проектирование НПЗ. Реферат выпускная квалификационная работа по теме Проект головной нефтеперекачивающей станции
 Скачать 1.73 Mb.
|
|
3.4 Перерасчет характеристик насоса с воды на нефть Для перекачки нефти и нефтепродуктов в основном используются магистральные насосы. Их характеристики приводятся в специальных каталогах. В каталогах приводятся характеристики снятые на воде. Для перекачки нефти нефтепродуктов нужен перерасчет характеристик насосов с воды на нефть. Параметр, характеризующий течение жидкости в колесе это число Рейнольдса 2 2 Re н P n Д , (4) где n – число оборотов ротора насоса выбирается из таблицы 2 (об/мин); 2 Д – диаметр рабочего колеса выбирается из таблицы 4; P – кинематическая вязкость. 2 3000 0,395 Re 31205. 0,00025 60 н Пересчет характеристик с воды на нефть нужен в том случае, когда величина Re н не превышает величину переходного числа Рейнольдса Re п , вычисляемого по формуле 5 0,305 Re 3,16 10 п s n , (5) где s n – коэффициент быстроходности насоса, выбирается из таблицы 4. 5 0,305 Re 3,16 10 89 80264. п Найденная величина Re п больше величины Re н , значит перерасчет характеристик с воды на нефть, не нужен. 3.5 Определение мощности потребляемой насосами Мощность, потребляемая насосами, рассчитывается по формуле 367 p P П Q h N , (6) где П N – мощность потребляемая насосами, кВт; p Q – пропускная способность проектная, м 3 /ч; h – расчетный напор насоса, м; P – тоже что и в формуле (1); – коэффициент полезного действия насоса (см. таблицу 2 и 4) При перекачке нефти на ГНПС в работе находятся один подпорный насос и три магистральных насоса. Определяем общую мощность потребляемую насосами на ГНПС П N = 3 1175,9 210,29 852 1 1175,9 47,59 852 1174,8 367 0,8 367 0,76 кВт. 3.6 Расчет электроэнергии за расчетный период Расход электроэнергии за расчетный период на перекачку нефти и нефтепродуктов определяется по формуле [3] 1,03 367 Н Э Г В G H N N , (7) где G – расчетный объем перекачки, тонн за расчетный период; H – расчётный суммарный напор агрегатов, м; H – значение КПД с учётом пересчета на вязкость; Э – значение КПД электродвигателей основных насосов; Г N – расход электроэнергии на собственные нужды НПС и вспомогательные установки площадки НПС, кВт·ч/год. Расход электроэнергии на собственные нужды НПС приведен в таблице 6. Таблица 6 – Расход электроэнергии на собственные нужды на одну НПС Подача НПС, м 3 /ч Расход электроэнергии 10 3 кВт · ч/год ГНПС ПНПС До 1250 2460 1950 6 6 8 10 3 210, 29 1,03 8 10 1 47,59 1,03 2460000 367 0,8 0,95 367 0,76 0,95 Г N 22577415,1 / кВт ч год 3.7 Определение объема резервуарного парка Объем резервуарного парка нефтеперекачивающей станции при перекачке одного вида нефти или нефтепродукта согласно [3] определяется по формуле 9 10 350 ПС ПС РП СУТ Р Р P T T G V q , (8) где ПС T – требуемый запас времени работы участка трубопровода (зависит от типа насосной станции с емкостью и определяется по таблице 7), сут; Р – коэффициент использования полезной емкости резервуара по отношению к строительному номиналу, определяется по таблице 8; СУТ q – суточная производительность трубопровода, м 3 /сут; G – расчетный объем перекачки, млн. т/год; P – тоже что и в формуле (1). Таблица 7 – Значение требуемого запаса времени работы участка трубопровода Тип насосной станции Нефтепровод Нефтепродуктопровод Головная НПС 2,0-3,0 2,0-3,0 Таблица 8 – Значение коэффициента использования полезной емкости резервуара Тип резервуара Для нефтепровода согласно РД 153-39.4-113-01 Для нефтепродуктопровода согласно СО 03-04-АКТНП- 014-2004 РВС-1000 с понтоном - 0,7 РВС-1000 без понтона - 0,83 РВС-3000 с понтоном - 0,65 РВС-3000 без понтона - 0,81 Окончание таблицы 8 – Значение коэффициента использования полезной емкости резервуара Тип резервуара Для нефтепровода согласно РД 153-39.4-113-01 Для нефтепродуктопровода согласно СО 03-04-АКТНП- 014-2004 РВС-5000 с понтоном 0,76 0,7 РВС-5000 без понтона 0,79 0,84 РВС-10000 с понтоном 0,76 0,74 РВС-10000 без понтона 0,79 0,85 РВС-20000 с понтоном 0,79 0,74 РВС-20000 без понтона 0,82 0,85 Вертикальный стальной 50- 100 тыс.м 3 с понтоном 0,79 - Вертикальный стальной 20- 100 тыс.м 3 с плавающей крышей 0,83 - Железобетонный заглубленный 10-30 тыс.м 3 (существующие) 0,79 - 9 3 2,35 8 10 79803,69 80000 0,79 350 852 РП V м 4 Патентно-информационный обзор № 2597274. Нефтеперекачивающая станция бесперебойной работы [4] Изобретение относится к нефтепроводному оборудованию, а именно к нефтеперекачивающим станциям магистральных нефтепроводов, имеющим в своем составе резервуарные парки. Известна типовая технологическая схема нефтеперекачивающей станции, которая содержит следующие основные элементы: - магистральная насосная станция (основные насосы); - подпорная насосная станция (подпорные насосы); - соединение трубопроводных коммуникаций (обвязка); - резервуарный парк; - технологическое оборудование (узел фильтров-уловителей, узел регулирования давления, резервуар аварийного сброса); - предохранительные клапаны (два клапанных узла); - технологические задвижки (задвижки и затворы). По совокупности признаков и достигаемому техническому результату данная схема нефтеперекачивающей станции является наиболее близкой к заявляемому изобретению и выбрана в качестве прототипа. Существующая типовая технологическая схема нефтеперекачивающей станции предусматривает раздельную работу участков магистрального нефтепровода до и после нефтеперекачивающей станции. При этом в соответствии с нормативными требованиями при возникновении аварийной ситуации в резервуарном парке предусмотрено его отключение от технологических трубопроводов на входе НПС только после остановки перекачки на участке до НПС. Это требование обусловлено необходимостью исключения превышения допустимого рабочего давления линейной части МН и допустимого давления технологических трубопроводов и оборудования НПС. Данное требование обуславливает следующие нежелательные последствия (недостатки): - необходимость отключения резервуарного парка приводит к остановке перекачки на предыдущем участке магистрального нефтепровода; - поступление нефти в резервуарный парк в аварийной ситуации продолжается в течение времени остановки предыдущего участка магистрального нефтепровода. При этом, если аварийная ситуация связана с пожаром в резервуаре, то подпитка горящего резервуара нефтью из магистрального нефтепровода будет продолжаться в течение времени его остановки и закрытия задвижек резервуара. Задачей заявляемого изобретения является обеспечение непрерывности перекачки нефти при возникновении аварийной ситуации в резервуарном парке нефтеперекачивающей станцией. Технический результат заключается в обеспечении бесперебойности работы и повышении безопасности нефтеперекачивающей станции за счет переключения обратным клапаном потока перекачиваемой нефти, поступающего от магистрального нефтепровода, на вход магистральной насосной станции при отключении резервуарного парка. Кроме того, трубопроводы, соединяющие узел фильтров- грязеуловителей с отключающей задвижкой и обратным клапаном (ОК), и трубопровод, соединяющий обратный клапан с магистральной насосной станцией, выполнены рассчитанными на номинальное давление 2,5 МПа. Заявленное изобретение поясняется рисунком 1, на котором изображена технологическая схема нефтеперекачивающей станции бесперебойной работы. 1 – магистральная насосная станция, 2 – подпорная насосная станция; 3 – резервуарный парк; 4 – узел сбросных пружинных предохранительных клапанов; 5 – узел фильтров- грязеуловителей; 6 – отключающая задвижка; 7 – узел регулирования давления; 8 – резервуар аварийного сброса; 9 – обратный клапан; 10 – узел подключения; 11 – магистральный нефтепровод Рисунок 1 – Технологическая схема НПС бесперебойной работы Предлагаемая технологическая схема нефтеперекачивающей станции бесперебойной работы в отличие от типовой предусматривает оборудование перемычки с ОК 9 для соединения технологического трубопровода на входе НПС (после узла фильтров-грязеуловителей 5) и трубопровода на входе магистральной насосной станции 1. Для этого устанавливают трубопроводы, соединяющие узел фильтров-грязеуловителей 5 с отключающей задвижкой 6 и ОК 9, и трубопровод, соединяющий ОК 9 с магистральной насосной станцией 1, которые рассчитаны на номинальное давление 2,5 МПа. В результате выход узла фильтров-грязеуловителей 5 соединен через обратный клапан 9 с входом магистральной насосной станции 1, узел сбросных пружинных предохранительных клапанов (СППК) 4, выход которого подключен к резервуару аварийного сброса 8, расположен на трубопроводе, соединяющем выход подпорной насосной станции 2 с входом магистральной насосной станции 1, после точки присоединения выхода ОК 9. Вход отключающей задвижки 6 при этом соединен с выходом узла фильтров-грязеуловителей 5 и входом ОК 9. В нефтеперекачивающей станции бесперебойной работы необходим только один узел СППК 4 (в существующих типовых нефтеперекачивающих станциях применяются два узла с трубопроводами сброса от данных узлов в резервуар аварийного сброса), размещенный на трубопроводе, соединяющем выход подпорной насосной станции 2 с входом магистральной насосной станции 1, после точки присоединения выхода ОК 9. Указанные технические нововведения кроме решения основной задачи – обеспечения непрерывности перекачки нефти при возникновении аварийной ситуации в резервуарном парке нефтеперекачивающей станции, дают дополнительное преимущество, а именно: с учетом более высокого давления срабатывания узла СППК 4 (до 2,5 МПа) по сравнению с исключенным узлом СППК (до 1,6 МПа) уменьшается производительность сброса, что приводит к сокращению требуемой емкости резервуара аварийного сброса 8. Заявленное устройство работает следующим образом. При возникновении аварийной ситуации в резервуарном парке 3 производят его незамедлительное отключение от узла фильтров- грязеуловителей 5 путем закрытия отключающей задвижки 6 без остановки перекачки. После закрытия отключающей задвижки 6 и отключения резервуарного парка 3 возрастает давление на входе ОК 9, который автоматически открывается, и поток нефти направляется по перемычке на вход магистральной насосной станции 1, осуществляющей перекачку на следующем участке магистрального нефтепровода 11. Рост давления на входе магистральной насосной станции 1 (и соответственно, на выходе подпорной насосной станции 2) за счет потока нефти из магистрального нефтепровода 11 происходит до значения, соответствующего напорной характеристике подпорного насоса подпорной насосной станции 2 при нулевой подаче. По достижении данного давления подпорная насосная станция 2 отключается. После отключения подпорных насосных агрегатов подпорной насосной станции 2 давление на входе магистральной насосной станции 1 (и следовательно, на выходе подпорной насосной станции 2) снизится до значения, поддерживаемого автоматической системой регулирования давления узла регулирования давления 7, подключенного к выходу магистральной насосной станции 1. Нефтеперекачивающая станция, выполненная по предлагаемой принципиальной технологической схеме, обеспечивает возможность незамедлительного отключения резервуарного парка 3 отключающей задвижкой 6 при возникновении в нем аварийной ситуации без остановки перекачки на предыдущем технологическом участке магистрального трубопровода. При этом происходит автоматический перевод потока нефти, поступающей из узла фильтров-грязеуловителей 5, напрямую на вход в магистральную насосную станцию 1, осуществляющую перекачку на следующем технологическом участке магистрального трубопровода. При отключении резервуарного парка 3 и переходе НПС на режим работы «из насоса в насос» (то есть при подключении потока нефти непосредственно на вход магистральной насосной станции 1), являющемся штатным переходом, необходимо учитывать возможность аварийного отключения магистральной насосной станции 1 (например, при внезапном отключении энергоснабжения). При этом магистральный нефтепровод 11 перейдет на режим работы «минуя НПС» через ОК, установленный в узле подключения 10. Данный режим является нештатным (аварийным) и характеризуется ростом «проходящего» давления на входе НПС. В этих условиях защита по давлению технологических трубопроводов НПС и линейной части магистрального нефтепровода 11 обеспечивается с помощью узла СППК 4, установленного на трубопроводе, соединяющем выход подпорной насосной станции 2 с входом магистральной насосной станции 1, после точки присоединения выхода ОК 9. Узел СППК 4 ограничивает давление на приеме НПС до 2,5 МПа. При этом эпюра допустимого рабочего давления линейной части участка магистрального нефтепровода 10 до входа в рассматриваемой НПС должна удовлетворять эпюре максимальных давлений, построенной с учетом максимального давления на выходе предыдущей НПС (на чертеже не показана) технологического участка и максимального давления 2,5 МПа, ограниченного с помощью узла СППК 4 рассматриваемой НПС. При остановке магистральной насосной станции 1 должна формироваться команда на отключение предыдущего технологического участка магистрального нефтепровода 11. Преимущества устройства, выполненного по предлагаемой технологической схеме: - обеспечивается возможность незамедлительного отключения резервуарного парка задвижкой при возникновении в нем аварийной ситуации без остановки перекачки на предыдущем участке. При этом сокращается объем продукта, поступающего в резервуарный парк при аварийной ситуации, тем самым повышается безопасность работы МН; - исключается строительство одного из двух узлов СППК с трубопроводами сброса от данного узла; - сокращается требуемая емкость резервуара аварийного сброса. Изобретение обеспечивает непрерывность перекачки нефти при возникновении аварийной ситуации в резервуарном парке нефтеперекачивающей станции. Достигнута бесперебойность работы и повышение безопасности нефтеперекачивающей станции за счет переключения обратным клапаном потока перекачиваемой нефти, поступающего от магистрального нефтепровода, на вход магистральной насосной станции при отключении резервуарного парка [4]. 5 Конструкция и компоновка насосного цеха Основное насосное оборудование НПС и его вспомогательное оборудование располагается в насосном цехе. Надежная работа основного и вспомогательного оборудование при минимальных размерах насосного цеха – это основное требование при компоновке насосного цеха. Ремонт основного и вспомогательного оборудования в насосном цехе проводиться без остановки перекачки. Обслуживающему персоналу должны быть созданы нормальные санитарно-гигиенические условия. Постройка насосного цеха осуществляется из прочных и огнеупорных материалов (бетон, кирпич). Размеры здания насосного цеха зависят от размеров основного и вспомогательного оборудования, а также от их конструктивных особенностей. При расчете фундамента основываются на данных динамических и статических нагрузок. Статические нагрузки составляет вес оборудования. Основные помещения насосного цеха: насосный зал, зал электродвигателей. Их оборудуют грузоподъемными механизмами – мостовыми кранами. Грузоподъемность крана определяется максимальным весом установленного оборудования. Конструкцию здания насосного цеха выбирают в зависимости от климатических условий и наличия строительных материалов. Насосные агрегаты связывают трубопроводами-отводами изогнутой формы, которые соединяют их приемные и напорные патрубки через общий коллектор наружной установки. Трубопроводы укладывают в грунте и присоединяют к насосам сваркой. В общем укрытии прокладывают трубопроводные коммуникации вспомогательных систем, а также сооружают площадки для обслуживания оборудования с соответствующими ограждениями и лестницами. При проходе трубопроводов через разделительную стенку используют специальные герметизирующие сальники [5]. 6 Генеральный план НПС Генеральный план представляет собой комплексное решение планировки расположения различных объектов на территории НПС. При правильном расположении объектов снизятся затраты на эксплуатацию, повысится безопасность объекта. В генеральном плане содержится размещение всех зданий и различных сооружений, инженерных сетей и транспортных коммуникаций в соответствии с действующими нормами проектирования. Площадка под НПС выбирается в соответствии с проектом планировки и застройки района строительства. Площадка должна быть вблизи к уже имеющимся транспортным коммуникациям. Требования, предъявляемые к площадке под НПС: - рельеф должен быть пологим с выраженным уклоном для обеспечения стека поверхностных вод, и обеспечение благоприятной работы самотечной канализации; - грунты на площадке строительства должны иметь хорошую несущую способность, строение всех зданий и сооружений должно по возможности быть без создания искусственного основания; - грунт на площадки должен быть сухим, с низким уровнем грунтовых вод, под площадки для строительства нельзя применять заболоченные, оползневые участки, участки вблизи зоны санитарной охраны источника водоснабжения. Относительно населенных пунктов площадку под НПС располагают ниже по течению рек. При размещении НПС вблизи рек или различных водоемов следует учитывать расчетный горизонт высоких вод, при планировке площадки отметки планировки территории применяют выше 0,5 м расчетного горизонта сточных вод. Выбор площадки должен предусматривать возможное расширение. При разработке предусматривают унификацию генерального плана с разбиванием территории станции на две зоны: производственную и служебно- вспомогательную. В зоне производственного характера находится основное оборудование и объекты, которые связаны с перекачкой нефти (насосный цех, резервуарные парки), а в служебно-вспомогательной зоне находятся сооружения и объекты обслуживающие НПС (склады, административно- хозяйственный блок, боксы пожаротушения) [5]. |