции находится центробежное рабочее колесо. Крышки и находящиеся между ними секции стянуты шпильками 3, проходящими вдоль вала насоса.

Ротор насоса включает вал, насаженные на него три центробежных колеса 6 и одно предвключенное литое колесо типа шнек 7. Опорами ротора служат подшипники скольжения с кольцевой смазкой. Охлаждение масла осуществляется с помощью змеевиков, размещенных в корпусах подшипниковых узлов. Через змеевики циркулирует вода или перекачиваемая нефть.

Ротор имеет гидравлическую разгрузку от осевых сил, осуществляемую с помощью разгрузочного диска 5. Остаточные осевые силы воспринимаются радиально-упорным шароподшипником.

Конструкция рассматриваемых насосов рассчитана на давление 9,9 МПа. Поэтому они допускают последовательное соединение на более двух насосов на подачу от 125 до 360 м³/ч и не более трех насосов на подачу 500 и 710 м³/ч.

Насосы НМ производительностью от 1250 м³/ч до 10000 м³/ч спи­ральные одноступенчатые (рис. 3.11). Корпус их имеет улиткообразную форму с разъёмом в горизонтальной плоскости по оси ротора. Ротор состоит из вала и центробежного колеса двухстороннего входа 1, обеспечивающего ротору, благодаря своей конструкции, гидравлическую разгрузку от осевых сил. Опорами ротора служат подшипники – скольже­ния 2 с принудительной смазкой (под давлением). Неуравновешенные остаточные осевые силы воспринимает радиально-упорный сдвоенный шарикоподшипник 3.

В подобных насосах используются торцевые уплотнения 4, которые монтируются в корпусе в месте выхода из него вала. Конструкция спиральных насосов типа НМ рассчитана на давление 7,4 МПа, что допускает последовательное соединение не более трёх насосов данного вида.

Для повышения экономичности нефтепроводного транспорта при изменении производительности перекачки у спиральных насосов предусмотрено применение сменных роторов с рабочими колёсами на подачу 0,5 и 0,7 от номинальной (насос на подачу 1250 м³/ч имеет один сменный ротор на 0,7 номинальной подачи, а насос на подачу 10000 м³/ч – дополнительный ротор на подачу 1,25 от номинальной).

Полная маркировка насосов типа НМ содержит группу буквенных обозначений, например: НМ 7000 – 210, где НМ обозначает нефтяной магистральный, 7000 – подачу в м³/ч, 210 – напор в метрах столба перекачиваемой жидкости.



Рис. 3.11. Схема спирального

одноступенчатого насоса типа НМ
Современным типом подпорных насосов являются насосы НПВ (нефтяные подпорные вертикальные). Они выпускаются четырёх типоразмеров: НПВ 1250-60, НПВ 2500-80, НПВ 3600-90, НПВ 5000-120. Цифры в маркировке указывают на производительность (м³/ч) и напор насоса (м).

Данный тип насоса (рис. 3.12) размещается в стакане 1, расположенном под уровнем земли, практически на отметке трубопровода. Приводящий двигатель находится на поверхности.

Насос имеет центробежное рабочее колесо двухстороннего входа 2, с каждой стороны колеса по предвключенному литому колесу 4 типа шнек. Направляющие подшипники ротора – подшипники скольжения, они смазываются и охлаждаются перекачиваемой нефтью.

Удерживание ротора от перемещения в осевом направлении производится сдвоенными радиально-упорными шарикоподшипниками 6, имеющими консистентную смазку. Ротор насоса гидравлически уравновешен применением на нём центробежного колеса двухстороннего входа, уплотнение ротора 5 – механическое, торцевого типа.

Помимо насосов НПВ на ГНПС достаточно широко ещё используются подпорные насосы типа НМП (нефтяные магистральные подпорные). Эти насосы горизонтальные, наземной установки. Ротор их аналогичен ротору насоса НПВ, уплотнения торцевые, подшипники качения с кольцевой смазкой. Корпус спиральный с разъёмом в горизонтальной плоскости – подобен корпусу насосов НМ. Маркировка насосов НМП аналогична маркировке насосов НМ.

Основные насосы на НПС соединяются между собой главным образом последовательно. При этом допускается иметь не более трёх рабочих насосов, исходя из прочности агрегатов. В дополнение к трём рабочим насосам на станциях устанавливается по одному резервному агрегату.

В отдельных случаях, например, при прохождении в одном коридоре нескольких нефтепроводов, на НПС параллельно уложенных магистралей помимо последовательного соединения насосов предусматривается возможность перехода к смешанной параллельно-последовательно схеме соединения всех четырёх агрегатов, включая резервный, а также переход к параллельной схеме работы насосов.



Рис. 3.12. Схема установки

подпорного насоса
Такие возможности предусматриваются на аварийный случай. При выходе из строя какой-либо НПС, соседняя с ней станция на параллельной магистрали переводится на смешанную или параллельную работу насосов.

При этом к станции подключаются сразу два нефтепровода – собственный нефтепровод рассматриваемой станции и нефтепровод аварийной НПС. Отмеченное позволяет не прекращать перекачку по аварийному нефтепроводу и поддерживать его производительность на достаточно удовлетворительном уровне.

Подпорные насосы соединяются между собой только параллельно. В основном на подпорной станции используется один или два рабочих насоса и один резервный.
3.5. Характеристики насосов НПС
Характеристикой насоса называется графическая зависимость основных параметров насосов (напора Н, мощности N, К.П.Д. , допустимого кавитационного запаса h_д или высоты всасывания Н_S от подачи Q).

Центробежные насосы, к которым относятся агрегаты НМ, НПВ и НМП, могут иметь два вида характеристик – комплексную и универсальную. Основной характеристикой подобных насосов является комплексная. Общий вид её показан на рис. 3.13. Рекомендуемая заводом-изготовителем область применения насосов по подаче (рабочая зона) отмечена на H-Q характеристике волнистыми линиями или выделяется в виде обособленного поля 1. Рабочей зоне отвечают наиболее высокие значения К.П.Д. насоса.



Рис. 3.13. Комплексная

характеристика насоса
Область применения насоса может быть расширена обточкой их рабочих колёс. Насосы магистральных нефтепроводов допускается обтачивать не более чем на 10%, т.к. при большем значении обточки рабочих колёс наблюдается заметное снижение К.П.Д. насосов. Предельно допустимому значению обточки рабочего колеса соответствует нижняя кривая H-Q из двух приведённых на характеристике. Верхняя H-Q кривая отвечает необточенному колесу. Допустимый кавитационный запас h_д, приводимый на характеристике, есть минимально допустимый избыток удельной энергии перекачиваемой жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидкости, при котором не происходит холодного кипения жидкости в насосе или кавитации. С помощью h_д рассчитывается минимально допустимое давление на входе в насос Р_вхmin

,

где Р_S – давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости при температуре перекачки, Н/м²; – плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³; g– ускорение свободного падения, м/с²; h_д – допустимый кавитационный запас, принимаемый по комплексной характеристике насоса для соответствующей подачи, м.

При давлениях на входе в насос, больших Р_вхmin, кавитации в насосе не наблюдается.


(3.1)
При решении многих инженерных задач H-Q характеристики насосов используются в аналитической форме, которую получают путём аппроксимации графической H-Q зависимости. Аппроксимацию выполняют на основе уравнения 3.1 и осуществляют следующим образом.

H = a - bQ²

На H-Q характеристике в её рабочей зоне берут две любые точки с координатами Q₁, H₁ и Q₂, H₂ соответственно. Затем эти координаты подставляют и дважды записывают уравнение (3.1). В результате получают систему двух уравнений с двумя неизвестными – a и b.



Решение данных уравнений даёт зависимости для определения численных значений a и b через известные Q₁, H₁ и Q₂, H₂:

; .

Подставив рассчитанные значения a и b в (3.1) можно пользоваться выражением (3.1) для определения напора насоса в зависимости от его подачи.

Рис.3.3 333333333333333333333.4
3.6. Совместная работа насосных станций и линейной

части нефтепровода
Насосы НПС и линейная часть нефтепровода составляют единую гидро­динамическую систему. Режим работы такой системы определяется её рабочей точкой.

Рабочей точкой системы, состоящей из нескольких насосов и нескольких трубопрово­дов, называется точка пересечения суммарной Н-Q характеристики всех насосов с суммар­ной H-Q характеристикой всех трубопроводов системы.

Рабочая точка системы характеризует гидродинамическое единство её элементов (на­сосов и трубопроводов) и показывает, что насосы развивают только такие напоры и подачи, которые равны гидравлическому сопротивле­нию и пропускной способности трубопроводов.

Рабочая точка системы определяет рабочие точки отдельных насосов, входящих в систему. Рабочие точки насосов (их Н и Q координаты) показывают напор и подачу, разви­ваемые насосами при работе их в данной системе.

Рассмотрим конкретные примеры нахождения рабочих точек системы и отдельных насосов при различных схе­мах соединения насосов на НПС.

На нефтеперекачиваю­щих стан­циях в общем случае возможны следую­щие схемы со­единения насосов: после­до­вательное соединение, парал­лельное и смешанное парал­лельно-последователь­ное со­единение.

Разберём первоначаль­ный случай с последова­тель­ным соединением насо­сов. Допус­тим, НПС оснащена двумя насо­сами с характери­стиками 1 и 2 (рис. 3.14). Станция работает на трубо­провод с характеристикой 3.

Рабочая точка такой сложной сис­темы есть точка пересечения характери­стики трубо­провода 3 с сум­марной ха­рактеристикой на­сосов, т.е. с кривой, яв­ляю­щейся суммой кривых 1 и 2.

Найдём эту суммарную кривую. Для этого необходимо знать пра­вило сложения 1 и 2. Оно дикту­ется схе­мой соединения насосов. Поскольку на­сосы соединены последовательно, то их подачи равны, а напоры складываются, об­разуя, таким образом, общий сум­мар­ный на­пор насосов.


Рис. 3.14. Последовательная работа насосов
Следовательно, правило сложения кривых 1 и 2 будет звучать так: для нахождения суммарной Н-Q характери­стики последовательно соединённых на­сосов необходимо склады­вать напоры отдельных насосов при одинаковых по­дачах.

Выполним такое сложение графически для нескольких подач и получим точки сум­марной Н-Q характеристики насосов (точки 1+2). Соединив данные точки плавной линией, будем иметь искомую суммарную Н-Q характеристику насосов.

Точка пересечения кривых (1+2) и 3 (точка М) является рабочей точкой системы «на­сосы – трубопровод». Её координаты показывают, что данная сис­тема работает с производи­тельностью Q₀, при этом гидропотери в ней состав­ляют Н₀.

Для нахождения рабочих то­чек отдельных насосов вновь обра­тимся к схеме соедине­ния различ­ных элементов системы (рис. 3.14а).

Из схемы сле­дует, что нефтеперека­чивающая станция НПС и трубо­провод 3 соединены ме­жду со­бой последовательно. Значит количество жидкости, проходящее через НПС, равно производительно­сти трубо­провода, т.е. НПС рабо­тает с пода­чей Q₀.

НПС состоит из двух насосов. С какой производительностью рабо­тает каждый из этих насосов? Оче­видно, что с производительностью Q₀, т.к. насосы соединены между со­бой по­следовательно.

При производительности Q₀ на­сос 1 согласно его характеристике разви­вает напор Н₁, а насос 2 соот­ветственно Н₂. Из определения по­ня­тия рабочей точки вытекает, что ко­орди­наты её показывают произво­ди­тельность и напор (развиваемый на­пор или потери напора) соответ­ст­вующего элемента системы. Сле­до­ва­тельно, рабочими точками насосов 1 и 2 будут точки М₁ и М₂. По коор­ди­на­там этих точек как отмечалось выше можно определить подачу и напор каж­дого насоса при работе его в рассматриваемой системе.

Очевидно, что с изменением системы изменяется местопо­ложение рабо­чей точки сис­темы и отдельных насосов. Например, при отключе­нии насоса 2 в системе останется один насос 1 и трубопровод 3. Рабо­чей точкой такой сис­темы будет точка М. Она совпадает с но­вой рабочей точ­кой насоса 1.

Найдём теперь рабочие точки системы и насосов при параллельном со­единении пере­качивающих агрегатов (рис. 3.15) на НПС. Суммарная Н-Q ха­рактеристика насосов 1 и 2 в данном случае будет находиться также исходя из схемы соединения насосов. При парал­лельном соединении агрегатов они имеют одинаковый напор, общая их подача равна сумме подач отдельных насосов.