Проектирование электропривода магистральной нефтеперекачивающей станции

Параметры центробежных насосов, применяемых  на магистральных нефтепроводах, определяются ГОСТ 12124-74. При этом максимальная температура  перекачиваемого продукта может  быть до +80°С, коэффициент кинематической вязкости не более 3 /с и содержание механических примесей не более 0,05% по объему. Насосы маркируются согласно указанному государственному стандарту. Например, нефтяной магистральный насос, применяемый на нефтеперекачивающей станции «Уват-1» с подачей 7000 м³/ч и напором 210 м ст. жидкости обозначается НМ-7000-210 ГОСТ 12124-74. Основной характеристикой любого центробежного насоса является зависимость подачи от напора - так называемая Q-H-характеристика центробежного насоса совместно с Q-N (потребляемая мощность) иQ-h(к.п.д.) характеристиками.

Указанные характеристики являются типичными  для всех центробежных насосов и  прилагаются к каждому насосу вместе с его паспортом.

Из  рис. 1.2 видно, что при Q=0, что соответствует полностью закрытому положению задвижки на напорном трубопроводе, создается напор, который по мере открытия этой задвижки несколько увеличивается и, достигнув своего максимума, по мере увеличения подачи уменьшается.

Q-N-характеристика  показывает, что и при закрытой  задвижке затрачивается некоторая  мощность. Последняя расходуется на нагрев жидкости, находящейся в насосе, и в течение довольно короткого промежутка времени может сильно повысить ее температуру. Поэтому длительная работа центробежного насоса на закрытую задвижку не допускается.

Рис. 1.2 Характеристики центробежного насоса

По  мере открытия выкидной задвижки потребляемая мощность постепенно возрастает.

Кривая  изменения к.п.д. насоса в зависимости  от Q, начиная от точки h=0 (что соответствует Q=0), с увеличением Qвозрастает, при некотором Qопдостигает своего максимума и при дальнейшем увеличении Qначинает уменьшаться. Значение Qоп, соответствующее максимальному значению h, определяет производительность и напор при наивыгоднейшем режиме работы центробежного насоса. При эксплуатации магистральных нефте-продуктопроводов необходимо стремиться к тому, чтобы уменьшение к.п.д. насосов по сравнению с его максимальным значением не превышало 5-7%.

Указанные характеристики, являясь составной  частью паспорта насоса, составляются для данного числа оборотов no и даются заводом-изготовителем. При других числах оборотов nx, если последний отличается от no не более чем на 20%, производительность Qx, напорHx, мощность Nx, соответствующие новому числу оборотов nx, ориентировочно могут быть определены из выражений:

;       (1.3)

;      (1.4)

;      (1.5)

где Q₀,H₀ и N₀ - соответственно подача, напор и мощность при числе оборотов n₀.

Наиболее  распространенной схемой технологической  обвязки насосов перекачивающей станции является последовательная установка двух - трех рабочих и одного резервного агрегата. На рассматриваемой в данном проекте нефтеперекачивающей станции «Уват-1» последовательно установлены четыре  насосных  агрегата   два рабочих агрегата, один  в АВР и один  в ремонте.

Корпус  насоса в месте выхода вала уплотняют  торцевыми уплотнениями. Для снижения давления на торцевые уплотнения камера перед ними по системе разгрузочных трубопроводов соединяется с  подводящим трубопроводом.

Кроме основного оборудования, перекачивающие станции имеют вспомогательное  насосное оборудование: нефтяные насосы для откачки утечек из резервуаров-сборников, насосы систем маслосмазки и др. В этих системах применяются насосы: центробежные, поршневые, ротационные, погружные и др. Ротационные насосы, куда относятся винтовые, шестеренчатые, кулачковые и лопастные, применяются для перекачки вязких нефтепродуктов, не имеющих загрязнений.

Погружные центробежные насосы используются для  откачки нефтепродуктов из заглубленных резервуаров. Применяют насосы двух типов: НА - нефтяные артезианские и ПНР - погружные, нефтяные, резервуарные.

1.3. Состав промежуточной  нефтеперекачивающей  станции «Уват-1»

 

В состав промежуточной нефтеперекачивающей  станции «Уват-1»  входят:

• основная нефтеперекачивающая насосная  со зданием для размещения нефтеперекачивающих агрегатов и различного вспомогательного оборудования (основное укрытие);
• общестанционный коллектор с агрегатными задвижками и обратными клапанами;
• камера регуляторов с регулирующими устройствами (клапанами, задвижками и другими исполнительными механизмами);
• площадка с фильтрами-грязеуловителями;
• узел пропуска скребка с задвижками пропуска скребка и общестанционными отсекающими задвижками;
• резервуары-сборники утечек с камерой задвижек и фильтров;
• насосы системы откачки утечек;
• коммуникационные трубопроводы для технологической обвязки;
• понижающая подстанция системы энергоснабжения (подводящие линии электропередачи, построенные для энергоснабжения нефтеперекачивающей станции, в состав последней не входят);
• оборудование для аварийного энергоснабжения нефтеперекачивающей станции;
• система пенопожаротушения;
• помещения и сооружения для устройств защиты, централизованного контроля и управления основным и вспомогательным оборудованием;
• узел связи;
• система водоснабжения с водонасосной, с артезианскими скважинами и емкостями для хранения рабочих и аварийных запасов воды;
• система теплоснабжения для обогрева производственных бытовых зданий и сооружений;
• площадки и сооружения для стоянки аварийной техники и автотранспорта;
• административно-служебный корпус, совмещенный с мастерскими для мелкого и текущего ремонта оборудования, складом для хранения запасных частей, инструментов и прочего оборудования;
• жилой поселок для обслуживающего персонала нефтеперекачивающей станции с объектами бытового и культурно-массового назначения.

 

1.4. Технологическая схема промежуточной нефтеперекачивающей

станции «Уват-1»

 

Технологическая схема промежуточной нефтеперекачивающей станции «Уват-1», работающей по принципу «из насоса в насос» представлена на рис 1.4.

Поток жидкости, перекачиваемый предыдущей станцией, поступает в камеру пропуска скребка-очистителя. При закрытых общестанционных задвижках 1 и 2 нефтеперекачивающая станция отсекается от магистрального нефтепровода. Поток жидкости через задвижки 4 и 5 и обратный клапан 8к транзитом направляется в магистральный нефтепровод. Обычно общестанционные задвижки 1 и 2 находятся в открытом состоянии и закрываются лишь при производстве ремонтных работ со вскрытием станционной технологической обвязки, при длительных отключениях НПС по указанию диспетчера или при возникновении аварийных ситуаций, как пожар или порыв технологического оборудования НПС.

Задвижка 3 служит собственно для пропуска скребков-очистителей.

Обратный  клапан 8к необходим для предотвращения работы нефтеперекачивающей станции  «на себя».

Чтобы предотвратить попадание в нефтеперекачивающие  агрегаты различных механических примесей и грязи, на всасывающей части  нефтеперекачивающей станции  устанавливаются  фильтры-грязеуловители ФГУ№1-№4, которые периодически очищают. Обычно один очищенный фильтр находится в резерве, хотя в отдельных случаях фильтр отключается только во время очистки или замены.

После фильтров-грязеуловителей поток  нефти направляется в общестанционный коллектор, оборудованный обратными клапанами 2к-6к по числу установленных агрегатов и агрегатными задвижками , минуя систему гашения ударной волны «Аркрон». Которая в случае резкого повышения давления сбрасывает часть нефти в резервуары РВС№1-№2, уменьшая при этом давление в трубе.

Агрегатные  задвижки позволяют отключать или  подключать нефтеперекачивающие агрегаты к общестанционному коллектору. Обратные клапана предотвращают работу нефтеперекачивающих агрегатов «на себя». Последовательное движение потока нефти, например, при работе агрегатов №1-№4 следующая: задвижка 1 - агрегат №1 - задвижка 2 - задвижка 1 - агрегат №2 - задвижка 2 - задвижка 1 - агрегат №3 – задвижка 2 – обратные клапана 5к,6к – камера регуляторов давления. В камере регуляторов давления установлено два регулирующих органа (один резервный), предназначенных для регулирования рабочих параметров в заданных пределах. В общем случае число регулирующих органов, определяется исходя из пропускной способности нефтепровода, и выпускаемых промышленностью регуляторов и может быть больше двух. Из камеры регуляторов поток жидкости через задвижку 2 по магистральному нефтепроводу направляется до следующей нефтеперекачивающей станции. Для сбора утечек нефти самотеком установлен под землей резервуар-сборник утечек ЕП-25. При резервуарах размещается камера задвижек с фильтром и обратным клапаном. Последний предотвращает заполнение резервуара из магистрали. Насос откачки утечек включается при достижении определенного уровня в резервуаре-сборнике. Обычно работа насоса откачки утечек автоматизируется. При наполнении нефтью резервуаров РВС№1-№2, в случае срабатывания системы «Аркрон», откачка нефти из резервуаров производится подпорными насосами ЦНС 38-220 системы откачки утечек. Нефть при этом откачивается в общестанционный коллектор. Для предотвращения попадания нефти из общестанционного коллектора в систему откачки утечек, в последней установлены обратные клапана.

Промежуточные нефтеперекачивающие станции, предназначенные  для восполнения потерь энергии  жидкости при перекачке по магистральным  нефтепроводам к потребителям. В  зависимости от назначения данного  магистрального нефтепровода потребителями  могут быть нефтеперерабатывающие  заводы, железнодорожные цистерны, речные или морские танкеры или  другие магистральные нефтепроводы. Возможно работа нефтепровода на несколько  различных по своим характеристикам  и технологическим особенностям потребителям.

1.5. Технологическое оборудование  промежуточной нефтеперекачивающей  станции «Уват-1»

 

Промежуточные нефтеперекачивающие станции магистральных  нефтепроводов обеспечивают движение жидкости по магистрали. Оборудование нефтеперекачивающих станций размещается  в специальном здании и  подразделяется на основное и вспомогательное оборудование. Основным считается оборудование, принимающее  непосредственное участие в процессе перекачки.

К числу основного оборудования относятся  нефтеперекачивающие агрегаты с  приводом и насосом, всасывающие  и нагнетающие трубопроводы, предназначенные  для обвязки агрегатов с общестанционным коллектором.

Перечень  основного оборудования применяемого на промежуточной нефтеперекачивающей   станции   «Уват-1» приведен в  табл. 1.1.

Таблица 1.1

Перечень  технологического оборудования

Наименование,	Характеристика, тип, марка
Основная  насосная
Насос магистральный	НМ-7000-210, Q=7000м3/час H=210 м, n=3000 об/мин
Обратный  клапан	Ду-700 Pу=64 кг/см2
Агрегатные  задвижки	Ду-800 Pу=64/см2
Система сбора и раскачки утечек
Насос откачки РВС-400	ЦНС38-220 Q=34м3/час H=230 м, n=2950 об/мин
Емкость утечек ЕП-25,	V=25м3
Насос погружной	12НА 9 4 Q=80м3/час H=52м N=1470 об/мин
Задвижки	Ду-80 Pу=16 кг/см2
Резервуары
Резервуары РВС-400,	V=400 м3
Задвижки	Ду-80 Pу=16 кг/см2
Система грязеулавливания
Фильтры грязеуловители	КМ
Задвижки	Ду-500 Pу=64 кг/см2
Система регулирования давления
Регуляторы давления	«BIFFI» Ду-500 Pу=64 кг/см2
Задвижки	Ду-500 Pу=64 кг/см2
Продолжение таблицы 1.1
Система  гашения  ударной  волны
Блок  гашения ударной волны	«Аркрон-1000» Q=9100-9300 м3/час, P=40 кг/см2
Задвижки	Ду-300 PУ=64 кг/см2
Камера  пропуска скребка
Задвижки	Ду-1000 Pу=75 кг/см2
Обратный  клапан	Ду-700 Pу=75 кг/см2

 

         Вспомогательным  считается оборудование и системы,  обеспечивающие нормальную работу  основного оборудования. К вспомогательному  оборудованию относятся: система  смазки и охлаждения подшипников  нефтеперекачивающих агрегатов;  оборудование приточно-вытяжной  вентиляции и отопления насосного  зала; устройства защиты, контроля  и управления агрегатами; мостовой  кран для грузоподъемных работ  при ремонте или замене оборудования  перекачивающей насосной.

Принудительно-циркуляционная система смазки и охлаждения подшипников  основных агрегатов состоит из емкости  для масла, рабочего и резервного маслонасосов, трубопроводов и вентилей системы смазки. Последние обеспечивают подключение или отключение подшипников  того или иного нефтеперекачивающего агрегата к системе смазки.

Не  допускается работа нефтеперекачивающих  агрегатов при неисправной системе  смазки охлаждения, так как это  приводит к быстрому выходу из строя  подшипников и валов основных нефтеперекачивающих агрегатов.

Нефтеперекачивающие агрегаты в месте с их приводом и системами принудительно-циркуляцинной  системой смазки, приточно-вытяжной вентиляцией  размещаются в специальном здании (общее укрытие). Общее укрытие делится на два зала: электрозал и насосный зал, что вызвано требованиями пожаровзрывобезопасности. В электрозале размещаются: синхронные   электродвигатели (привод основных насосных агрегатов) тиристорные возбудители синхронных двигателей, система принудительно-циркуляционной смазки и приточно-вытяжная вентиляция. В насосном зале размещаются: магистральные нефтеперекачивающие насосы и подпорные насосы системы откачки утечек.    

Система охлаждения предохраняет основные электродвигатели от перегрева, если в качестве охлаждающего реагента привода принят воздух. Избыточное регулируемое давление воздуха в  электрозале предотвращает попадание паров нефти из насосного зала и образование взрывоопасных смесей, исключая возможность взрыва.

Работа  вспомогательного оборудования и систем автоматизируется. Дистанционный контроль и автоматическое управление осуществляется из комнаты оператора, которая размещается  в одном здании с нефтеперекачивающей насосной. В этой же комнате размещается аппаратура дистанционного контроля и управления основными нефтеперекачивающими агрегатами, а также полукомплекты средств телемеханики. Технические характеристики и количественные показатели вспомогательного оборудования зависят от типа установленного основного оборудования.

 

1.6. Описание дросселирования