Н и ПС Лекции НАСОСЫ и НПС 14-17. Лекции по дисциплине Насосы и перекачивающие станции насосы и перекачивающие станции составил доцент
 Скачать 16.77 Mb.
|
|
Предохранительные клапаны Клапаны предохранительные с пружинной нагрузкой должны изготавливаться с номинальными диаметрами входного и выходного патрубков (DNвхода/DNвыхода) 25/40; 40/65; 50/80; 80/100; 100/150; 150/200; 200/300 и номинальным давлением входного патрубка PN 1,6 МПа, PN 2,5 МПа. На НПС наиболее широкое применение получил специальный пружинный предохранительный клапан типа СППК, приведенный на рисунке 6.15. Технологические параметры клапана регулируют кольцом, навинченным на сопло. На кольце сверху имеется узкий плоский поясок. При свинчивании кольцо приближается к торцовой плоскости тарелки. Регулируя зазор между плоскостями пояска кольца и торца тарелки, можно в широких пределах регулировать давление полного открывания клапана и давление его закрывания, т.е. величину продува.  Рисунок 6.15 – Клапан предохранительный пружинный СППК 1 – корпус; 2 – сопло; 3 – золотник; 4 – шток; 5 – пружина; 6 – винт ОЧИСТКА ПЕРЕКАЧИВАЕМОЙ НЕФТИ Для очистки перекачиваемой нефти от механических примесей и посторонних предметов на входе НПС должен предусматриваться узел фильтрации, состоящий из фильтров-грязеуловителей горизонтального исполнения (ФГГ). Для очистки перекачиваемой нефти от механических примесей и посторонних предметов на приеме ПНА должны устанавливаться фильтры-грязеуловители вертикальне (ФГВ) - фильтры-решетки (ФР). ФГГ должен представлять собой цилиндрический корпус, с одной стороны которого находится быстроразъемный концевой затвор, а с другой – патрубок соответствующего диаметра для подсоединения к трубопроводу. Внутри цилиндрического корпуса ФГГ должен быть установлен съемный фильтрующий элемент. Схема фильтра-грязеуловителя приведена на рисунке 5.5.  Рисунок 5.5 – Схема фильтра-грязеуловителя ФР должен представлять собой цилиндрический корпус с эллиптическими днищами, с одной стороны которого находится быстроразъемный концевой затвор. Фильтрующий элемент ФР представляет собой решетку, установленную в рамную конструкцию, которая обеспечивает определенное положение решетки и направляет на нее поток нефти. Общий вид ФГВ приведен на рисунке 7.3.  Рисунок 7.3 – Общий вид фильтров-грязеуловителей вертикальных 1 – корпус фильтра; 2 – хомут с установленным быстроразъемным концевым затвором; 3 – крышка фильтра Резервный ФГГ должен находиться в заполненном состоянии, выходная задвижка – в открытом положении. Фильтры-грязеуловители должны быть оснащены быстросъемными затворами. Состояние фильтров-грязеуловителей при их эксплуатации контролируются с помощью перепада давлений до и после фильтра. Перепад контролируется дистанционно по системе автоматики НПС. Показатели фильтров ФГГ должны изготавливаться в следующих исполнениях по номинальным диаметрам присоединяемых трубопроводов: DN 200, DN 250, DN 300, DN 350, DN 400, DN 500, DN 600, DN 700, DN 800, DN 1000, DN 1200. по номинальному давлению PN: PN 1,6 MПa; PN 2,5 MПa; PN 4,0 MПa; PN 6,3 MПa; PN 8,0 MПa; ФГВ должны изготавливаться в следующих исполнениях по номинальным диаметрам присоединяемых трубопроводов: DN 80, DN 100, DN 150, DN 200, DN 250, DN 300, DN 350, DN 400, DN 500, DN 800, DN 1000. по номинальному давлению PN: ФР: PN 1,6 MПa; PN 2,5 MПa; PN 4,0 MПa; PN 6,3 МПа. Таблица 6.1 – Основные параметры горизонтальных фильтров-грязеуловителей
Таблица 6.2 – Основные параметры вертикальных фильтров-грязеуловителей
РЕГУЛЯТОРЫ ДАВЛЕНИЯ Для поддержания давления на входе и выходе НПС возможны следующие способы регулирования давления: регулирование давления дросселированием потока; регулирование давления путем изменения частоты вращения насоса с применением гидромуфты; регулирование давления путем изменения частоты вращения насосного агрегата с применением ЧРП. На стационарных режимах транспортировки нефти дросселирование потока на выходе НПС не допускается. Для поддержания заданных величин давлений (минимального на входе и максимального на выходе МН) дросселирование потока на выходе НПС допускается в следующих случаях:
Регулирование давления на НПС с изменением частоты вращения насоса путем применения гидромуфты применяется в следующих случаях:
Регулирование давления на НПС путем применения ЧРП применяется в следующих случаях:
Диапазон изменения частоты вращения вала насоса при регулировании с помощью ЧРП или гидромуфты: от 50% до 100%. Схема узла регулирования должна предусматривать прямые участки до и после регулирующих устройств длиной не менее 5 диаметров. Перепад давления на двух полностью открытых регулирующих устройствах не должен превышать 0,02 МПа. Пропускная способность узла регулирования давления на выходе МНС, должна равняться расчетной пропускной способности МН с учетом вывода одного из регуляторов в ремонт. Коллектор магистральной насосной станции от входа первого насоса до узла регулирования должен быть рассчитан на давление 7,5 МПа. Регуляторы давления должны размещаться надземно на открытой бетонной площадке без укрытия. Высота регуляторов давления от уровня бетонной площадки до оси трубопровода должны быть не более 1,5 м независимо от диаметра трубопровода. При использовании в качестве регулирования давления гидромуфты или частотно-регулируемого привода коллектор магистральной насосной станции от входа первого насоса до выхода из магистральной насосной станции должен быть рассчитан на давление 7,5 МПа. Регуляторы давления Для регулирования давления монтируются поворотные регулирующие заслонки. С помощью этих заслонок обеспечивается поддерживание давления в заданных пределах на приёме НПС не ниже заданного исходя из условий кавитации насоса, и на выходе НПС не выше заданного исходя из условий прочности трубопровода. Управление площадкой регулирования давления (РД) производится либо вручную оператором, либо автоматизированной системой регулирования давления. Регуляторы давления предназначены для поддержания давления до себя или после себя на заданных участках трубопровода путем дросселирования потока рабочей среды. Регуляторы давления должны изготавливаться в следующих исполнениях по номинальному давлению: PN 1,6 MПa; PN 2,5 MПa; PN 4,0 MПa; PN 6,3 MПa; PN 8,0; PN 10,0 MПa; PN 12,5 МПа. Регуляторы давления должны изготавливаться в следующих исполнениях по номинальным диаметрам: DN 50, 80, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 700, 800. Регуляторы давления всего ряда DN должны обеспечивать работоспособность при перепаде рабочего давления на затворе Р при открытии и закрытии до PN. Регуляторы давления должны изготавливаться для надземной установки на открытом воздухе без защитных сооружений от атмосферных воздействий. Регулирующий дисковый затвор приведен на рисунке 2. Регулирующий дисковый затвор должен иметь конструкцию, в которой регулирующий элемент имеет форму диска, поворачивающегося вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды.  1 – корпус; 2 – регулирующий элемент (диск); 3 – вал; 4 – привод Рисунок 2 – Регулирующий дисковый затвор Тип управления регуляторов давления – электропривод. СИСТЕМА СГЛАЖИВАНИЯ ВОЛН ДАВЛЕНИЯ (ССВД) Применение ССВД должно обосновываться расчётами нестационарных процессов. ССВД должна обеспечивать при переходных процессах (остановка НПС, отключение насосного агрегата и т.д.).сброс части потока нефти из приемной линии МН в резервуары-сборники, снижая величину и скорость роста давления до величины, не превышающей несущей способности трубопровода на технологическом участке. Технические характеристики ССВД должны определяться на основании расчетов переходных процессов. Давление настройки гидропневмоаккумуляторов должно устанавливаться в диапазоне от 0,4 МПа до 3,0 МПа и определяться в проектной документации. Скорость роста давления на входе НПС при работе ССВД должна регулироваться в диапазоне от 0,01 МПа/с до 0,06 МПа/с. Клапаны ССВД должны срабатывать при скачке давления в трубопроводе в диапазоне от 0,1 до 0,4 МПа над давлением настройки гидропневмоаккумуляторов при скорости роста давления, превышающей величину, установленную настройкой. Число резервных клапанов должно определяться из условия: до четырех рабочих – один резервный. ССВД должна устанавливаться на байпасном трубопроводе приёмной линии НПС после ФГГ. До исполнительных органов (клапанов) ССВД должна предусматриваться установка задвижек с электроприводом, отключающих каждый клапан ССВД. После исполнительных органов (клапанов) ССВД должна предусматриваться установка сигнализаторов наличия потока нефти и задвижек с ручным управлением. Задвижки должны быть опломбированы в открытом положении. Датчики потока должны быть накладными. Объём резервуаров-сборников для сброса нефти от блока ССВД должен быть не менее: а) для НПС на нефтепроводе менее DN 700 – 150 м3; б) для НПС на нефтепроводе DN 700 и DN 800 – 200 м3; в) для НПС на нефтепроводе DN 1000 – 400 м3; г) для НПС на нефтепроводе DN 1200 – 500 м3. Системы сглаживания волн давления «Аркрон» Одна из систем сглаживания волн давления работает на основе шлангового клапана типа «Флекс-Фло» (рис..). Схема работы клапана «Флекс-Фло» приведена на рисунке 5.6. Гидравлический удар возникает из-за резкого увеличения гидравлического сопротивления, вызванного остановкой насосного агрегата или НПС. Ударная волна распространяется навстречу движения нефти. При остановке НПС открываются клапаны ССВД , находящейся на этой же НПС, происходит сброс энергии ударной волны в безнапорную ёмкость. В результате этого происходит медленный рост давления в трубопроводе, т.е. ССВД ограничивает скорость нарастания давления в трубопроводе.  Рис. Клапан «Флекс-Фло» 2 – крышка; 3 – сердечник; 4 – корпус; 12 – эластичная камера Принцип работы ССВД : при остановке НПС давление внутри сердечника клапана резко повышается, а давление в камере, над резиновым «чулком», из-за наличия дроссельного клапана и воздушного мешка в аккумуляторе будет повышаться медленно. В результате этого «чулок» открывает щели сердечника и происходит сброс нефти в безнапорную ёмкость. Сброс происходит до тех пор, пока давление в воздушной камере, над «чулком» не сравняется с давлением в трубопроводе и резиновый «чулок» плотно закрывает щели сердечника. Обратный клапан необходим для сброса давления в воздушной камере, минуя дроссельный клапан при снижении давления в трубопроводе.  Рисунок 5.6 – Схема работы клапана «Флекс-Фло» Скорость нарастания давления, а, следовательно, и время открытия клапана определяется степенью открытия дроссельного клапана. Дроссель настраивается таким образом, чтобы время нарастания давления на приёме НПС при остановке агрегата составляло от 60 до 90 секунд. Для трубопровода диаметром DN 1200 ССВД состоит из шести клапанов «Флекс-Фло», шести аккумуляторов ёмкостью 150 л, двух дроссельных и обратных клапанов (по одному на три клапана), разделительного бака ёмкостью 1000 л, шарового крана. Минимальное количество работающих клапанов для трубопровода номинальным диаметром DN 1200 составляет 4 шт.  Рис. Технологическая схема системы сглаживания волн давления «Аркрон» СИСТЕМА ДРЕНАЖА, СБОРА И ОТКАЧКИ УТЕЧЕК Система дренажа должна быть предназначена для освобождения технологического оборудования от нефти. Освобождение технологического оборудования от нефти производится путем открытия дренажных задвижек. Система сбора утечек должна быть предназначена для отвода утечек нефти из оборудования. Сбор утечек и дренаж технологического оборудования должен осуществляться по отдельным трубопроводам в подземные горизонтальные дренажные емкости (резервуары-сборники). Объем резервуаров-сборников при магистральной насосной (для НПС с РП и промежуточных НПС, не оборудованных системой ССВД) должна быть на нефтепроводе от DN 700 до DN 1200 – не менее 80 м3 (две емкости по 40 м3), на нефтепроводе менее DN 700 – не менее 40 м3 (две емкости по 20 м3). Опорожнение резервуаров-сборников должно выполняться электронасосными агрегатами во взрывозащищенном исполнении. Насосные агрегаты откачки нефти из емкостей аварийного сброса и емкостей сбора утечек нефти и дренажа НПС должны быть полупогружными. Трубопроводы дренажа и сбора утечек из насосных агрегатов должны оборудоваться узлом пропарки. Трубопроводы дренажной системы должны использоваться для заполнения и опрессовки магистральных насосов и ФГУ. По всей протяженности трубопроводов дренажа и сбора утечек должен быть обеспечен постоянный уклон в сторону дренажной емкости (резервуара) не менее 0,002.     СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ Во всех производственных помещениях для обеспечения метрологических условий и взрывобезопасности воздушной среды должны быть предусмотрены системы приточно-вытяжной вентиляции с механическим, естественным побуждением или смешанная. Требуемый по условиям обеспечения взрывопожарной безопасности расход наружного приточного воздуха и кратность следует определять расчетом. Подачу приточного воздуха в производственные помещения с выделением тепла, газов и паров осуществлять в рабочую зону рассредоточено. Приточная вентиляция должна предусматриваться с резервной установкой. Удаление воздуха системами общеобменной вентиляции предусматривать от источников или зон и уровней наибольшего загрязнения воздуха в помещениях. Для помещений объемом до 300 м3 категории А и Б следует предусматривать общеобменную вытяжную вентиляцию с естественным побуждением рассчитанную на однократный воздухообмен. Для помещений объемом более 300 м3 категории А и Б следует предусматривать естественную, рассчитанную на однократный воздухообмен, и механическую общеобменную вытяжную вентиляцию периодического действия, рассчитанную на 8-ми кратный воздухообмен (по высоте до 6 м). Включение общеобменной механической вытяжной вентиляции должно осуществляться автоматически по сигналу газоанализатора при достижении концентрации взрывоопасных паров и газов, превышающей 10% НКПРП, дистанционно и вручную у основного входа в помещение. Общеобменная вытяжная вентиляция должна иметь резервный вентилятор, обеспечивающий при совместной работе с основным вентилятором расход воздуха, необходимый для аварийной вентиляции. Вытяжную вентиляцию следует проектировать: для нефти без сернистых соединений - естественную из верхней зоны через дефлекторы; для сернистой нефти естественную из верхней зоны и механическую из нижней зоны. Приемные отверстия для удаления воздуха системами механической вытяжной вентиляции следует размещать в рабочей зоне не выше 0,3 м от пола до низа отверстий. Для помещений категории А и Б, а также помещений, в которых возможно внезапное поступление большого количества горючих газов, паров, следует предусматривать аварийную вентиляцию, учитывая несовместимость по времени аварии технологического и вентиляционного оборудования. Расход воздуха для аварийной вентиляции следует принимать не менее восьмикратного воздухообмена час по полному объему помещения. Включение аварийной вытяжной вентиляции должно осуществляться автоматически по сигналу газоанализатора при достижении концентрации взрывоопасных паров и газов, превышающей 30% НКПРП или при сохранении уровня, превышающего 10% НКПРП более 10 минут, дистанционно и вручную у основного входа в помещение. Вытяжные вентиляторы, применяемые в системе вентиляции помещений категории А, Б, В, должны быть выполнены во взрыво и искро- безопасном исполнении. Оборудование систем приточной вентиляции, обслуживающее взрывоопасные помещения, принимается в нормальном исполнении с обязательной установкой на воздуховодах при выходе из вентиляционной камеры взрывозащищенных обратных клапанов.  Рис. Приточная вентиляция  Рис. Общеобменная вытяжная вентиляция  Рис. Аварийная вентиляция  Рис. Системы приточно-вытяжной и аварийной вентиляции    СИСТЕМЫ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ Закрытые помещения НПС (основных и подпорных насосов, камеры регулирования давления и задвижек, блоков гашения ударной волны и маслосистем), РП подлежат защите стационарными средствами автоматического пожаротушения. Принцип тушения возникшего пожара заключается в изоляции поверхности горючей жидкости от кислорода воздуха. По этому принципу построены газовые и пенные системы пожаротушения. Принцип работы газовой системы тушения пожара заключаются в том, что при пожаре помещение заполняется инертным газом, вытесняя кислород. Газовые системы используется при тушении пожара в закрытых электрораспределительных устройств. На НПС должны предусматриваться следующие системы пенного пожаротушения и водяного охлаждения: а) для закрытых зданий и сооружений – автоматические системы тушения пожаров высокократной пеной (АСТВ) или автоматические системы газового пожаротушения в соответствии с таблицей 18.1; В настоящее время используется также автоматическое пенное пожаротушение с применением воздушно-механической пены средней кратности от 20 до 200 (кратность – это отношение объёма пенообразователя к объёму полученной пены). б) для резервуаров для хранения нефти типа РВС – автоматические системы подслойного пожаротушения, автоматические системы водяного охлаждения; в) для резервуаров для хранения нефти типа РВСП, РВСПК, РВСПА – автоматические системы комбинированного пожаротушения, автоматические системы водяного охлаждения; д) для открытых технологических площадок – автоматические системы тушения пожаров низкократной пеной; Здания и сооружения НПС должны быть оборудованы системами автоматического пожаротушения и водяного охлаждения, внутренним и наружным противопожарным водопроводом, системой автоматической пожарной сигнализации и системой оповещения и управления эвакуацией Таблица 18.1 – Условия, определяющие необходимость оборудования объектов АСТВ
Для образования воздушно-механической пены используют пенообразователи ПО-1, ПО-6, ПО-11. В последнее время широкое распространение получил пенообразователь ПО-6К (6 %-ной концентрации). Пенообразователь представляет собой жидкость темно-коричневого цвета без осадка и посторонних включений. Рабочий раствор пенообразователя получают путём смешивания пенообразователя (ПО-6К, 6 %-ной концентрации) с водой (94 % воды). В зависимости от способа приготовления пенного раствора на НПС используется два вида систем пожаротушения:
 На резервуарах используется высокоэффективная система подслойного пожаротушения. Система подслойного тушения пожаров в резервуарах состоит из трубопроводов, введенных в полость резервуара. На них смонтированы: нормально открытая задвижка, предохранительная разрывная мембрана, обратный клапан и высоконапорный пеногенератор, соединенный с автоматической системой пожаротушения, либо с пожарной автоцистерной , имеющей емкости с водой, фторсинтетическим пенообразователем и насос со смесителем. В качестве тушащего средства применяется пленкообразующий фторсинтетический пенообразователь. Он представляет собой пенное средство пожаротушения по удельному весу легче нефти. Пена при прохождении через слой легковоспламеняющуюся жидкости образует на поверхности газонепроницаемую пленку, обладает высокой поверхностной активностью и способностью к самовосстановлению в случае разрыва. Такие свойства обеспечивают условия быстрой ликвидации пожара и исключают возможность повторного возгорания.  Рисунок 5.7 – Схема работы системы подслойного пожаротушения 1 – патрубок; 2 – обратный клапан; 3 – предохранительная разрывная мембрана; 4 –задвижка ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРУБОПРОВОДЫ Прокладка технологических трубопроводов должна предусматриваться подземная, за исключением следующих участков: а) обвязки ФГГ; б) обвязки узла регулирования давления; в) обвязки узла с предохранительными устройствами; г) обвязки блока ССВД; д) приемо-раздаточные патрубки резервуаров; е) технологические трубопроводы СИКН; ж) обвязка насосов откачки утечек; и) обвязка подпорных насосных агрегатов. Диаметры технологических трубопроводов НПС с РП и НПС без РП должны приниматься равными диаметру магистрального нефтепровода. Расчет технологических трубопроводов на прочность выполняется в соответствии с расчетами на прочность нефтепровода по РД «Магистральные нефтепроводы. Нормы проектирования». В зависимости от рабочего (номинального) давления технологические трубопроводы подразделяются на категории в соответствии с таблицами 8.6 – 8.9. Таблица 8.6 – Категории технологических трубопроводов НПС с РП с давлением на выходе НПС 6,3 МПа
Таблица 8.8 – Категории технологических трубопроводов НПС без РП с давлением на выходе НПС 6,3 МПа
ЗАПОРНАЯ АРМАТУРА И ОБРАТНЫЕ ЗАТВОРЫ Задвижки шиберные Задвижки должны изготавливаться в следующих исполнениях по номинальному давлению PN: PN 1,6 MПa; PN 2,5 MПa; PN 4,0 MПa; PN 6,3 MПa; PN 8,0 MПa; PN 10,0 MПa; PN 12,5 MПa; 15,0 МПа. Задвижки должны изготавливаться с условными проходами DN: PN 1,6 МПа - PN 15,0 МПа DN 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 500; 600; 700; 800; 1000; 1050; 1200. Герметичность в затворе задвижки должна соответствовать требованиям класса «А» во всем диапазоне перепада рабочего давления на затворе. Задвижки применяются со следующими типами корпусов:
 Рисунок 1 – Литая задвижка 1 – корпус, 2 – шибер, 3 – крышка, 4 – шпиндель, 5 – стойка, 6 – бугельный узел, 7,8 – крепеж соединения «корпус-крышка»  Рисунок 2 – Задвижка лито-сварная 1 – корпус, 2 – шибер, 3 – крышка, 4 – шпиндель, 5 – стойка, 6 – бугельный узел, 7,8 – крепеж соединения «корпус-крышка»  Рисунок 3 – Штампосварная задвижка под приварку 1 – корпус, 2 – крышка, 3 – шибер, 4 – шпиндель, 5 – стойка, 6 – бугельный узел Задвижки клиновые Задвижки должны изготавливаться в следующих исполнениях по номинальному давлению: PN 1,6 MПa; PN 2,5 MПa; PN 4,0 MПa; PN 6,3 MПa; PN 8,0 MПa; PN 10,0 MПa;PN 12,5 MПa; 16,0 МПа. Задвижки должны изготавливаться в следующих исполнениях по номинальным диаметрам: DN 50; 80; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 500; 600; 700; 800; 1000; 1050; 1200. В зависимости от класса герметичности затвора задвижки должны изготавливаться в трех исполнениях:
Максимально допустимые значения протечек, соответствующие каждому классу герметичности приведены в таблице 6.2. Таблица 6.2 – Максимально допустимые протечки
. Задвижки применяются со следующими типами корпусов:
 Рисунок 1 – Задвижка литая с фланцевым присоединением 1 – корпус 2 – крышка 3 – клин 4 – шпиндель 5 – стойка 6 – бугельный узел  Рисунок 2 – Задвижка лито-сварная с фланцевым присоединением 1 – корпус 2 – крышка 3 – клин 4 – шпиндель 5 – стойка 6 – бугельный узел  Рисунок 3 – Штампосварная задвижка а) с фланцевым присоединением б) под приварку 1 – корпус 2 – крышка 3 – клин 4 – шпиндель 5 – стойка 6 – бугельный узел Краны шаровые Краны должны изготавливаться в следующих исполнениях по номинальному давлению PN: PN 1,6 MПa; PN 2,5 MПa; PN 4,0 MПa; PN 6,3 MПa; PN 8,0 MПa; PN 10,0 MПa; PN 12,5 MПa; 16,0 МПа. Краны должны изготавливаться с условными проходами DN: 10, 15, 20, 25, 32, 40, 50, 80, 100; 150; 200; 250; 300; 350. Герметичность в затворе запорного шарового крана должна соответствовать:
Максимально допустимые значения протечек, соответствующие каждому классу герметичности приведены в таблице 6.2.  Рис. 7.9. Кран шаровый 1 — корпус;2 — шар;3 — поворотная цапфа;4 — присоединительные фланцы;5 — уплотнительный элемент; 6,7,8,9 — уплотнения типа "о" кольца;10 — болт; 11 — гайка | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||