Размещено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: «Сооружение и эксплуатация газонефетепроводов и газонефтехранилищ»

Тема: «Эксплуатация ПС»

Выполнил: студент группы 130501

Филиппов А.А.

Проверил: Артемьев Н.А.

Москва 2013г.

ВЕДЕНИЕ

В системе транспорта и хранения нефти и газа (ТХНГ) существуют следующие виды транспортировки грузов: автомобильный, железнодорожный и трубопроводный. Для беспрерывной подачи нефти и газа наиболее эффективным является магистральный трубопроводный транспорт.

С каждым годом длина магистрального трубопровода увеличивается, а для бесперебойной перекачки нефти требуется строить все новые и новые нефтеперекачивающие станции (НПС). НПС представляют собой сложный производственный комплекс, сочетающий в себе перекачивающий цех, основное и вспомогательное оборудование по обслуживанию цеха, систему технологических трубопроводов и инженерных коммуникаций, автоматики и КИП, телемеханики, связи и энергоснабжения.

Строительство перекачивающих станций предусматривает:

-применение программно-целевых методов управления строительством позволяющим обеспечивать бесперебойный ход работы;

-повышение индустриализации строительства НПС путем широкого внедрения автоматической сварки и другого оборудования;

-широкое применение комплектно-блочного метода при сооружении насосных станций, что способствует значительному сокращению продолжительности их возведения, разработку целостной системы организационной подготовки строительства, позволяющей увеличивать активный период работ за счет сокращения потерь на перебазировку людей и техники;

-широкое использование унифицированной генеральной схемы управления, дающей возможность организовывать комплексную работу строительных организаций.

Своевременный ввод НПС в эксплуатацию позволяет вывести трубопроводы на проектную производительность, что способствует повышению эффективности капитальных вложений. Все это взятое вместе ставит специалистов по сооружению и проектированию НПС сложные и ответственные задачи.

В данном курсовом проекте рассматривается НПС - как объект магистрального нефтепровода.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Назначение и описание перекачивающих станций

Современные магистральные нефтепроводы большого диаметра представляют собой транспортные инженерные сооружения большой мощности и пропускной способности. Так, пропускная способность магистрального нефтепровода диаметром 1220 мм - 0.3 млн. тонн в сутки нефти на расстояние до 3500-4500 км. Для того чтобы обеспечить перемещение таких объемов на большие расстояния по внутритрубным пространствам, в начале трубопровода большого диаметра создают давление. Энергия, обеспечивающая перемещение нефти или нефтепродуктов по магистральным трубопроводам, сообщается насосными станциями. Однако энергия, переданная потоку нефти в начале магистрального трубопровода, быстро снижается по мере перемещения, что приводит к снижению скорости перемещения потока. Если движущийся поток нефти или нефтепродукта не будет получать дополнительную энергию, то давление во внутритрубном пространстве может уменьшиться до нуля, а движение потока газа, нефти или нефтепродукта может прекратиться. В связи с этим для компенсации потерь энергии по всей длине магистральных трубопроводов устанавливают промежуточные насосные станции.

На современных магистральных нефтепроводах сооружают различные по назначению и конструктивным решениям насосные (нефтеперекачивающие) станции.

По назначению и расположению на магистральном трубопроводе насосные станции подразделяют на головные и промежуточные.

Головные насосные станции располагают в начале (голове) магистральных трубопроводов.

На головные насосные станции (ГНС) поступают товарная нефть, добытая на нефтяных промыслах и подготовленная к дальнейшему трубопроводному транспорту на установках промысловой подготовки нефти, продукты переработки нефти (нефтепродукты - бензин, дизельное топливо и др.). Нефть и нефтепродукт, поступающие на ГНС, в начале закачивают в резервуары, входящие в состав резервуарного парка станции, а затем с помощью подпорных насосов подают на прием основных насосных агрегатов, которые направляют нефть и нефтепродукт в магистральный трубопровод под давлением до 6.4 МПа.

Промежуточные насосные станции предназначены для поддержания необходимого режима транспорта нефти или нефтепродукта по всей длине магистрального трубопровода, Размещают промежуточные насосные станции по трассе магистрального трубопровода в среднем через каждые 100-150 км. Подключение промежуточных станций к магистральному трубопроводу предусматривает возможность их отключения и пропуск нефти или нефтепродукта по трубопроводу, минуя промежуточные станции. Необходимое число насосных станций определяют специальным расчетом.

По конструкции и объемно-планировочным решениям насосные станции подразделяются на:

-- насосные станции в традиционном исполнении;

-- блочно-комплектные насосные станции с размещением основных перекачивающих агрегатов в общих или индивидуальных зданиях;

-- полностью блочно-комплектные насосные станции с размещением всех перекачивающих агрегатов и оборудования в блок-боксах или в блок-контейнерах, включая блочно-модульные станции.

Главное отличие БКНС состоит в том, что на территории станции нет ни одного капитального здания; все оборудование, технические установки и аппаратура, входящие в состав функциональных блоков, скомпонованы в виде транспортабельных монтажных блоков.

1.2 Технологическая схема НПС

Нефтеперекачивающая станция (НПС) представляет собой комплекс сооружений и устройств для приема, накопления и перекачки нефти по магистральному нефтепроводу и подразделяются по назначению на нефтеперекачивающие станции c емкостью и НПС без емкости.

Промежуточные насосные станции предназначены для повышения давления при транспортировке нефти по трубопроводу. В нашем случае мы рассмотрим технологическую схему НПС, которая позволяет осуществлять перекачку нефти по 3 режимам:

1. Транзитный режим. Применяется в случаях, когда на НПС производятся ремонтные работы или нет необходимости повышать давление из-за небольшого расхода в трубе.

2. Жесткий режим перекачки: когда перекачка осуществляется, из насоса в насос не используя емкость.

3. Мягкий режим: когда перекачиваемый продукт поступает в резервуар, а затем непосредственно в блок основных насосов.

В состав НПС входят:

- резервуарный парк;

- подпорная насосная;

- насосная станция с магистральными насосными агрегатами и системой смазки, охлаждения и откачки утечек;

-фильтры-грязеуловители;

-фильтры-решетки;

- узел регулирования давления;

- узлы с предохранительными устройствами;

- узел учета (в случае необходимости ведения оперативного контроля прохождения нефти через промежуточные станции);

- технологические трубопроводы;

- системы водоснабжения, теплоснабжения, вентиляции, канализации, пожаротушения, электроснабжения, автоматики, телемеханики, АСУ, связи, производственно - бытовые здания и сооружения.

Транзитный режим

В данном режиме перекачки используется напор предыдущей станции. Нефть продолжает движение по магистральному трубопроводу не заходя на станцию.

Жесткий режим перекачки

При данном режиме перекачки, нефть из магистрального трубопровода по подводящему трубопроводу поступает на НПС, через приемные задвижки и направляется на фильтры-грязеуловители. Перепады давления в фильтрах-грязеуловителях необходимо регистрировать раз в 12 часов, а после проведения работ на линейной части не реже одного раза в час. При превышении максимального перепада давления на фильтре-грязеуловителе более или равном 0,05МПа он должен быть отключен и очищен. На площадке грязеуловителей производится очистка от грязи и механических примесей, далее нефть поступает на блок основных насосов.

Основные насосы позволяют осуществить перекачку тремя режимами:

-параллельный;

-последовательный;

-последовательно-параллельный.

Параллельный режим применяется для увеличения производительности нефтепровода.

Последовательный режим применяется когда необходимо повысить давление в трубопроводе и преодолеть большие потери напора.

Последовательно-параллельный режим используется для одновременного увеличения напора и производительности нефтепровода.

Из блока основных насосов нефть поступает на блок регуляторов давления и далее в магистральный трубопровод. При повышении давления в трубопроводе НПС происходит ее автоматическое открытие и избыток нефтепродукта через блок предохранительных клапанов и сбрасывается по трубопроводу (гусак) в резервуар.

Для подачи нефти от резервуаров к основным насосам предусмотрена подпорная станция. Блок подпорных насосов обеспечивает устойчивость работы блока основных насосов, а также используются для зачистки резервуара от отложений и грязи. В качестве подпорных насосов используются насосы марки НМП 3600-90, в качестве основных НМ 1000-210. Из резервуаров нефть откачивается подпорным насосным агрегатом, через узлы учета количества и качества нефти и ТПУ и предохранительные клапаны подается на прием магистральной насосной. Предохранительные клапаны настроены на давление и предназначены для защиты от повышения давления технологических трубопроводов и арматуры между подпорной и магистральной насосной. С помощью узлов учета количества и качества нефти и ТПУ ведется коммерческий или оперативный учет нефти. Коммерческий узел учета количества нефти рассчитан на суммарную производительность.

На участке трубопровода от магистральной насосной до магистрального нефтепровода установлен узел регулирования давления для поддержания заданных величин давления.

Для защиты технологических трубопроводов и арматуры резервуарного парка от превышения давления на НПС установлены предохранительные клапаны. Сброс нефти от предохранительных клапанов предусмотрен в технологические резервуары. После сброса нефти от предохранительных клапанов cбросные линии должны быть освобождены от нефти.

Мягкий режим перекачки

В данном режиме движения нефти производится по следующей схеме: нефть из магистрального трубопровода через поступает на блок очистки, далее в резервуар. Из резервуара нефть поступает на блок основных насосов, далее на блок регуляторов давления, где происходит учет нефти и далее в магистральный трубопровод.

Выбор режима перекачки зависит от объема перекачки. При небольшой производительности рекомендуется жесткий режим, при большом объеме, мягкий режим перекачки.

Основным недостатком указанного способа являются потери нефтепродукта в резервуарах за счет испарения.

1.3 Магистральные насосы и их характеристики

Насосы типа НМ - центробежные горизонтальные с двусторонним подводом жидкости к рабочему колесу и двухзавитковым спиральным отводом жидкости от рабочего колеса. Эти насосы разработаны специально для нефтяной промышленности и предназначены для перекачки нефти и нефтепродуктов с температурой 268-353 °К, кинематической вязкостью до 3 Ст, содержанием механических примесей до 0,06 % по объему с размером частиц до 0,2 мм. Они рассчитаны на подачу 1250-12500 м3/ч напором 210-260 м.

Основной элемент насоса (рис.1) - рабочее колесо 5, насаженное на шпонке на вал 2, вращается в корпусе насоса 3, в котором осуществляется подвод 7 и отвод 6 жидкости от рабочего колеса. Для разделения области всасывания от области нагнетания применяются щелевые уплотнения 4, Выход вала насоса изолируется с помощью торцовых уплотнений 9. В качестве основных подшипников применяют подшипники скольжения 10, Возможные небольшие осевые нагрузки воспринимаются радиально-упорным подшипником 1. Разгрузка торцовых уплотнений осуществляется с помощью труб 8, соединенных с их камерами. Последние отделены от подвода 7 разделительными втулками 13. С помощью труб 12 осуществляется сбор утечек. Насос соединяется с двигателем с помощью зубчатой муфты 11. Приемный и напорный патрубки расположены в нижней части корпуса и направлены горизонтально в противоположные стороны. Система смазки насоса принудительная, осуществляется центральной маслоустановкой. Она предназначена для подачи масла в подшипники насосов, электродвигателей и в зубчатую муфту.

Входной и напорный патрубки насоса, направленные в противоположные стороны от оси насоса, расположены в нижней части корпуса, что обеспечивает удобный доступ к ротору и внутренним деталям насоса без отсоединения патрубков от технологических трубопроводов. Входной и напорный патрубки присоединяются к технологическим трубопроводам сваркой. Горизонтальный разъем корпуса насоса между нижней и верхней его частями уплотнен прокладкой. Корпус насоса выполнен из стали 25Л-И или 20Л-Н и рассчитан на предельное рабочее давление до 7,4 МПа. Двусторонний подвод жидкости к рабочему колесу с уплотняющими кольцами и двухзавитковый спиральный отвод жидкости от рабочего колеса обеспечивают уравновешивание гидравлических осевых и радиальных сил, возникающих в насосе и действующих на его ротор. Ротор насоса состоит из вала с насаженными на него рабочим колесом, защитными втулками и крепежными деталями. Правильная установка ротора в корпусе в осевом направлении достигается подгонкой толщины дистанционного кольца. Ротор насоса центруется перемещением корпусов подшипников с помощью регулировочных валков, после чего корпуса подшипников штифтуются. Направление вращения ротора насоса правое, если смотреть со стороны муфты. Опорами ротора являются подшипники скольжения с принудительной смазкой. Количество масла, подводимого к подшипникам, регулируется с помощью дроссельных шайб, установленных на подводе масла к подшипникам.

В случае аварийного отключения электроэнергии масло подается к шейкам вала смазочными кольцами. Концевые уплотнения ротора механические, рассчитаны на рабочее давление 4,9 МПа. Конструкция торцового уплотнения допускает разборку и сборку насоса без демонтажа крышки насоса и корпусов подшипников.

Герметизация торцовых уплотнений обеспечивается плотным прилеганием неподвижного кольца к вращающемуся кольцу за счет гидростатического давления жидкости.

1- радиально-упорный подшипник; 2-вал; 3-корпус; 4- щелевые уплотнения; 5- рабочее колесо; 6-отвод; 7-подвод; 8-разгрузочные трубы; 9- торцовых уплотнений;10- подшипники скольжения; 11-зубчатая муфта; 12-трубы сбора утечек

Рисунок 1- Насос магистральный

Вращение от ротора электродвигателя к насосу передается с помощью зубчатой муфты с проставкой между внешними обоймами. Если в качестве привода используют двигатель в обычном исполнении, насос и двигатель устанавливаются в изолированных друг от друга помещениях. Помещения изолируются с помощью воздушной завесы, образующейся в щелевом зазоре между зубчатой втулкой электродвигателя и воздушной камерой при подаче в камеру сжатого воздуха. Минимальный перепад давления между воздушной камерой и помещением насосной 0,03 м.

Конструкция спиральных насосов рассчитана на работу по последовательной схеме перекачивания трех насосов, при этом давление в напорном патрубке последнего работающего насоса не должно превышать 7.4 МПа.

Чтобы повысить экономичность работы насосов, в период поэтапного освоения нефтепроводов предусматривается применение сменных роторов с рабочими колесами на подачу 0,5 и 0.7 от номинальной. Для расширения области применения насоса НМ 10000-210 до подачи 12500 м3/ч в нем предусмотрено применение сменного ротора на подачу 1.25 от номинальной

Насос и электродвигатель могут быть установлены на отдельных фундаментных рамах или на общей плите (блочное исполнение агрегата). Конструкцией насосов предусмотрены места для установки приборов дистанционного контроля температуры подшипников, утечек жидкости через концевые уплотнения ротора, температуры перекачиваемой жидкости, давления на входе и выходе насоса.

Насосные агрегаты укомплектованы средствами автоматики и КИП. которые обеспечивают дистанционный пуск, остановку, контроль параметров, предупредительную аварийную сигнализацию и блокировку при аварийных режимах.

Средства контроля и защиты установленные на насосных агрегатах обеспечивают надежную работу нефтепродуктопроводов. Защита предохраняет насос от вибрации, подшипники -- от перегрева, не допускает работу насоса в кавитационном режиме.

Схема автоматической защиты насосного агрегата (рис. 2) обеспечивает бесперебойную подачу смазки к трущимся, деталям (подшипники и уплотнения вала насоса, подшипники электродвигателя), эффективный контроль за температурой корпусов насоса 2 и электродвигателя 1, входящего и выходящего из электродвигателя воздуха. Подача масла контролируется манометром 12, контакты которого включены в пусковые цепи электродвигателей, что предотвращает включение электродвигателя, когда в линии смазки отсутствует давление. Падение давления в масло-системе во время работы агрегата вызывает его остановку. Тепловая защита 7 корпуса насоса предотвращает длительную работу на закрытую задвижку, а контроль за входящим и выходящим из электродвигателя воздухом не допускает перегрева обмотки статора (в летнее время) и образование конденсата при низких температурах окружающей среды (зимой).

Эксплуатация электродвигателей, продуваемых под избыточным давлением, во взрывоопасных помещениях требует контроля за давлением. Сигнализатор падения давления 11 выдает разрешение на включение в работу агрегата.

Герметичность торцового уплотнения контролируется датчиком 3. Если вибрация оборудования в процессе его работы превысит критические значения, то вибросигнализатор 8 отключит агрегат. Визуальный контроль за давлением на всасывающем и нагнетательном трубопроводах насосов осуществляется по манометрам 5 и 6. Счетчик 10 числа часов работы агрегата служит для контроля за равномерной загрузкой агрегата, что способствует увеличению межремонтных сроков. Давление в линии разгрузки контролируют по манометру 4, а нагрузку электродвигателя - по амперметру.

1- электродвигатель; 2- насос; 3- датчик герметичности торцового уплотнения; 4,5,6- манометр; 7- тепловая защита; 8- вибросигнализатор; 9-амперметр; 10-счетчик моточасов; 11- Сигнализатор падения давления; 12- манометр

Рисунок 2 - Схема расположения приборов автоматической защиты основного насосного агрегата

Рабочая характеристика

Центробежный насос должен эксплуатироваться при максимальном значении к. п. д. ?, т. е. при режиме с определенными значениями объемной подачи Q и напора Н. На практике насосы работают и при других режимах, с иными значениями Q и Н, поэтому возникает необходимость определения зависимости напора, подводимой мощности и к. п. д. насоса от подачи при данной частоте вращения. Эти зависимости (рис. 3) называют характеристиками насоса.

Характеристики центробежных насосов имеют большое практическое значение. Они позволяют подбирать насос для работы в заданных условиях, показывают возможные режимы его работы.

Рисунок 3 - Характеристика центробежного насоса

1.4 Вспомогательное оборудование насосных станций

Вспомогательные системы НПС служат для нормального функционирования магистральной насосной станции и должны всегда находиться в исправном работоспособном состоянии.

К вспомогательным системам НПС относятся системы:

- пенного пожаротушения;

- водоснабжения;

- канализации;

-система смазки узлов насосного агрегата;

-система сбора и откачки утечек;

-вентиляции;

-теплоснабжения;

-электроснабжения.

Рассмотрим некоторые из них.

Система смазки узлов насосного агрегата

Предназначена для принудительной смазки подшипников качения и скольжения насосов и электродвигателей.

В качестве смазки подшипников применяется турбинное масло Т-22 или Т-30 (использование масла ТП-22С согласовывается с заводом изготовителем).

Техническая характеристика масла, применяемого в системе смазки, должна соответствовать требованиям ГОСТ-32-74.

Система смазки магистральных насосных агрегатов состоит из рабочего и резервного масляного насосов, оборудованных фильтрами очистки масла, рабочего и резервного маслобаков, аккумулирующего маслобака и маслоохладителей.

Масло с основного маслобака забирается работающим маслонасосом типа, проходит через маслофильтр и подается на маслоохладители, откуда поступает в аккумулирующий бак, расположенный на высоте 6..8 м от уровня пола насосной. С аккумулирующего бака масло подается к подшипникам насосного агрегата и далее возвращается в маслобак. Рабочая температура масла в общем коллекторе перед поступлением на магистральные насосные агрегаты должна находится в интервале от +350С до +550С, при превышении температуры масла на выходе из маслоохладителя более +550С, автоматически включаются дополнительные вентиляторы обдува. При низкой температуре масла допускается работа маслосистемы, минуя маслоохладители.

Давление масла перед подшипниками насоса и электродвигателя устанавливается не более 0,08 МПа и не менее 0,03 МПа. Регулирование подачи масла к каждому подшипнику осуществляется с помощью подбора дроссельных шайб, устанавливаемых на подводящих маслопроводах.

Система сбора и откачки утечек нефти

Служит для сбора утечек нефти с магистральных насосных агрегатов и состоит из насосов откачки утечек и емкости сбора утечек.

Утечки нефти с торцовых уплотнений насосов поступают в емкости сбора утечек.

Система утечек оснащена защитой по максимальным утечкам. Для контроля утечек магистральных насосных агрегатов установлен бачок сигнализации особой конструкции. При превышении рабочего уровня нефти в бачке срабатывает защита на отключение насосного агрегата.

Откачка нефти из емкостей сбора утечек производится автоматически, включением вертикального насоса в резервуар сброса ударной волны РВС или на прием насоса откачки утечек и далее на прием насосной станции.

1.5 Автоматизация насосных станций

Объектами автоматизации НПС являются насосы, товарные парки, линейная часть станций. Для автоматизации резервуарных парков применяются информационно-измерительная система количественного учета нефти в резервуарах «Утро-2», информационно-измерительный комплекс «Квант» и система «Кор-Вол» производства Венгрии. Для автоматизации основного оборудования НПС предназначена система «Блик-1». В качестве датчиков в системах автоматизации НПС и товарных парков применяются общепромышленные приборы и приборы, специально выпускаемые заводами нефтяной промышленности.

Система «Утро-2» предназначена для учета нефти в резервуарах товарного парка, в резервуарах НПС, нефтебаз, нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводов. Измерение уровня продукта в резервуаре системой «Утро-2» основано на преобразовании угла поворота вала уровнемера, пропорционально уровню, в кодовую посылку с передачей ее на устройство цифровой индикации. Для количественного учета нефти в резервуарах необходимо, кроме уровня, знать среднюю температуру и плотность продукта. Температура в разных слоях хранящейся нефти измеряется многозонным термопреобразователем сопротивления. Подключение соответствующего элемента термопреобразователя производится автоматически переключателем, связанным с валом уровнемера. Максимальное число резервуаров, обслуживаемых одной системой, не более 50, одновременно можно контролировать не более 3 резервуаров. Диапазоны измерения уровня от 0 до 12 м. а температуры от (-50) до (+100) °С. Выбор контролируемого резервуара осуществляется по вызову. Система питается напряжением 220 и 380 В, частотой 50 Гц, потребляемая мощность не более 1000 Вт. Выбор резервуара и подключение термопреобразователя сопротивления к показывающему прибору осуществляется с пульта контроля и сигнализации. Номер резервуара и результаты измерения уровня продукта в резервуаре отображаются на световом табло в цифровой форме. Пульт выполнен в виде настольной конструкции. Внешние соединительные линии подключаются через штепсельные разъемы.

Информационно-измерительный комплекс «Квант» позволяет автоматически измерять товарную массу и уровень в резервуарах путем измерения гидравлического давления в резервуаре при помощи щелевых датчиков. В комплекс «Квант» входит шкаф селекторного устройства, который соединяется двумя импульсными трубками с каждым резервуаром. В днищах резервуаров установлены щелевые датчики. Одна трубка от щелевого датчика, а другая от газового пространства под крышей идут на пневматический блок. Давление в первой трубке при продувке воздуха пропорционально уровню в резервуаре. Оба давления сравниваются на дифференциальном измерителе давления и вычисляется гидростатическое давление столба жидкости. После преобразования результатов измерения в код они передаются на местный диспетчерский пункт. На диспетчерском пункте информация от каждого резервуара поступает в вычислительное устройство. Оно определяет уровень в резервуарах по результатам измерений и по плотности, которая вводится вручную. Для каждого резервуара в памяти вычислительного устройства хранятся калибровочные таблицы, по которым подсчитывается масса нефти в нем; определяется общее количество нефти в резервуарном парке. Питается устройство сжатым воздухом давлением 0,25 - 1 МПа. Погрешность измерения массы нефтепродукта не более 0,5%.

Система «Кор-Вол» позволяет определить уровни в резервуарах при помощи уровнемеров с кодовыми датчиками, среднюю температуру поперечного сечения жидкости, хранимой в резервуарах с плавающей или неподвижной крышей. Для вычисления объема и массы продукта, хранимого в резервуарах, используются измеренные данные уровня и температуры, а также калибровочные значения резервуаров. Полученные величины суммируются по видам продукта и вычисляется свободный объем. Измеренные и вычисленные данные передаются в приемное устройство, и через заданные периоды времени печатаются.

Система «Блик-1» предназначена для автоматизации НПС различных типов на магистральных нефтепроводах, она обеспечивает программно-автоматическое управление и контроль за технологическим оборудованием станции, выполняя при этом функции:

- программного управления технологическим оборудованием;

- аварийной защиты технологического оборудования;

- автоматического ввода резервного технологического обору- , дования НПС;

- автоматическою регулирования давления на нагнетании и всасывании;

- автоматического поддержания параметров окружающей среды, необходимых для эксплуатации технологического оборудования;

- централизованного контроля и сигнализации состояния оборудования и параметров процесса;

- формирования необходимой информации для решения задач оперативного контроля, учета и управления в АСУ ТП нефтепровода.

Система выполнена на унифицированной конструктивной база в блочно-модульном исполнении и включает комплексы насосного агрегата, общестанционной автоматики, вспомогательных систем, регулирования давления, а также пульт центрального контроля и управления из местного диспетчерского пункта, имитатор и блок контроля. Конструктивно каждый комплекс состоит из щита автоматики и первичных преобразователей. Питание системы осуществляется однофазным током с напряжением 220 В и частотой 50 Гц, потребляемая мощность не более 2 кВт. Пневматическое питание осуществляется сухим очищенным воздухом давлением до 1 МПа, расход воздуха не более 10 куб. м/ч. «Блик-1»- многофункциональная и многоканальная система, обслуживающая до 49 каналов управления, 41 канал автоматической защиты, 140 каналов аварийной сигнализации и два канала автоматического регулирования. Со щита управления вспомогательными механизмами осуществляется управление до 8 групп вспомогательных механизмов, до 5 подпорных насосных агрегатов, а также сигнализация состояния 8 вспомогательных систем локальной автоматики. Щит регулирования позволяет включать вторичные пневматические приборы системы регулирования давления на нагнетании и всасывании НПС, он выполнен в двух вариантах, отличающихся наличием сигнализатора загазованности. Имеется также вариант с электрическими приборами системы регулирования. Пульт управления обеспечивает управление из местного диспетчерского пункта, сигнализацию и контроль состояния основного технологического оборудования. Пульты выполнены для ПЧС и для ПНС и отличаются числом органов управления и сигнализации. В режиме программно-автоматического управления НПС аппаратура «Блик-1» позволяет:

- выполнять дистанционное подключение станции к магистрат путем открытия задвижек на входе и выходе НПС; эта операция может проводиться от местного пульта и по канатам телемеханики;

- выдавать сигнал на включение маслосистемы, системы охлаждения и подпорной вентиляции также через местный пульт по каналу телемеханики;

- автоматически включать в работу резервный агрегат по выбранной программе запуска при аварийном отключении любого из работающих агрегатов;

- осуществлять блокировку, предотвращающую запуск агрегата, если давление нагнетания работающих насосов превышает заданную установку;

- автоматически отключать первый по потоку продукта работающий агрегат в случае повышения давления нагнетания перед или после дроссельных органов до предельной величины или снижении давления на входе НПС, а также при максимальном перепаде давлений на дроссельных органах:

- автоматически поочередно включать насосные агрегаты в случае дальнейшего сохранения предельного давления на выходе или на входе НПС, а также при изменении значения давления до аварийных величин;

- автоматически последовательно отключать насосные агрегаты при получении сигнала об отказе вспомогательных систем (смазки, охлаждения, подпорной вентиляции),

- автоматически последовательно отключать насосные агрегаты при срабатывании общестанционных защит (переполнение резервуаров-сборников утечек, аварийной загазованности машинного зала или блок-боксов насосной, затопления НПС и т.п.);

- автоматически отключать НПС с одновременной или последовательной остановкой и отключением систем вентиляции при получении сигнала о пожаре;

- выполнять централизованный контроль за основными параметрами работы НПС и выдавать команды на включение аварийной световой и звуковой сигнализации, а также на регистрацию давления на линиях всасывания, нагнетания и в коллекторе НПС;

- автоматически регулировать давление на всасывании и нагнетании НПС;

- автоматически осуществлять сброс нефти из системы разгрузки в резервуар-сборник при работе одного агрегата или при повышении давления в коллекторе разгрузки выше 2,5 МПа и ряд других функций.

Кроме перечисленных, система обеспечивает дистанционное управление задвижками камеры приема и пуска (пропуска) средств очистки трубопровода и автоматизацию управления ими. Система может работать по любой из перечисленных программ:

- программа запуска насосного агрегата по команде от кнопок или по каналу телемеханики;

- программа запуска насосного агрегата, находящегося в режиме автоматического ввода резерва;

- программа остановки насосного агрегата по команде от кнопки, по каналу телемеханики или от аппаратуры автоматической защиты.

Для каждого насосного агрегата, оборудованного аппаратурой «Блик-1», предусматривается ряд защит:

- от повышения температуры подшипников и корпуса насоса;

- от чрезмерной вибрации;

- от значительных утечек из торцовых уплотнений насосов и др.

Обслуживающему персоналу выдаются значения технологических параметров, позволяющих анализировать работу агрегатов: ток электродвигателя, время работы агрегата (моточасы), температура подшипников и корпуса агрегата, температура обмоток и железа статора электродвигателя, температура холодного и горячего воздуха, температура охлаждающей жидкости и уровень вибрации насосного агрегата. Кроме перечисленных, в системе предусмотрена сигнализация исчезновения напряжения питания цепей автоматики, неисправность цепей управления масляного выключателя электропитания, максимального уровня утечек, падения давления воздуха подпора, минимального давления охлаждающей воды и масла к подшипникам агрегата, срабатывания электрических защит, невыполнения программы пуска агрегата, положение насосного агрегата и всех задвижек. Часть этой информации фиксируется на мнемосхеме, часть на пульте управления или с помощью приборов, установленных на щите автоматики станции.

1.6 Эксплуатация центробежного насоса

Подготовка к пуску и пуск

После монтажа или капитального ремонта выполняют обкатку агрегата, при которой происходит приработка деталей насоса. В зависимости от типа насоса обкатка длится 8-72 ч. Длительной обкатке подвергают головные образцы насосов, короткой -- насосы после среднего ремонта.

Перед пуском установки проверяют качество изготовления и монтажа насоса и двигателя, всех вспомогательных систем и средств, предусмотренных техникой безопасности: ограждения, кожухи, щитки, предохранительные клапаны и т. д.

Насосные агрегаты готовят к пуску на основании заводских инструкций по их монтажу и эксплуатации. Систему смазки промывают смазочным маслом. Затем масляным насосом создают давление в системе и проверяют ее герметичность и давление при нормальной работе. Подготовка системы охлаждения заключается в промывке, проверке ее герметичности и определении создаваемого в ней давления и расхода жидкости.

При подготовке технологических трубопроводов с помощью насосов заполняют приемный трубопровод перекачиваемой жидкостью, выпускают воздух или отсасывают его из насоса вакуум-насосом, проверяют правильность работы задвижек.

Надежность системы автоматической защиты проверяют на отключение при отклонении технологических параметров: падение давления в системе смазки, воздуха в корпусе электродвигателя или в уплотнительной камере промежуточного вала брандмауэрной стены, в системе охлаждения; температуры подшипников; падение или повышение давления во всасывающем и напорном трубопроводах; повышение утечки нефтепродукта через уплотнения и вибрация агрегата.

До пуска агрегата обслуживающий персонал под руководством ответственного за пуск, назначаемого приказом по станции, изучает и отрабатывает инструкцию, определяющую последовательность выполнения работ и порядок обслуживания.

После проверки агрегатов производят обкатку двигателя (при разъединенных муфтах), чтобы установить направление его вращения, вибрацию(допустимые значения вибрации приведены ниже) и температуру подшипников. При положительных результатах проверки электродвигатель соединяют с насосом и начинают обкатку насосного агрегата в целом. При этом перекачку жидкости желательно вести по замкнутой системе (длительная работа при закрытой задвижке на нагнетании не допускается) или по технологическим трубопроводам. После остановки агрегата проверяют его центровку.

Пуск в работу насосного агрегата осуществляется в следующем порядке:

осматривают агрегат, проверяют состояние болтовых соединений, запорной арматуры технологической линии и систем смазки и охлаждения, наличие масла в баке при централизованной схеме смазки и т. д.;

закрывают кран мановакуумметра;

включают вспомогательные системы: водяные насосы системы охлаждения, масляные насосы централизованной системы смазки, вентиляторы систем обдува электродвигателей и вентиляции насосной; станции;

закрывают задвижку на напорной линии;

заполняют насос перекачиваемой жидкостью; при работе с подпором заполнение производят при открытой задвижке на всасывающей линии, а при работе с разрежением -- при помощи вакуум-насоса при открытой задвижке на всасывающей линии;

во вспомогательных системах замеряют температуру и давление масла, воды и воздуха; сальники с мягкой набивкой подтягивают так, чтобы из них слегка капала уплотнительная жидкость (обычно затяжка сальников считается нормальной, если утечка составляет 60 капель за 1 мин);

включают двигатель;

когда манометр на напорном патрубке покажет давление, указанное в паспорте, открывают напорную задвижку и кран мановакуумметра; при открытии напорной задвижки необходимо следить за показаниями амперметра; в случае перегрузки электродвигателя насосный агрегат немедленно останавливают для выяснения причин перегрузки;

равномерно открывая задвижку на нагнетательной линии, насос нагружают до рабочего режима, при этом показания манометра на напорном патрубке насоса и амперметра двигателя должны соответствовать давлению и мощности, указанным в паспорте насоса.

Во время работы насосного агрегата следят за тем, чтобы вибрация фундамента, корпуса и подшипников не превышала указанных значений. Обращают внимание на то, чтобы не было стука, заеданий, нагрева подшипников, сальников, корпуса насоса и двигателя. Опробование насосного агрегата под нагрузкой продолжается 2--3 ч. При этом проверяют работу насоса без нагрузки (задвижка на линии нагнетания закрыта на короткое время только для фиксирования давления и потребляемой мощности) на рабочем и максимально возможном режиме, который характеризуется срывом работы или перегрузкой двигателя.

На каждом режиме фиксируют показания манометров, амперметра, вольтметра, замеряют частоту вращения вала, температуру подшипников и охлаждающей жидкости.

Таблица 1-Допустимые вибрации насоса

Частота вращения, об/мин . . .	375--750	750--1000	1000--1500	1500--3000	3000
Вибрация, мм . .	0,12	0,10	0,08	0,06	0,04

По результатам опробования составляют акт приемки агрегата и вспомогательных систем в эксплуатацию, а рабочие параметры заносят в технический паспорт агрегата.

Уход за насосами

В процессе эксплуатации насосного агрегата систематически следят за показаниями контрольно-измерительных приборов, за температурой подшипников и камер уплотнения. Температура подшипников не должна превышать 60 °С. В случае чрезмерного нагревания сальника следует несколько раз остановить и сразу пустить насос, пока масло не просочится через набивку. Если масло не появляется, то значит сальник слишком туго набит и его следует ослабить. Прислушиваются к шуму работающего агрегата. При появлении стука насос останавливают и устраняют его причину. Следят за работой системы смазки, проверяют масляные фильтры. Если потери давления в системе превышают 0,0981 МПа, то фильтр очищают.

При уходе за насосным агрегатом необходимо выполнять все требования заводов, изготовителей насосов, приведенные в инструкции по уходу и эксплуатации.

Обслуживающий персонал обязан вести журнал регистрации параметров работы оборудования, поддерживать заданный технологический режим перекачки нефтепродуктов и вспомогательных систем. Нагрев подшипников, прекращение поступления смазки, чрезмерная утечка через концевые уплотнения вибрации или сильный шум указывают на неполадки в работе насосного агрегата. В этих случаях производится аварийная остановка агрегата. Чтобы остановить агрегат, закрывают задвижку на линии нагнетания и выключают двигатель. После охлаждения насоса закрывают все вентили на трубопроводах, подводящих масло и воду, и краны манометров.

В случае остановки насоса на длительное время для предотвращения коррозии рабочее колесо, уплотняющие кольца, защитные гильзы вала, втулки и все детали, соприкасающиеся с перекачиваемой жидкостью, следует смазать, а сальниковую набивку -- вынуть.

При эксплуатации насосных агрегатов возможны неполадки, вызванные дефектами заводского характера, монтажа или нарушением инструкций по эксплуатации (табл. 1).

Таблица 2-Неисправности и способы их устранения

Причина неисправности	Способ устранения
1. Насос нельзя запустить
Вал насоса, соединенный зубчатой муфтой с валом электродвигателя, не проворачивается Вал насоса, отсоединенный от вала электродвигателя, не проворачивается или туго вращается из-за механических повреждений: попадания посторонних предметов в насос, поломки движущихся частей насоса, заклинивания подшипников и сальников, заедания в уплотнительных кольцах	Проверить вручную вращение валов насоса и электродвигателя в отдельности, правильность сборки зубчатой муфты. Если валы отдельно вращаются, проверить центровку агрегата. Отклонения при проворачивании валов не более: радиальное 0,05 мм, осевое 0,03 мм. При соединении насоса и привода через турбопередачу или редуктор проверить их работу Провести ревизию, последовательно устраняя обнаруженные механические повреждения. Проверить зазор (в подшипниках 0,08- 0,16 мм; в уплотнениях -- 0,03 - 0,6 мм)
2. Насос пущен, но жидкость не подается или прекращается ее подача после пуска
Всасывающая способность насоса недостаточна, так как в приемном трубопроводе находится воздух вследствие недостаточного заполнения насоса жидкостью, пропуска жидкости приемным клапаном или неплотности во всасывающем трубопроводе или в сальниках Неправильное направление вращения вала насоса или недостаточная частота вращения Действительная высота всасывания больше допустимой вследствие несоответствия вязкости, температуры или парционального давления паров перекачиваемой жидкости расчетным параметрам; повышенного сопротивления во всасывающем трубопроводе Открыта задвижка на напорном трубопроводе	Повторить заливку. Заполнить жидкостью насос и всасывающий трубопровод. Если дефект не устраняется, то разобрать клапан и устранить неплотность. Осмотреть и устранить неплотности трубопровода и сальников Проверить двигатель Рассчитать высоту всасывания для перекачиваемой жидкости и реконструировать всасывающий трубопровод Осмотреть фильтр и очистить, если засорен. Уменьшить высоту всасывания, изменив конструктивные размеры и расположение всасывающего трубопровода. При необходимости создать подпор насосу
3. Повышенный расход электроэнергии
Подача насоса выше расчетной, а напор меньше вследствие открытия задвижки на перепускной линии, разрыва трубопровода или чрезмерного открытия задвижки на нагнетательном трубопроводе. Механические повреждения насоса (изношены рабочие колеса, уплотнительные кольца, лабиринтные, сальниковые или торцовые уплотнения) или двигателя.	Закрыть задвижку на перепускной линии, проверить герметичность трубопроводной системы или прикрыть задвижку на напорном трубопроводе. Проверить насос и двигатель, устранить поврежденные или изношенные детали.
4. Повышенная вибрация и шум насоса
Подшипники смещены вследствие ослабления их крепления. Износ подшипников. Ослаблены крепления всасывающего и нагнетательного трубопроводов, фундаментных болтов и задвижек. Нарушения уравновешенности насоса или двигателя, вызванные искривлением валов, неправильной их центровкой или эксцентричной установкой соединительной муфты. Значительный износ и люфты в обратных узлов и устранить недостатки клапанах и задвижках на нагнетательном трубопроводе. Балансировка ротора нарушена в результате засорения рабочего колеса Насос работает в кавитационном режиме.	Проверит укладку вала и зазоры в подшипниках. В случае отклонения довести зазоры до допустимой величины. Проверить крепления перечисленных узлов и устранить недостатки. Проверить центровку валов и муфты и устранить неполадки. Устранить люфты. Очистить рабочее колесо и отбалансировать ротор. Уменьшить подачу, прикрыв задвижки на нагнетании, герметизировать соединения во всасывающем трубопроводе, увеличить подпор, уменьшить сопротивления во всасывающем трубопроводе.
5. Повышенная температура сальников и подшипников
Сальники могут нагреваться вследствие чрезмерной и неравномерной затяжки, малого радиального зазора между нажимной втулкой и валом, установки втулки с перекосом, перекоса или заедания фонаря сальника, недостаточной подачи уплотнительной жидкости . Подшипники могут нагреваться вследствие слабой циркуляции масла в принудительной системе смазки подшипников; отсутствия вращения колец в подшипниках с кольцевой смазкой; утечки масла и загрязнения, неправильной установки подшипников (малы зазоры между вкладышем и валом), износа вкладышей, повышенной затяжки опорных колец, малым зазором между шайбой и кольцами в упорных подшипниках; задира опорного или упорного подшипника или расплавления баббита.	Ослабить затяжку сальников. Если это не даст эффекта, то разобрать и устранить дефекты монтажа, заменить набивку. Увеличить подачу уплотнительной жидкости. Проверить давление в системе смазки и масляный насос. Осмотреть и устранить дефект. Обеспечить герметичность масляной ванны и трубопровода, сменить масло. Проверить и устранить дефекты. Зачистить задир и заменить подшипник

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Гидравлический расчет

Исходные данные:

G=50 млн.т./год; Dн=1020мм; ?=12мм; ?=880 кг/м3; =140 км.

1. Определим часовую подачу нефти:

G - годовая пропускная способность кг/год;

350 - число рабочих дней в году;

? - плотность нефти кг/м3.

2. Определяем режим перекачки:

где V - скорость движения жидкости;

? - кинематическая вязкость ( 0,25*10-4);

d - внутренний диаметр;

q - секундный расход нефти м3/с.

;

Так как Re>3000 =>, что режим турбулентный.

3. Определяем коэффициент гидравлического сопротивления:

4. Определяем потери напора на трение по длине трубопровода:

Величина местных потерь принимается в размере 1% от hтр.

Суммарная потеря трубопровода составляет:

Н= hтр+hm+?Z м.

Н= 743+743*0,01+20=770,43 м

По расчетным параметрам - Q= 6764 м3/ч, Н=770,4 м, выбираем насосы марки НМ 10000-210 в количестве 4 шт. + 1 запасной, для достижения необходимого напора схема соединения насосов будет последовательной.

центробежный насос нефтепровод магистральный

2.2 Механический расчет

Исходные данные:

Dн=1020 мм, Р=5,5 мПа; ?t=5?С; ?min=1400 м; марка стали 17Г1С; категория трубопровода-III.

Решение:

1. Определяем расчетное сопротивление металла труб:

где

Следовательно:

2. Определяем номинальную толщину стенки:

где

3. При воздействии на трубопровод осевых напряжений:

где ,

а ,

где

Следовательно:

Далее расчет буду выполнять, приняв

с

4) Прочность в продольном направлении проверяется по условиям:

Где , а

, тогда

Следовательно:

5) Для предотвращения недопустимых пластических деформаций в продольном и кольцевом направлениях проверку производят по условиям:

; где

а) ,

где

б)

Следовательно:

а)

б)

2)

3. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ

3.1 Техника безопасности при эксплуатации основного оборудования ПС

Эксплуатация, ремонт, монтаж оборудования объектов магистральных нефтепроводов, проведение технического диагностирования и контроля оборудования неразрушающими методами контроля должны производиться организациями, имеющими специальное разрешение (лицензию) органов Госгортехнадзора России на проведение указанных видов деятельности. Выдача лицензий производится в порядке, установленном "Положением о порядке выдачи специальных разрешений (лицензий) на виды деятельности, связанные с повышенной опасностью промышленных производств (объектов) и работ, а также с обеспечением безопасности при пользовании недрами" от 03.07.93 регистр. №296.

Эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт оборудования нефтеперекачивающих станций (НПС) магистральных нефтепроводов следует проводить в соответствии с требованиями "Правил технической эксплуатации магистральных нефтепроводов", "Правил безопасности при эксплуатации магистральных нефтепроводов". "Правил пожарной безопасности при эксплуатации магистральных продуктопроводов”, “Правил эксплуатации сосудов, работающих под давлением" и настоящего Руководства.

Ответственность за проведение ремонтных работ и диагностических контролей оборудования НПС несут руководители объектов. На выполнение всех видов работ должен быть оформлен наряд-допуск.

Работники ремонтных цехов и участков должны обеспечиваться согласно установленным перечням и нормам средствами индивидуальной защиты (СИЗ), спецодеждой, спецпитанием. Выдаваемые спецодежда и спецобувь должны отвечать требованиям ГОСТ 12.4.011-89.

Уровни шума на рабочих местах производственных и вспомогательных помещений и на территории НПС должны соответствовать значениям, указанным в ГОСТ 12.1.003-83. Зоны с уровнем звука или эквивалентным уровнем звука выше 80 дБ должны быть обозначены знаками безопасности по ГОСТ 12.4.026-76. Работающих в этих зонах необходимо обеспечивать СИЗ по ГОСТ 12.4.051-87.

Уровни вибрации на рабочих местах не должны превышать
значений, указанных в ГОСТ 12.1.012-90.

Освещенность территории НПС, а также освещенность внутри производственных помещений в любом месте должна соответствовать установленным нормам и гарантировать безопасность проведения ремонтных работ. Переносные ручные светильники должны питаться от сети напряжением не выше 42 В, а при повышенной опасности поражения электрическим током не выше 12 В. Применение для переносного освещения люминесцентных ламп, не укрепленных на жестких опорах, запрещается.

Подъемно-транспортные машины и механизмы, применяемые при ремонте оборудования НПС, следует эксплуатировать в соответствии с требованиями СНиП III-4-S0.

Механизмы и приспособления, используемые при ремонте, должны подвергаться периодическим испытаниям. Перечень механизмов и приспособлений, периодичность и вид испытаний должны быть определены руководителями соответствующих служб и утвержденных главным инженером РНУ.

Используемые при проведении ремонтных работ и диагностических проверок зарубежные приборы, оборудование, инструменты должны иметь разрешение на применение, выданное Госгортехнадзором России в порядке, установленном РД 08-59-94 "Положение о порядке разработки (проектирования), допуска к испытаниям и серийному выпуску нового бурового, нефтегазопромыслового, геологоразведочного оборудования, оборудования для трубопроводного транспорта и проектирования технологических процессов, входящих в перечень объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России" от 21.03.94.

Вентиляционные установки производственных помещений должны быть в исправном состоянии и работать по схемам автоматического или дистанционного управления и резервирования. В случае выхода из строя или неэффективной работы вентиляции работы проводить нельзя.

Система контроля воздушной среды должна выдавать сигнал при концентрации нефтяных паров и газов, соответствующей 20% их нижнего предела воспламенения. Стационарные газосигнализаторы должны иметь звуковой и световой сигнал с выходом на диспетчерский пункт и по месту установки датчиков, находиться в исправном состоянии, а их работоспособность проверяться не реже одного раза в месяц.

Для проведения временных огневых работ во взрыво- пожароопасных и пожароопасных помещениях (объектах) во всех случаях оформляется наряд-допуск, который предусматривает весь объем работ в течение указанного в нем срока. Перед начатом, после каждого перерыва и во время проведения огневых работ периодически (не реже чем через 1 час) необходимо осуществлять контроль за состоянием окружающей среды в опасной зоне вблизи оборудования, на котором проводятся указанные работы, в опасной зоне производственного помещения (территории) при помощи переносных газоанализаторов. При остановке насосного агрегата для производства ремонта (кратковременного технического осмотра) необходимо вывесить плакаты с надписью "Не включать, работают люди!" на обесточенном электроприводе, пусковом устройстве и закрытых задвижках
на выходе (входе) нефти из насоса, снять предохранители.

При остановке насосов в автоматизированных насосных в случае несрабатывания автоматики задвижки на всасывающем и нагнетательном трубопроводах следует немедленно закрыть вручную.