Энергоэффективность транспортировки нефти при использовании частотных силовых. Энергоэффективность транспортировки нефти при использовании част. Транспорта и хранения нефти и газа дипломный проектработа тема работы Энергоэффективность транспортировки нефти при использовании частотных силовых преобразователей на центробежных насосах
 Скачать 2.66 Mb.
|
ТПУ гр. з-2Т00 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 15 Аналитический обзор φ ) – для электродвигателей, тиристорного преобразователя частоты (ТПЧ) ив целом для тиристорного регулируемого электропривода (ТРЭ) при работе в широком диапазоне изменения нагрузок частота вращения) и от значений КПД магистральных насосов при работе последних в широком диапазоне изменения частота вращения. Эффективность применения РНА должна определяться с учетом, что добавочные потери электроэнергии на перекачку нефти с внедрением на НМП мощных РНУ не должны превышать минимально возможных потерь электроэнергии на дросселирование. Положительными факторами при применении регулируемого привода также являются возможность снижения давления на входе промежуточных НМП до уровня минимальных давлений, установленных технологическими параметрами нефтепровода снижение давления по НМП и плавный выход на расчетный режим перекачки увеличивает остаточный ресурс магистрального нефтепровода исключаются перегрузка питающих электросетей и трансформаторных подстанций вовремя пуска насосного агрегата НМП; увеличивается число фиксированных режимов перекачки по нефтепроводу, исключающих дросселирование. Применение на НМП тиристорного регулируемого электропривода (ТРЭ) позволит ограничить пусковые токи электродвигателей насосных агрегатов (НА) на уровне не более I ном (следовательно, исключить посадку напряжения в сети, вместо 5–7 ном при прямых пусках от сети, тем самым позволит облегчить работу систем внутреннего и внешнего электроснабжения НМП и обеспечит снижение потерь энергии в кабельных и воздушных линиях, в силовых трансформаторах Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 16 Аналитический обзор и токоограничивающих реакторах (там, где они по тем или иным условиям используются) в период пуска насосных агрегатов. Незначительные токи припуске электродвигателей от ТПЧ дают возможность использовать последние в качестве пусковых (разгонных) устройств электродвигателей НА. При этом темп разгона электродвигателей НА можно плавно регулировать в определенных пределах. Данное достоинство позволяет в течение короткого времени запускать один и тот же электродвигатель НА без опасения его перегрева, тогда как при прямых пусках электродвигателей НА от промышленной сети это делать невозможно. Кроме того, это дает возможность поочередно, без значительных трудностей, вводить в работу необходимое число агрегатов на НМП с целью обеспечения требуемого технологического режима перекачки, тогда как из–за больших посадок напряжения в питающих сетях при прямых пусках электродвигателей НА не всегда имеется такая возможность. Указанное достоинство может широко использоваться, исходя из требований повышения надежности и устойчивости работы НМП там, где имеются маломощные подстанции и большая загрузка их по мощности и где наблюдается дефицит мощности в энергосистемах. Применение РНА на НМП позволит увеличить срок службы электродвигателей и насосов за счет снижения динамических нагрузок при плавном частотном пуске электродвигателей с заведомо заданной интенсивностью разгона снизить переменные нагрузки на трубопровод и запорную арматуру (клапана, заслонки, задвижки, а следовательно обеспечит увеличение срока службы частично отказаться от применения на НМП сменных роторов и полностью от обточки рабочих колес насосов исключить простои при замене роторов и связанные с заменой эксплуатационные затраты избежать в ряде случаях включения дополнительного насосного агрегата при необходимости увеличения производительности перекачки по участку нефтепровода путем увеличения частоты вращения РНА выше номинальных (при условии обеспечения возможности длительной работы электродвигателя на частоте вращения более 3000 об/мин); плавно Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 17 Аналитический обзор регулировать производительность перекачки в определенных пределах. Эффективность применения РНА на НМП МН во многом будет зависеть и от рационального их размещения (количество, конкретное назначение и на каких НМП), а также оттого, насколько ТРЭ будет отвечать требованиям, предъявляемым со стороны эксплуатационников электроприводов НА, главными из которых являются простота обслуживания и высокая надежность работы, включающая возможность длительной эксплуатации без присутствия обслуживающего персонала, высокая экономичность в широком диапазоне изменения нагрузок и частоты вращения, высокое быстродействие по отработке технологических сигналов на изменение частоты вращения, невысокая стоимость и др. Из изложенного следует, что показателей, определяющих эффективность применения РНА на НМП, достаточно много, однако просчитать эффект в денежном выражении на сегодня трудно из–за следующих причин отсутствие статистических данных по работе РНА на НМП (серийно выпускаемых промышленностью и предусматриваемых для разработки в перспективе, а именно – показателей надежности в реальных условиях их эксплуатации наработка на отказ, ресурс до первого капитального ремонта и т.п.), достоверных, экспериментально подтвержденных в реальных условиях эксплуатации номинальных значений энергетических параметров (КПД и cos φ ), ТРЭ, включая и отдельные их узлы (двигатели, тиристорные преобразователи, трансформаторное оборудование и т.п.), а также изменение указанных энергетических параметров ТРЭ и самостоятельных его узлов в широком диапазоне изменения нагрузок отсутствие достоверных данных по стоимости основного и вспомогательного электрооборудования ТРЭ, и данных по затратам на проведение строительно-монтажных и пусконаладочных работ и затратам на их эксплуатацию. Практика эксплуатации регулируемых электроприводов, в том числе и на базе использования тиристорных преобразовательных агрегатов, показывает, что энергетические показатели электропривода какими бы высокими они ни были Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 18 Аналитический обзор для отдельных звеньев комплектного регулируемого электропривода, меньше соответствующих показателей электродвигателя, работающего с постоянной частотой вращения и питающегося непосредственно от сети, те. η рег.прив = η дв η пр.агр η вспом.обор < η двиг с n = const, [1] где η вспом.обор – КПД вспомогательного оборудования регулируемого электропривода, зависящий от потерь энергии в согласующем трансформаторе, компенсирующих устройствах, токопроводах и т.п. На НМП с последовательной схемой включения насосов, нашедшей наибольшее применение на нефтепроводах, для поддержания устойчивой, надежной и экономичной работы НМП ив целом нефтепровода на любых режимах их эксплуатации достаточно двух регулируемых (один из которых резервный) насосных агрегатов. Поэтому некоторое снижение КПД регулируемого электропривода по сравнению с КПД электродвигателя, работающего с постоянной частотой вращения ротора, не будет существенно снижать общий КПД НМП. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 19 Аналитический обзор 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕКТА Пункт подготовки и сбора нефти (------------------) входит в состав -------- --------------------------------------- (------------) и предназначен для окончательного разгазирования, обезвоживания нефтей ---------------------------------------- месторождений и подачи товарной нефти в нефтепровод --------------------------. 2.1 Характеристика перекачиваемого продукта Таблица 2.1 – Характеристика исходного сырья, материалов, реагентов, изготовляемой продукции Наименование сырья, материалов Номер ГОСТ или ТУ стандарта организации Показатели качества, обязательные для проверки Норма по ГОСТ, ОСТ, СТП, ТУ Область применения продукции 1 Товарная нефть ГОСТ Р 51858-2002* Содержание серы, % мас. 0,6 Для поставки потребителям в качестве сырья для нефтеперерабатывающих установок Плотность при 20 С, кг/м 3 844 - Содержание воды, %мас. 0,5 Концентрация хлористых солей, мг/дм 3 100 Содержание мехпримесей, %мас. 0,05 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 20 Энергоэффективность транспортировки нефти при использовании частотных силовых преобразователей на центробежных насосах Разраб . Чулик К.Е. Руковод. Рудаченко А.В. Консульт. Зав. Каф. Рудаченко А.В. АА. ВВ.АВ.А.В. Общая характеристика объекта Лит. Листов 108 ТПУ гр. З-2Т00 Продолжение таблицы 2.1 Давление насыщенных паров, кПа 66,7 Содержание хлорорганических соединений Не нормируется Содержание сероводорода, ppm. 20 Содержание меркаптанов, ppm 40 Учитывая принятую технологическую классификацию нефти согласно ГОСТ Р 51858-2002* относятся к сернистыми малосернистым, к легкими средним по плотности. Усредненная плотность общего потока товарной нефти --------------------- принята 850 кг/м 3 согласно проекта «-----------------------» -------, -----------). Температура потока нефти на выходе сне более +30 С. 2.2 Описание блока насосной магистральной перекачки -------- Насосный блок --------------------- состоит из пяти насосных агрегатов, подводящей трубопроводной арматуры, запорной арматуры, обратных клапанов, фильтров, дренажной системы. Включает в себя систему автоматизации управления насосов магистральной перекачки, автоматическую систему пожаротушения, датчики загазованности, систему вентиляции, измерительную аппаратуру КИПиА. Позиции насосов магистральной перекачки № 1, 2, 3 являются агрегатами одного типа – – ЦНС 300-300. Позиции насосов № 4, 5 – ЦНС 500-560. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 21 Общая характеристика объекта Рисунок 2.1 – ЦНС 300-300 в блоке насосной ------------------------------ ---------- Рисунок 2.2 – ЦНС 500-560 в блоке насосной ------------------------------ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 22 Общая характеристика объекта Таблица 2.2 – Технические характеристики насосных агрегатов ----------- Марка Подачам ч Напор, м Частота вращения, об/мин Мощность, потребляемая насосом, кВт КПД насоса, %, не менее Допускаемый кавитационный запас, мне более ЦНС 500-560 500 560 1475 1074 71 5 ЦНС 300-300 300 300 1475 400 71 4,5 Насос ЦНС 500-560 имеет 7 ступеней с диаметром рабочих колёс 0,53 м, ЦНС 300-300 – 5 ступеней с диаметром рабочих колёс 0,44 м. Принцип действия насосов ЦНС представляет следующий процесс Рабочее колесо, вращаясь сообщает движение жидкости, находящейся между лопастями и возникает центробежная сила которая выталкивает жидкость от центра рабочего колеса к периферии. Далее жидкость поступает на вход следующего рабочего колеса. Жидкость, переходя с одного рабочего колеса на другое, постепенно увеличивая свое давление на каждом из них. Выходя из последнего колеса жидкость через направляющий аппарат переходит в крышку нагнетания и далее поступает в нагнетательный трубопровод. Материальное исполнение насосов ЦНС 500-560 и ЦНС 300-300 Проточная часть насоса, кронштейны передний и задний, корпус направляющего аппарата изготовлены из стали Л ГОСТ 977-88 или 2Х18Н9ТЛ ГОСТ 977-88*, Опорные кронштейны насоса выполнены из чугуна, материал проточной части насосов ЦНС СЧ, вал – сталь Х, направляющий аппарат, кольцо и корпус направляющего аппарата, втулка сальника – из прессматериала АГ-4В. Утечки с сальников и освобождение насосов внешней перекачки производится в дренажную емкость ДЕ, откуда погружным насосом жидкость откачивается в технологические резервуары. [7] Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 23 Общая характеристика объекта Рисунок 2.3 – Габаритный чертёж насоса ЦНС 500-560 Рисунок 2.4 – Габаритный чертёж насоса ЦНС 300-300. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 24 Общая характеристика объекта Рисунок 2.5 – Характеристики насосов ЦНС 500-160..880 испытанных на воде плотностью 997 кг/м 3 при частоте вращения 1475 об/мин и частоте тока 50 Гц. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 25 Общая характеристика объекта Рисунок 2.6 – Характеристики насосов ЦНС 300-120..660 испытанных на воде плотностью 997 кг/м 3 при частоте вращения 1475 об/мин и частоте тока 50 Гц. 2.3 Характеристики электродвигателей агрегатов насосной магистральной перекачки Двигатели асинхронные взрывобезопасные ВАО с питанием от сети переменного трёхфазного тока частотой 50 и Гц предназначены для привода насосов, вентиляторов, дымососов, воздуходувок и других механизмов. Используются при транспортировке углеводородов и других газов и жидкостей в шахтах, опасных по газу и пыли, и во взрывоопасных зонах Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 26 Общая характеристика объекта помещений, отнесённых по взрывоопасности к категории 1,2,3 и группам Т, Т, Т, Т (согласно классификации ПУЭ). Конструктивное исполнение по способу монтажа – IM1001 (горизонтальное, на лапах, со щитовыми подшипниками качения или скольжения, в зависимости от марки. Изготовлены во взрывонепроницаемой оболочке. Система охлаждения – воздухо-воздушная, по замкнутому циклу вентиляции. Способ охлаждения – IC0151. Степень защиты – IP54. Вид и уровень взрывозащиты IExdIIBT4 и PB ExdI – для двигателей ВАО2, ВАО5; Номинальный режим работы – S1 продолжительный. Рисунок 2.7 Электродвигатель серии ВАО 2 Таблица 2.1 – Характеристики электродвигателей ВАО 2 Тип электродвигателя Мощность, кВт Напряжение, В Частота вращения, об/мин КПД, % Масса, кг ВАО2–560 LA4 800 6000 1500 95,7 4000 ВАО2–630 L4 2000 6000 1500 96,6 9300 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 27 Общая характеристика объекта 2.4 Участок магистрального нефтепровода Напорный нефтепровод --------------------------------------------- имеет следующие параметры Наружный диаметр трубопровода (н -мм Толщина стенки 9 мм Длина трубопровода ---- км Среда перекачки нефть Диапазон скоростей перекачки транспортируемого продукта --------- мс Начальное давление среды перекачки ------ МПа Температура продукта ---- С Материал трубопровода ГС Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 28 Общая характеристика объекта 3. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ Согласно требованиям ------------------------------ во исполнение Регламента -----------------------------------------------» -------------------------------- насосная магистральной перекачки ---------------------- должна быть дооснащена частотными регуляторами числа оборотов электродвигателя (приложение 12). Согласно технического задания на проектирование «------------------------- -----------------------»), согласованного Начальником Управления Западно- Сибирского округа ГГТН А.А. Обгольц (см. приложение 2), необходимо разработать дополнительные технические решения для доведения схемы откачки нефти св систему магистральных нефтепроводов ------------------------ до требований --------------------------------- «----------------------------------------------», утвержденного первым вице- президентом ----------------------------------------------- 201- г. Основными задачами при выполнении ВКР являются • Ознакомление с существующим положением на площадке строительства, режимом работы и технологической схемой работы нефтепровода «------------- -------------------»; • Выбор технологического оборудования • Экономическое обоснование установки частотных регуляторов числа оборотов электродвигателя • Описание технологии работы ЧРП; Архитектурно-планировочные решения На территории реконструируемой ------------ запроектированы следующие здания и сооружения площадка установки силовых блоков преобразователей Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 29 Энергоэффективность транспортировки нефти при использовании частотных силовых преобразователей на центробежных насосах Разраб . Чулик К.Е. Руковод. Рудаченко А.В. Консульт. Зав. Каф. Рудаченко А.В. Основные технологические решения Лит. Листов ТПУ гр. з-2Т00 частоты, кабельные эстакады. Инженерная подготовка территории На территории проектируемых сооружений принята сплошная вертикальная планировка в увязке с вертикальной планировкой, выполненной ЗАО -------------------------. Для обеспечения устойчивости откосов площадки от размыва атмосферными осадками и ветровой эрозии предусмотрено укрепление откосов посевом трав. |