Принцип последовательной перекачки бензина и дизельного топлива и основные ее параметры

Графически совмещенная характеристика нефтепродуктопровода и перекачивающих станций приведена на  рисунке 12.

1 – Напорная характеристика 2 НПС (с 2 работающими насосами на каждой  НПС);

2 –  Напорная характеристика 2 НПС (с 1 работающим насосом на каждой  НПС);

3 –  Напорная характеристика 1 НПС (с 1 работающим насосом на каждой  НПС);

4 –  Гидравлическая характеристика  нефтепродуктопровода постоянного диаметра;

Рисунок 12 – Совмещенная характеристика нефтепродуктопровода и перекачивающих станций

При округлении числа ПС в большую сторону (n = 2) рассчитаем параметры циклической перекачки. Из совмещенной характеристики трубопровода и перекачивающих станций (n = 2; mM=2; рабочая точка A2 ) значение расхода в которой: Q2 = 965 м3/ч. Если на каждой ПС отключить по одному насосу (n = 2; mM=1), то рабочая точка совмещенной характеристики переместится  в положение A3, и нефтепродуктопровод будет работать с производительностью Q1 = 725 м3/ч.

Так как выполняется условие Q1 < Q < Q2, рассчитаем время работы нефтепродуктопровода на режимах, соответствующих расходам Q1 и Q2 по формулам:

                        (25)

                      (26)

  Общее время работы на  режимах, соответствующих расходам Q1 и Q2 будет равно

T = 4663,33+3736,67 = 8400 ч = 350 д.

Общее время работы соответствует заданному рабочему количеству дней нефтепровода[3].

 

3.2 Расчет контактов нефтепродуктов

Строим совмещенную характеристику нефтепродуктопровода и насосных станций при для каждого из двух нефтепродуктов (рисунок 13). Получаем м3/ч,   м3/ч.

Рисунок  13- Совмещенная характеристика нефтепродуктопровод и насосной станции

Рассчитаем объемы смеси, образующейся в контактах нефтепродуктов дизельного топлива и бензина.

Средние скорости перекачки нефтепродуктов :

 

 

Соответствующие числа Рейнольдса :

 

 

Сравнивая их с переходными числами Рейнольдса, видим, что нефтепродукты перекачиваются в зоне и  смешанного трения турбулентного режима.

 

Коэффициенты гидравлического сопротивления :

l

l

Геометрический объем нефтепродуктопровода [2]:

                                (27)

Объем смеси по формуле

ll

 

Предельные допустимые концентрации дизельного топлива в бензине и бензина в дизельном топливе [2]:

                                      ,                          (29)

 

 

 

                                                                              (30)

 

 

 

Объемы дизельного топлива и бензина [2]:

                                                                                           (31)

 

=95,522

                                                                             (32)

 

Максимальное возможное число циклов перекачки i-го нефтепродукта из условия материального баланса составляет [2]:

                                                                                       (33)

где -доля i-го нефтепродукта, которая доходит до конечного пункта трубопровода, в связи с наличием путевых сбросов,<1

       - минимально возможный объем j-ой партии i-го нефтепродукта из условия реализации образовавшейся смеси

        К-число партий  i-го нефтепродукта в цикле

      Максимальное возможное  число циклов перекачки всех  S нефтепродуктов, определяемое по формуле (33), в общем случае неодинаково. Чтобы сохранить принятую структуру цикла т обеспечить возможность и обеспечить возможность реализации образовавшейся смеси принимают[2]:

 

                                                                        (34)

                                                                                        (35)

 

 

Продолжительность одного цикла составляет

                                                                                                         (36)

 

 

4 Очистка нефтепродуктопровода

 

Очистка внутренней полости магистральных трубопроводов является регулярной операцией. Это объясняется тем, что еще в процессе строительства любого трубопровода возникает необходимость очистки готовых участков от строительного мусора, а после гидравлических испытаний на прочность -полного удаления опрессовочной воды.

При эксплуатации НПП на внутренней поверхности труб образуются смолистые отложения, а также металлоотслоения и окалина, являющиеся результатом непрерывной коррозии металла. По этой причине в перекачиваемых по трубопроводу нефтепродуктах имеются механические примеси, ухудшающие их качество. Таким образом, с момента сооружения и до конца эксплуатации существует необходимость в очистке их внутренней полости. Эту операцию производят одним из I следующих способов: промывкой с пропуском очистных поршней или поршней-I разделителей, продувкой с пропуском очистных поршней, а при необходимости и поршней-разделителей, продувкой без пропуска очистных поршней. Необходимость, возможность, а также качественные критерии каждого из этих способов определены нормативными требованиями СНиП Ш-42-80. С целью повышения качества очистки полости трубопроводов, монтируемых без применения внутренних центраторов, нормативами предусматривается предварительная очистка полости способом протягивания.

На магистральных трубопроводах наибольшее распространение получил способ механической очистки внутренней полости с помощью скребков, разделителей, поршней и т.д. Для реализации этого способа очистки разработано и применяется различное специальное оборудование: камеры пуска и приема очистных устройств, различные конструкции очистных устройств, методы и средства их обнаружения в трубопроводах, устройства для удаления выносимых из трубопровода загрязнений.

Трубопроводные скребки применяют как в ходе строительства, так и при эксплуатации НПП, их можно пропускать по трубопроводу либо в одноразовом режиме, либо регулярно. Назначение трубопроводных скребков состоит в следующем: эффективное заполнение, опорожнение и очистка трубопровода, борьба с внутренней коррозией трубопровода, разделение перекачиваемых по трубопроводу продуктов, сбор информации о состоянии трубопровода.

На стадии строительства трубопровода скребки применяют для удаления камней, строительного мусора. Для этого оптимально подходит конструкция со сравнительно плоской передней поверхностью для предотвращения перекатывания скребка через посторонние предметы, находящиеся в трубопроводе.

При заполнении или опорожнении трубопровода в конструкции скребка должен быть предусмотрен плотный затвор, обеспечивающий его эффективную работу. Опыт эксплуатации НПП показал, что после прохода одного скребка по трубопроводу небольшое количество воды снова накапливается в пониженных участках трассы проложения. Экспериментально было обнаружено, что эффективность процесса повышается, если скребок проталкивать сухим газом (воздухом, азотом, метаном); сухой газ подберет пары воды и осушит трубопровод.

В случае ограниченности запасов воды в данной местности или невозмож- ности ее сброса возникает необходимость возврата опрессовочной воды. Для этих целей используются двухходовые скребки, снабженные надежными уплотнениями для возможности движения в обоих направлениях вдоль оси трубопровода. Недостатком их является невысокое качество уплотнений по сравнению с одноходовыми скребками.

Скребки с коническими манжетами представляют собой конструкцию лучшего качества, которое достигается за счет использования пары или группы манжет с уплотняющим воротником на периферии каждой манжеты. Работа такого скребка эффективна при движении его только в одном направлении. Скребок с коническими манжетами гибок и надежен на сотнях километров пути с сохранением герметичности уплотнений.

Непосредственно перед или сразу же после заполнения трубопровода продуктом используют калибровочный скребок, который имеет круглую пластинку-калибр с металлической облицовкой диаметром 92,5% от внутреннего диаметра трубопровода.

С помощью калибровочных скребков из трубопровода удаляются предметы, случайно оставленные в нем, обнаруживаются места овальности труб. Регулярные его пропуски могут выявить деформацию трубопровода задолго до его разрушения. Однако калибровочные скребки не могут выявить небольшие деформации, более того, они сами могут создать гофры и царапины на исправном трубопроводе.

Этих недостатков лишен скребок-нутромер. Благодаря особенностям конструкции, контакт его металлических деталей с металлом трубопровода исключен. Однако любой дефект формы трубопровода скребком регистрируется. Благодаря коническим манжетам и корпусу малого диаметра, крупные препятствия внутри трубопровода нутромер может обходить, а надежное уплотнение обеспечивает возможность использования скребка как эффективного средства заполнения и опорожнения трубопроводов. Регулярные пропуски скребка по эксплуатирующемуся трубопроводу позволяют с небольшими затратами обновлять данные о состоянии трубопровода.

Регулярные пропуски скребков позволяют удалять и жидкостные «карманы» (вода, оставшаяся от строительства или гидростатических испытаний, или вода и конденсат, введенные в трубопровод вместе с транспортируемым продуктом из скважин, танкеров или резервуаров) и передвигать их сплошной массой к концу трубопровода для сброса. Во избежание образования взрывоопасной смеси в трубопровод перед скребком запускают азот или другой инертный газ. Кроме того, это способствует поддержанию противодавления на скребке, что является необходимым при заполнении трубопровода.

Частота пропуска скребков зависит от параметров трубопровода, физических свойств и расхода жидкости и даже от температуры и времени года. У каждого трубопровода свое значение оптимальной частоты пропуска скребков.

Поддержание в чистоте внутренней поверхности трубопровода означает удаление не только посторонних загрязнений, но и продуктов коррозии металла труб. Образование продуктов коррозии и коррозионных каверн снижает пропускную способность трубопровода, кроме того, они могут увеличиться до такой степени, что утоньшение стенок труб станет серьезной угрозой для целостности трубопровода.

Регулярный пропуск скребков со стальными щетками помогает срывать окалину и удалять ее вместе с грязью и водой. Для удаления парафинов и смолистых отложений из трубопровода эффективно применение скребков с ножами, т.к. мягкий парафин и смола склеивают проволочные щетки и препятствуют контакту проволочных концов с внутренней поверхностью трубопровода.

Если в трубопровод постоянно поступает жидкость в виде сконденсированных паров из транспортируемого газа, то надеяться полностью удалить жидкость из трубопровода скребком бессмысленно. В этом случае следует пропускать трубопроводные шаровые разделители, заполненные водой или гликолем, автоматически связав частоту пропусков со временем или потерей давления в трубопроводе.

При выборе того или иного механического устройства необходимо учитывать специфику их воздействия на пристенные отложения. Это положение подтверждается опытом очистки целого ряда отечественных и зарубежных трубопроводов.

Основным недостатком механических скребков является то, что в процессе очистки НПП неизбежно изнашивается металл стенки труб, возникают царапины и подрезы, что дополнительно уменьшает и без того незначительный остаточный ресурс трубопроводов.

Кроме того, механические средства полностью непригодны для очистки НПП переменного сечения и сложного профиля, к каким относится большинство действующих нефтепродуктопроводов.

Для очистки подобных НПП используются системы нового поколения -эластичные гельные разделители на основе гидрофильных полимеров. Гелеобразные поршни могут равноценно выполнять большинство функций механических поршней, отличаясь при этом способностью к некоторым химическим реакциям, что позволяет закачать их непосредственно в полость трубопровода. В настоящее время при обслуживании трубопроводных коммуникаций применяются гели 4 типов: гели-разделители партий нефтепродуктов, гелеобразные поршни для выноса мусора из полости трубопровода, углеводородные гели, осушающие гели. Гельные системы обладают целым набором полезных свойств; псевдопластичностью, вязкоупругостью, когезионностью, способностью к самовосстановлению формы и уменьшению напряжений сдвига. Разделительные гели полностью предотвращают перетоки разделяемых жидкостей, тогда как при применении механических скребков не менее 1% проталкивающей жидкости проникает в проталкиваемую.

В настоящее время к полимерным составам, применяемым в трубопроводном транспорте нефтепродуктов, предъявляются следующие требования :

- высокая поверхностная и объемная активность не только в лабораторных, но и в реальных гидродинамических условиях;

- высокая технико-экономическая эффективность;

- повышенные адсорбционная и адгезионная и пониженная десорбционная способность в динамических условиях;

- ярко выраженное флокулирующее действие на коллоидно-дисперсную фазу гид-I рофобных сред;

- способность снижать коллоидную растворимость воды в нефтепродукте;

- способность образовывать на стенках трубопровода гидрофильный слой полимера в результате прокачки его рабочего раствора, предохраняющий поверхность металла от действия электролитов и кристаллизации пристенных отложений; -способность сохранять н повышать эффективность действия других реагентов и деэмульгаторов,