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.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт природных ресурсов Направление подготовки (специальность Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» Кафедра Транспорта и хранения нефти и газа ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ/РАБОТА Тема работы Энергоэффективность транспортировки нефти при использовании частотных силовых преобразователей на центробежных насосах УДК 622.692.4.05:621.314.632 Студент Группа ФИО Подпись Дата З-2Т00 Чулик К.Е. Руководитель Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата доцент Рудаченко А.В. к.т.н., доцент КОНСУЛЬТАНТЫ По разделу Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата доцент Вазим А. А. к.э.н, доцент По разделу Социальная ответственность Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата доцент Гуляев МВ. к.э.н, доцент ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ Завкафедрой ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата ТХНГ Рудаченко А.В. к.т.н, доцент Томск – 2016 г Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт природных ресурсов Направление подготовки (специальность) 130501 Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» Кафедра Транспорта и хранения нефти и газа УТВЕРЖДАЮ Завкафедрой Рудаченко А.В. (Подпись) (Дата) (Ф.И.О.) ЗАДАНИЕ на выполнение дипломной работы Слушателю Группа ФИО З-2Т00 Чулик К.Е. Тема работы Энергоэффективность транспортировки нефти при использовании частотных силовых преобразователей на центробежных насосах Утверждена приказом директора (дата, номер) Срок сдачи студентом выполненной работы ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ Исходные данные к работе наименование объекта исследования или проектирования производительность или нагрузка режим работы непрерывный, периодический, циклический и т. д вид сырья или материал изделия требования к продукту, изделию или процессу особые требования к особенностям функционирования (эксплуатации) объекта или изделия в плане безопасности эксплуатации, влияния на окружающую среду, энергозатратам экономический анализ и т. д.). Объект: ------------------------------------------------- Насосные агрегаты ЦНС 300-300, ЦНС 500-560 в периодическом режиме работы. Перечень подлежащих исследованию, проектированию и разработке вопросов аналитический обзор по литературным источникам с целью выяснения достижений мировой науки техники в рассматриваемой области постановка задачи исследования, проектирования, конструирования содержание процедуры исследования, проектирования, конструирования обсуждение результатов выполненной работы наименование дополнительных разделов, подлежащих разработке заключение по работе). Сравнение энергозатрат при работе центробежных насосов без частотно-регулируемого привода, и сих применением. Расчёт сроков окупаемости силовых преобразователей. Перечень графического материала сточным указанием обязательных чертежей) Напорные характеристики насосов ЦНС, ------------- --------- Дата выдачи задания на выполнение дипломной работы по линейному графику Задание выдал руководитель Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Завкафедрой Рудаченко А.В. к.т.н. Задание принял к исполнению слушатель Группа ФИО Подпись Дата З-2Т00 Рудаченко А.В. ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ Студенту Группа ФИО З-2Т00 Чулик К.Е. Институт Кафедра Уровень образования специалист Направление/специальность 130501.65 Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» Исходные данные к разделу Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение. Стоимость ресурсов научного исследования (НИ материально-технических, энергетических, финансовых, информационных и человеческих- стоимость работ и материально-технических ресурсов по строительству площадки ЧРП 2. Нормы и нормативы расходования ресурсов- МДС 81-35.2004, ГСН 81-05-01-2001, ГСН 81-05- 02-2007 3. Используемая система налогообложения, ставки налогов, отчислений, дисконтирования и кредитования Налоговая система и финансовое законодательство Российской Федерации Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке. Оценка коммерческого потенциала инженерных решений (ИР) - сравнительный анализ возможных методов проведения ремонта, оценка экономического потенциала принятых технических решений. Формирование плана и графика разработки и внедрения ИР - расчет затрат исходя из плана и графика выполнения различных видов работ. Обоснование необходимых инвестиций для разработки и внедрения ИР - обоснование экономической выгоды за счет внедрения проекта. Составление бюджета инженерного проекта (ИП) - составление сводного сметного расчета на реализацию проекта. Оценка ресурсной, финансовой, социальной, бюджетной эффективности ИР и потенциальных рисков - оценка экономической эффективности и срока окупаемости проекта Дата выдачи задания для раздела по линейному графику Задание выдал консультант Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Доцент Вазим А. А. к.э.н Задание принял к исполнению студент Группа ФИО Подпись Дата З-2Т00 Чулик К.Е. ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ Студенту Группа ФИО З-2Т00 Чулик К.Е. Институт Кафедра Уровень образования специалист Направление/специальность 130501.65 Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепровоов и газонефтехранилищ» Исходные данные к разделу Социальная ответственность. Характеристика объекта исследования вещество, материал, прибор, алгоритм, методика, рабочая зона) и области его применения ------------------------------------------------ --------------------------------------------------- ------------------------------------ Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке Производственная безопасность 1.2. Анализ выявленных вредных факторов проектируемой производственной среды Мероприятия по снижению воздействия опасных факторов и предотвращению риска аварий проведение инструктажей применение спецодежды и СИЗ работа с исправным инструментом – поражение электрическим током – опасность механических травм – пожарная безопасность – производственный шум 2. Экологическая безопасность 2.1 Оценка воздействия проектируемого объекта на состояние окружающей природной среды 2.2. Перечень мероприятий по предотвращению и или) снижению возможного негативного воздействия намечаемой хозяйственной деятельности на окружающую среду и рациональному использованию природных ресурсов на период строительства и эксплуатации линейного объекта. Анализ воздействия на окружающую среду приземной слой атмосферы водную среду земельные угодья животный мир. химическое воздействие на воздушный бассейн физическое воздействие на воздушный бассейн воздействие на водные ресурсы воздействие объекта на растительный и животный мир воздействие на земельные ресурсы Мероприятия по снижению воздействия на окружающую среду. мероприятия по охране атмосферного воздуха мероприятия по охране и рациональному использованию земельных ресурсов и почвенного покрова мероприятия по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортировке и размещению опасных отходов – мероприятия по охране растительного и животного мира 3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях Анализ возможных чрезвычайных ситуаций на объекте Разработка мероприятий по предупреждению аварий Определение зон действия основных поражающих факторов при авариях Определение сценариев аварий с участием опасных веществ Решения предупреждению аварийных выбросов опасных веществ Решения, направленные на предупреждение развитий аварий и локализация выбросов опасных веществ. 4. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности - ПБ 08-624-03 Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности - РД 08-200-98 Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности - ГОСТ 12.0.004-90 Система стандартов безопасности труда. Организация обучения безопасности труда. Общие положения - СанПиН 2.2.1/2.1.1.567-96 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов - РД 153-39.4-056-00 Правила технической эксплуатации магистральных нефтепроводов - РД 09-364-00 Типовая инструкция по организации безопасного проведения огневых работ на взрывоопасных и взрывопожароопасных объектах Дата выдачи задания для раздела по линейному графику Задание выдал консультант Должность ФИО Ученая степень, звание Подпись Дата Доцент Гуляев МВ к.э.н. Задание принял к исполнению студент Группа ФИО Подпись Дата З-2Т00 Чулик К.Е. Список сокращений УПН – установка подготовки нефти ЦПС – центральный пункт сбора НПС – нефтеперекачивающая станция; ОУУН – оперативный узел учета нефти КУУН – коммерческий узел учета нефти РД – регулятор давления; ЧРП – частотно–регулирующий привод; РВС – резервуар вертикальный стальной ПК – предохранительный клапан; СППК – стальной пружинный предохранительный клапан ПУ – переключающие устройство НВП – насосная магистральной перекачки НВП – насосная внешней перекачки ПТБ – печь трубчатая блочная УОН – узел отпуска нефти КИП и А – контрольно-измерительные приборы и автоматика; ЦНС – центробежный насос секционный ТРЭ – технологический расход электроэнергии РНА – регулируемый насосный агрегат. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 8 Список сокращений Реферат Выпускная квалификационная работа содержит 108 с, 10 рисунков, 22 таблицы, 29 источников, 6 приложений, демонстративный материал оформлен в виде презентации Microsoft PowerPoint. Ключевые слова частотно-регулируемый электропривод, центробежный насос, энергоэффективность ЧРП. Цель работы – разработка технического решения для доведения схемы -------------------- в систему магистральных нефтепроводов -------------------------- -- до требований ------------------------- «-----------------------------------», оценка экономической эффективности от внедрения силовых частотных электроприводов центробежных насосов. Выпускная квалификационная работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft® Word 2016. Все данные представлены на компакт-диске в конверте на обороте обложки. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 9 Реферат Оглавление Литературный обзор Введение 1 Аналитический обзор 2 Общая характеристика производственного объекта 2.1 Характеристика перекачиваемого продукта Описание блока насосной ------------------------------------------………21 Характеристики электродвигателей агрегатов 2.4 Участок магистрального нефтепровода 3 Основные технологические решения 3.1 Выбор места расположения площадки силовых блоков преобразователей 3.2 Выбор технологического оборудования 3.3 Анализ работы насосного оборудования на прямом пуске и с ЧРП…………………………………………………..……..…....43 3.3.1 Определение необходимости пересчёта заводских напорных характеристики своды на нефть 3.3.2 Уравнения для КПД магистральных насосов при номинальной частоте вращения 3.3.3 Расчёт КПД магистральных насосов приуменьшении частоты вращения ротора 4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 4.1 Продолжительность строительства. Календарный план строительства 4.2 Объем основных строительно-монтажных работ. Расход основных строительных материалов 4.3 Потребность в кадрах 4.4 Потребность в основных строительных машинах и механизмах 4.5 Расчет затратна проведение строительно-монтажных работ Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 10 Оглавление 4.6 Определение снижения расхода и затратна оплату электроэнергии на перекачку за счет использования ЧРП………………………………..66 4.7 Определение расхода и затратна оплату электроэнергии для эксплуатируемого нефтепровода при нерегулируемом электроприводе без использования ЧРП)…………………...………………………….....72 4.8 Определение расхода и затратна оплату электроэнергии для плана – графика при работе НМП с использованием ЧРП……………………….74 4.9 Оценка экономической эффективности мероприятия 5. Социальная ответственность 5.1 Характеристика опасностей имеющихся в производстве и особые требования безопасности 5.2 Основные мероприятия по обеспечению безопасного ведения технологического процесса и защиты организма работающих 5.3 Охрана труда и техника безопасности 5.4 Производственный шум 5.5 Индивидуальные средства защиты работающих 5.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 5.7 Основные меры оказания первой помощи 5.8 Противопожарные мероприятия 5.9 Требования к мерам пожарной безопасности 5.10 Первичные средства пожаротушения 5.11 Экологическая безопасность Заключение Список использованных источников Приложение Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 11 Оглавление ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР В настоящее время в результате стремительного развития современной науки, не во всех областях имеется достаточное количество изданий, вмещающих в себя всеобъемлющую информацию о предмете, принимая во внимание новые научные достижения. На данный момент выбор литературы по теме частотной регуляции насосных агрегатов в нефтегазовой отрасли не так уж широк. Основной литературой принятой при написании данной работы был ряд публикаций Уфимского государственного нефтяного технического университета, под ред. проф. Шабанова В.А., в которых широко рассматриваются задачи частотной регуляции центробежных агрегатов в нефтегазовой отрасли. В особенности, можно выделить следующие издания данного автора Методика оценки эффективности применения частотно-регулируемого электропривода ---------------------------------------------- [4]. Оценка эффективности частотного регулирования магистральных насосов по эквивалентному коэффициенту полезного действия [6]. Анализ использования электроэнергии при решении технологических задач перекачки нефти [8]. Исследования в данной области не представляются возможными без фундаментальных технических знаний о технологии перекачки нефти и происходящих при этом физических процессах. Эта область наиболее широко освещена в следующих публикациях Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов: Учебник для вузов [3]. Эксплуатация оборудования нефтеперекачивающих станций [9]. В разработке дипломной работы использовалась нормативно– регламентирующая литература ПУЭ [11], СНиП, ПБ [15], ГОСТ [22] опираясь на которые были проведены исследования. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 12 Литературный обзор ВВЕДЕНИЕ Развитие современной техники создаёт новые возможности в эффективности работы машин, применяемых во многих областях промышленности. Требования к расходу электроэнергии потребителями – электрическими машинами имеют наивысший приоритет в плане экономии финансовых средств компаний и корпораций, деятельностью которых является сфера добычи, подготовки и транспортировки углеводородного сырья и их производных продуктов. Современная научно – техническая база создала возможность широкого производства и внедрения силовых промышленных электронных устройств управления электрическими двигателями высокой мощности – частотно–регулирующими преобразователями (ЧРП). На данный момент возможности ЧРП охватывают широкий диапазон допустимых мощностей для управления машинами и агрегатами, используемых в нефтегазовой индустрии и сокращения энергозатрат на их работу. Целью работы является обоснование финансовой целесообразности использования ЧРП, подбор ЧРП под насосный агрегат, оценка затратна установку и ввод в работу, анализ сроков окупаемости. Объектом исследования в данной работе является насосный блок, состоящий из нефтеперекачивающих агрегатов ЦНС и управляющих ими ЧРП. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 13 Введение 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР На протяжении XX века задача регулирования расхода перекачиваемых насосными агрегатами жидкостями и газами сводилась к низкоэффективному использованию методов регулирования расхода жидкости через насосный агрегат, такими как перепуск части жидкости во всасывающую линию (байпассирование), дросселирование с помощью запорно–регулирующей арматуры, применение противотурбулентных присадок, обточка рабочих колёс центробежных насосов. Более рационально и эффективно управлять насосами позволяют частотные преобразователи, с помощью которых на двигатель подается необходимое количество энергии для создания и поддержания необходимого уровня давления и расхода в трубопроводной системе. При этом достигается экономия потребления энергии, при этом если учесть, что в течение срока службы двигатель расходует количество электроэнергии на сумму, намного превосходящую его стоимость, то это показатель оказывается чрезвычайно актуальным. Применение ЧРП позволяет сократить эксплуатационные расходы на обслуживание оборудования, продлить ресурс электродвигателей а также приводимых ими в действие насосных агрегатов за счёт плавного пуска и останова электродвигателя, поддерживать требуемое значение параметров технологического процесса (расход, давление) в автоматическом режиме с применением системы обратной связи, обеспечить дистанционное управление техническим персоналом, уменьшить количество аварийных ситуаций оборудования и сократить затраты на ремонт и обслуживание. Мощность насоса для конкретной системы всегда рассчитывается по уровню максимально потребления, с определённым запасом. Пересечение кривых на характеристике насос – сеть, является рабочей точкой, когда насос Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 14 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. В. Аналитический обзор Лит. Листов 108 |