Проектирование насосной установки промежуточной нефтеперекачивающей станции (ПНПС)

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

По дисциплине: Машины и оборудование нефтегазопроводов

^{(наименование  учебной дисциплины  согласно учебному  плану)}

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

 

Тема:  Проектирование насосной установки промежуточной

нефтеперекачивающей станции (ПНПС)   

^{(наименование темы согласно учебной дисциплине)}

 

 

Автор: студент гр.                                                                                /./

^{(подпись)     (Ф.И.О.)}

 

ОЦЕНКА: _____________

 

Дата: ___________________

 

Проверил: руководитель доцент                                                                           //

          ^{(должность)   (подпись)     (Ф.И.О.)}

 

 

 

 

 

 

 

2011

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АННОТАЦИЯ

В данном курсовом проекте проведено проектирование насосной установки промежуточной нефтеперекачивающей станции. Составлена принципиальная технологическая схема промежуточной нефтеперекачивающей станции. Рассчитан необходимый напор, который должна развивать станция. По этому напору и заданной производительности определен тип и количество насосов, характеристики которых приведены к рабочей точке нефтепровода. Также по условному диаметру трубы и по определенному давлению подобрана запорная арматура, фильтры-грязеуловители, система гашения ударной волны.

Выполнен чертеж принципиальной схемы промежуточной нефтеперекачивающей станции на формате А3 и чертеж клиновой задвижки ЗКЛ2 DN 250 на формате А1.

Проект содержит пояснительную записку объемом 36 стр., вкл. 8 табл., 19 рис., библ. список из 10 наим. и 2 чертежей.

 

ABSTRACT

In this course project carried out the design of pump installation Booster Station. Process flow diagram is composed of intermediate pumping station. Calculate the required pressure, which must develop station. Under this onslaught, and the performance given the type and number of pumps, whose characteristics are given to the operating point of the pipeline. Also, the conditional diameter of the pipe and the pressure on certain selected valves, filters, Strainers, the system damping of the shock wave.

Executed drawing of the concept of intermediate pumping station on the A3 drawing and wedge gate valve DN 250 ZKL2 at A1.

The project consists of 36 pages, incl. 8 tables, 19 figures, 10 references and 2 drawings.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Аннотация.......................................................................................................................................3

Введение.........................................................................................................................................5

1. Общая часть................................................................................................................................6

1.1 Классификация НПС...............................................................................................................6

1.2 Технологическая схема НПС..................................................................................................7

1.3 Насосы магистральных нефтепроводов................................................................................8

2. Специальная часть.....................................................................................................................9

2.1 Выбор основного насосного оборудования..........................................................................9

2.2 Приведение характеристик насосов к входу в трубопровод.............................................12

2.3 Методы плавного регулирования работы НПС..................................................................13

2.3.1 Метод перепуска части подачи с выхода на вход первого насоса.................................13

2.3.2 Метод регулирования дросселированием........................................................................18

2.3.3 Метод регулирования изменением частоты вращения ротора насосов........................19

2.4 Вывод......................................................................................................................................21

2.5 Выбор фильтров-грязеуловителей.......................................................................................22

2.6 Выбор системы сглаживания  волн давления......................................................................23

2.7 Выбор запорно-регулирующей арматуры...........................................................................24

2.8 Вспомогательные системы насосного  цеха.........................................................................30

Заключение...................................................................................................................................35

Список литературы......................................................................................................................36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Важнейшей составной частью магистральных нефте- и газопроводов являются насосные и компрессорные станции, без надежной работы которых невозможна поставка нефти, нефтепродуктов и газа от мест добычи к потребителям. В связи с оснащением насосных и компрессорных станций современным оборудованием требуются глубокие знания обслуживающего персонала по эксплуатации как основных, так и вспомогательных систем.

Основное назначение каждой нефтеперекачивающей  станции состоит в том, чтобы  забрать нефть из сечения трубопровода с низким напором, с помощью насосов  увеличить этот напор и затем  ввести нефть в сечение трубопровода с высоким напором. Основными элементами НПС являются насосные агрегаты, резервуары, системы подводящих и распределительных трубопроводов, узлы учета, устройства приема и пуска очистных устройств и поточных средств диагностики, а также системы смазки, вентиляции, отопления, энергоснабжения, водоснабжения, автоматики, телемеханики и т.п.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общая часть

1.1 Классификация НПС

НПС МН подразделяются на головные и промежуточные.

Головная НПС (ГНПС) обеспечивает прием нефти с установок подготовки и закачку ее в трубопровод. В состав технологических сооружений ГНПС входят: резервуарный парк, подпорная насосная, узел учета нефти, магистральная насосная, узел регулирования давления, площадка с предохранительными устройствами для сброса избыточного давления при гидравлических ударах, фильтры-грязеуловители, а также технологические трубопроводы.

ГНПС могут располагаться на площадках центральных пунктов  подготовки нефти, вблизи резервуарных парков с использованием существующих систем энергоснабжения, водоснабжения, канализации и других вспомогательных сооружений. При параллельной прокладке нефтепроводов проектируемые площадки НПС совмещаются с площадками действующего нефтепровода.

Остальные НПС являются промежуточными. Они могут быть с емкостью или без емкости. В состав технологических сооружений промежуточной НПС без емкости входят: магистральная насосная; фильтры-грязеуловители, узел регулирования давления, система сглаживания волн давления (ССВД), а также технологические трубопроводы. Состав технологических сооружений промежуточных НПС с емкостью аналогичен головной перекачивающей станции, однако если на такой станции не проводятся приёмосдаточные операции, то узел учёта может отсутствовать.

Все НПС на участках МН с одной и той же пропускной способностью оснащаются однотипным оборудованием.

Подключение местных нефтепроводов  к МН, при подкачке нефти в МН, должно выполняться только на НПС. На НПС с емкостью подача нефти от объектов нефтедобычи производится в резервуарный парк, на НПС без емкости – на прием магистральной насосной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Технологическая схема НПС

Технологической схемой НПС называют внемасштабный рисунок, на котором представлена принципиальная схема работы НПС в виде системы внутристанционных коммуникаций (трубопроводов) с установленным на них основным и вспомогательным оборудованием, а также с указанием диаметров и направлений потоков (рис. 1).

Основными элементами на технологической схеме НПС являются:

- система обвязки (соединение трубопроводных коммуникаций) НПС, отражающая принятую технологическую схему перекачки;

- схема обвязки резервуарного парка (если таковой имеется);

- схема обвязки подпорных (если они имеются) и основных насосов;

- узлы технологических задвижек (манифольды);

- размещение технологического оборудования (фильтров-грязеуловителей, регуляторов давления, улавливания и сбора утечек, дренажа и т.д.);

- узлы учета нефти (если таковые имеются);

- узлы приема и ввода в трубопровод очистных и диагностических устройств;

- предохранительные клапаны.

Рис. 1. Технологическая  схема насосной станции:

I - узел пуска-приема скребка (УППС); II - фильтры-грязеуловители; III - устройство гашения ударной волны; IV - емкости сбора нефти, сброса ударной волны и разгрузки; V - насосная с МНА для последовательной и параллельной перекачки; VI - помещение регулятора давления; VII - насосная внутренней перекачки; VIII - подземные ёмкости с погружными насосами.

1.3 Насосы магистральных нефтепроводов

Основным насосным оборудованием вновь строящихся и находящихся в эксплуатации нефтепроводов являются центробежные нефтяные магистральные и подпорные насосы. Центробежные магистральные насосы типа НМ изготовляют по ГОСТ 12124-87. Магистральные нефтяные насосы по конструкции делятся на две группы: секционные и спиральные. Насосы с подачей до 1250 м³/ч — секционные многоступенчатые; с подачей 1250 м³/ч и выше — спиральные одноступенчатые. Подпорные нефтяные насосы, предназначенные для перекачивания нефти от емкостей к магистральным насосам, создают необходимый подпор для обеспечения бескавитационной работы магистральных насосов. Подпорные насосы работают по параллельной схеме. Насосы — центробежные спиральные горизонтальные, состоят из корпуса, ротора, узлов торцовых уплотнений и подшипниковых опор. Корпус насоса литой; имеет горизонтальный разъем. Всасывающий и напорный патрубки расположены горизонтально в нижней части корпуса, что позволяет разбирать насос без демонтажа основных трубопроводов. Ротор представляет собой самостоятельный узел; состоит из вала, рабочего колеса и втулок. Рабочее колесо — сварно-литое, двустороннего входа. Опорами ротора служат подшипники скольжения с принудительной смазкой. Концевые уплотнения ротора — торцового типа, рассчитанные на давление до 25 кг/см². Корпус насоса рассчитан на рабочее давление до 64 кг/см², что обеспечивает возможность последовательного соединения трех одновременно работающих насосов на нефтеперекачивающей станции. Направление вращения ротора — по часовой стрелке, если смотреть со стороны электродвигателя. Насос и электродвигатель устанавливают на отдельных фундаментных рамах. Для обеспечения взрывобезопасности электродвигатель отделяют от насоса стеной, в которой имеется проем размером 2000x1500 мм для возможности их соединения. Насосы оснащены системой автоматического управления, контроля, защиты и сигнализации. Для магистральных насосов с подачей от 2500 до 10000 м³/ч допускается применение сменных роторов на подачи 0,5 или 0,7 от номинальной, что обеспечивает более экономичную работу насосов на первых стадиях освоения нефтепроводов (при неполной их загрузке). Кроме того, для насоса НМ 10000-210 дополнительно изготовляют ротор на подачу 12500 м³/ч. Насос НМ 1250-260 комплектуют одним сменным ротором на подачу 900 м³/ч. Для расширения области применения насосов допускается изменение подачи и напора в пределах рабочей зоны, указанной на характеристиках насосов.

 

 

2. Специальная часть

2.1 Выбор основного насосного оборудования

Секундная производительность трубопровода:

Средняя скорость течения:

Число Рейнольдса:

Для зоны гидравлически гладких  труб:

Коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси) по формуле Блазиуса:

Напор на входе в магистраль при  заданном режиме работы можно определить по формуле для неквадратичного режима течения:

Расчет показал, что рабочим  режимом НПС являются

и . При  этом насосная установка должна обеспечивать напор .

Выбираем три последовательно включенных магистральных насоса НМ-7000-210 со сменным ротором на 125% от номинальной подачи(

Таблица 1

 

Паспортные характеристики насоса НМ-7000-210(125). (Напор, допускаемый кавитационный запас, КПД указаны для воды с кинематической вязкостью

):

 

Подача
Напор	210 м
Предельное давление	7,35 МПа
Допустимый кавитационный запас, не более	60 м
КПД, не менее	85 %
Частота вращения	3000 об/мин
Масса, не более	6125 кг

Таблица 2

 

Паспортные характеристики электродвигателя:

 

Тип	СТД 5000-2
Мощность	5000 кВт
Скорость вращения	3000 об/мин
Напряжение	6000 или 10000 В
Вес	15000 кг

 

 

После аппроксимации характеристик  насоса получим:

Для подачи :