Нефтеперкачивающая станция

1.Техн. труб. тр. нефти.

Состав и назнач. сооружений, входящих в сист. н/п. схемы соединения осн. и подпор. насосов.

В состав сооружений магистрального нефтепровода входят:

1)Установка  подготовки нефти к транспорту(УПН)

2)Головная  нефтеперекачивающая станция с резервуарным парком.

3)Промежуточные  нефтеперекачивающие станции с  резервуарными парками.

4)Линейная  часть с отводами и местами  подкачек.

5)Конечный  пункт с резервуарным парком.

6)Перевалочная  база, нефтеперераб-й забод (НПЗ)

Нефть из резервуаров и сборн.пунктов нефт. промыслов напр-ют сначала в спец установки подгот.нефти к тран-ту(УПН), где из нефти сначала отбираются и отвод-ся. в спец резервуары крупн. скопления газа. Затем нефть проходит через сепараторы, где она очищ-ся от мех.примесей и от более мелких газов.включений. Очищ-ю нефть подают в резервуары головной нефтеперекачив.станции для дальнейшей трансп-ки.

Нефтеперкач.станции(НПС) предназнач. для созд. в т/п давления, необх.для трансп-ки нефти. Назначение каждой станции – принуд. образом привести нефть из обл. низк.давления(перед станцией) в область высокого (после станции).

ГНПС предназнач. для приема нефти с промысла, закачки ее в маг.н/п и создание напора, необх для ее перекачки.

ПНПС предназнач. для поддержания напора для дальнейшей перекачки нефти до след.ПНПС и т.д. до конеч. пункта нефтепров(КПН)

Нефтепровод закан-ся резерв.парком нефтеперераб. завода(НПЗ) или крупн. перевалочн.нейфтебазой из кот. происх-т. отгрузка нефти на ж/д или танкеры.

НПС представл.собой сложн.коплекс соор. и объектов, кот. можно разделить на 2 группы:

1)Объекты осн.назначения: резерв.парк, подпорная насосная, узел учета нефти с фильтрами, магистр.насосная,технологич.комуникации

2)Объекты вспомогат. назначения: устр-ва электроснабжения, водоснабжения, канализации и сбора утечек,связи

Резерв.парки необх. для:

1)Приема нефти  от добывающ. предприятий

2)учета нефти

3)обеспеч-я  заданн.св-в нефти, включающих возможное  смешивание одних сортов нефти  с другими

4)хранения  с целью компенсации неравномерности  приема-отпуска нефти и работы МНП

Линейн.часть МТ сост.из:

1)Трубопровода(труб  сварен. друг с другом, покрытые  слоем антикоррозионной изоляции)

2)Запорн.арматура 3)спец.оборуд-е переходы через  естеств. и искуств. препятствия, 4)установки  противо коорозион. и элек.хим. защиты

5)Линии связи, электропередач, дороги вдоль трассы

2. Гидравл. расчет стац. режимов работы нефтепровода. Осн. категории: средняя скорость, массовый и объемный расходы, давление, напор. Ур. неразрывности потока и ур. Бернулли с потерями напора в виде формулы Дарси-Вейсбаха. Местные потери напора. Гидравл. уклон. Линия гидравл. уклона. Формула Дарси-Вейсбаха. Коэфф.гидравл. сопротивления. Режимы течения. Формулы для расчета коэфф.гидравлического сопротивления.

V(м/с) – средняя скорость

Объёмный расход Q, м3/сек;м3/час

Массовый расход М, кг/сек; кг/час

Коммерческий расход Qк=M/ρст – масс.расход, привед. к станд. условиям, м3/сек; мин*м3/сут

Линейная скорость , м/с

Массовая скорость     кг/м2с

При движ. газа масс. расхзод и скорость пост., а лин. скорость и объём. расход увелич. вследствие снижения плотности.

Ур. неразрывности:

Уст-еся течение ж-ти в трубе опис. двумя ур:

1)Уравнение сохранения массы: →

→ a)P=const, v=const, s=const,∆ρ<< ρ; →b)v1/v2=(d2/d1)2;v2=v1d12/d22

2)Уравнение Бернулли:

; 

Изменение кинет.энергии:

ά – коэфф.кориолиса

Изменение работы внешних сил:

Изм. работы внутр. сил

- мощн.сил  внутр.трения, расчит. на ед. массы  ж-ти

h1-2 – потери напора м/ду сечениями 1 и 2 (м)

- полный напор в сеч/ X (м)

Для уч-ка т/п все сечения кот. полностью заполнены ж-тью: h1-2=hт+hm

Потери напора на трение hт обуслов. трением слоёв ж-ти относ. друг друга:

Потери напора на мест. сопр. где ξ зависит от числа Рейнольдса и от параметров мест. сопротивления. При расчёте м.н. обычно принимают hm =0,02 hт

Если D=const и жидкость, тек. по нему, несжимаемая, то из ур. сохр. массы следует, что скорость движ. ж-ти постоянная и ур. Бернулли принимает вид:(P1/pg+z1)-(P2/pg+z2)=h1-2

Линия гидрав. уклона – линия AB, представл. собой завис. полного напора от координаты по оси т/п

Гидравл. уклон опред-ет уменьшение напора на ед-цу длины т/п

Формула Дарси-Вейсбаха

h1-2 –потери напора, Re – число рейнольдса, ε – относ. шерохов-ть, ∆ - абс. шерох,ν - -кинем. вязк, λ – коэф гидр. сопр

1)Ламинарный режим течения, при кот. Re<2320. Формула Стокса: .

2)переходный режим, при кот. 2320<Re<10000. , где

γ=1-exp(-0,002(Re-2320)) – коэф. перемежаемости.

Зона гидравлически гладких труб, в которой . Ф-ла Блазиуса:

Зона смешанного трения, в которой

Формула Альтштуля:

Зона квадратичного трения, в которой

Формула Шефринсона

3.Ур. баланса напоров для уч-ка т/п. Напорно-расходные (Q-H)- хар-ки т/п. Т/п с промежут. перекач. станциями, раб-ми в режиме "из насоса – в насос". Сист. гидр. ур. для расчета расхода перекачки и подпоров перед промежут. станциями. Ур. баланса напоров для т/п.

Участк н/п перегон между двумя соседними нефтеперекачивающими станциями.

- полн. напор на выходе из НПС в начале участка где z1 – высот. отметка начала участка; hп - подпор на входе в НПС; Hст(Q) – дифф. напор НПС

- полн. напор на входе из НПС

z2 – выс. отметка конца участка; hк – остат. напор в конце участка.

ур. Бернулли примет вид:

Преобразовав его, получим:  

– ур. баланса напоров для уч-ка н/п. Оно служит для определения расхода перекачки Q.

В этом ур. левая часть - гидравл. хар-тика НПС, а правая часть - гидравл. хар-ка участка трубопровода.

   При  перекачке по схеме «из насоса в насос» конец предыдущ.перегона м/ду станциями явл. сечением всасывания следу-й ПС. Перегоны н/п м/ду послед. соед-ми ПС оказ-ся в гидравлич. отношении жестко связ-ми друг с другом (изм-е режима работы одного перегона скажется на режиме работы всего н/п)

Рассм. н/п с n нефтеперекач. станциями. Запишем систему из n ур. баланса напоров для каждого уч-ка:

z1 – выс.отметка начала т/п; z2 – выс. отметка конца т/п; hп –подпор на входе в  НПС; hк – остат. напор в конце т/п; Нст(Q) – дифф. напор НПС

Сложив все уравнения получим:

- ур. баланса напора для всего т/п.

Левая часть   - суммар. гидрав. хар-ка всех НПС, а правая часть - сумм. гидравл. хар-ка всего т/п.

С помощью системы можно опр. величину подпоров на входе в каждую НПС: . Зная величину подпора на второй НПС, можно опр. давление на входе второй НПС и давление на нагнетании второй НПС .

Cложив первые m ур-ний системы можно получить подпор перед m-ой НПС:

Зная его можно вычисл. давл. на входе m -ой НПС. и давление на нагнетат. линии m -ой НПС

Условия «согласования» работы Н/п

1)Величина  подпора на любой станции должна  больше величины анти кавитац. запаса работы насоса, то есть hn1>hкавi

2)Давление  на нагнетат. линии любого насоса должно превосходить давление, опр. прочностью труб и корпуса насоса, то есть pn1>pпрочi

4.Напорно-расходные (Q-H)-  хар-ки перекач-станций. (Q-H)- хар-ки станций, оснащ. центробеж. нагн-ми. Мощность насосных агрегатов. Формулы для расчета мощности. Коэфф. полезн. действия. Послед. и паралл. соединение насосов. Расчет (Q-H)- характеристик системы последоват. и паралл.соед. насосов. Совмещ. хар=ки трубопровода и перекач. станций. Рабочая точка. Аналит. расчет совместной работы участка т-п и ПС. Расчет необх. числа перекач. станций.

На НПС устанавливается несколько насосов. Суммарная (Q-H)-хар-ка НПС – суммар. хар-ки всех насосов, включ. последоват. и параллельно, а также хар-ки станционных т/п станции.

Чаще всего, на НПС насосы включены последовательно для повышения напора.

Для перекачки нефтей исп-ют, в основном, центробежные насосы, в кот. необх-й напор создается за счет центробежной силы.

Гидравл. хар-ка центробеж. насосов представляют двухчленной зависимостью H=a-bQ2;  а – нагнетание насоса при нулевой подаче, в – крутизна параболы

Гидравл. хар-ка НПС :

Нсм=Нсум(Q)-hст(Q)

Нст(Q)- суммар. хар-ка насосов, установл. на станции; hст(Q) – хар-ка станционных т/п.

Полезная мощность центробежного насоса – мощность, расходуемая на преодоление разности напора между нагнетанием и всасывание насоса.

, где Q - подача насоса; H - дифф. напор, развиваемый насосом. [Nпол]=[Дж/с]=[Вт]

Мощность, затрачиваемая насосным агрегатом , где ηнас - КПД насоса, ≈80%; ηприв - КПД привода, ≈95%;

(Q-η) хар-ка насоса: η=kQ-k1Q2

Зави-ть КПД насоса от подачи

Насосы подбирают таким образом, чтобы рабочая подача была при максимальном КПД.

При послед. соед-ии насосов КПД опр-ся из системы , →

При парал. соед-ии насосов КПД опр. из системы:

 

Послед. и паралл. соединение насосов. Расчет (Q-H)- характеристик системы последоват. и паралл.соед. насосов. На НПС центробеж. насосы м/б соед. 2 способами:

1.Последоват.соединение, при кот. расходы равны, то есть  , а общий напор равен сумме напоров первого и второго насосов . Если хар-ку одного насоса представить в виде , а хар-ку второго насоса в виде , то сумм-ая хар-ка этих двух насосов, соед. послед-но,

2.Паралл. соединение, при кот. общий расход равен сумме расходов первого и второго насосов, то есть , а напоры равны, то есть . Если хар-ку одного насоса представить в виде , а хар-ку второго насоса в виде , то суммарная хар-ка этих двух насосов, соед. параллельно, будет иметь вид:

1. Суммарная  характеристика при последовательном соединении насосов

2. Суммарная  характеристика при параллельном  соединении насосов

3. Равные характеристики  первого и второго насосов

Совмещ. хар=ки трубопровода и перекач. станций. Рабочая точка. Аналит. расчет совместной работы участка т-п и ПС. Расчет необх. числа перекач. станций.

Участк н/п перегон между двумя соседними нефтеперекачивающими станциями.

- полн. напор на выходе из НПС в начале участка где z1 – высот. отметка начала участка; hп - подпор на входе в НПС; Hст(Q) – дифф. напор НПС

- полн. напор на входе из НПС

z2 – выс. отметка конца участка; hк – остат. напор в конце участка.

ур. Бернулли примет вид:

Преобразовав его, получим:  

– ур. баланса напоров для уч-ка н/п. Оно служит для определения расхода перекачки Q.

В этом ур. левая часть - гидравл. хар-тика НПС, а правая часть - гидравл. хар-ка участка трубопровода.

Совмещ. хар-ка НПС и т/п. Точка пересечения этих кривых гидравлической хар-ки т/п (А) наз. раб. точкой т/п. Величина Q* - решение ур.баланса напоров и соответ-ет расходу перекачки. Величина Н* - показ-ет значение напора на выходе з НПС в начале уч-ка.

Расчет необх. числа  перекач. станций

5.Технология последов. перекачки  светлых нефтепродуктов. Смесеобраз. в зонах контактир. последов. движ.  партий.  Расчет объема образ. смеси (формула для объема смеси). Расчет цикличности и вместимости резерв.парков маг. н-п-проводов.

Последоват. перекачка нефтей и нефтепрод. - спец технология трансп-ки нефтей и нефтепрод. по т-п, при кот. в одном т/п. в любой мом. времени находятся несколько жидкостей, различ. по своим физ.-хим. св-вам. Последоват. перекачка примен. в основ. при трансп-ке н-продуктов, в редких случаях – разных сортов нефтей. Нефтепродуктами, кот. перекач. по трубопроводу, явл. неск. сортов, дизел. топлив, авиац. керосинов.

Автомоб.бензины различ. по октан. числу, кот. указ-ся в их маркировке. Послед-ной перекачке чаще всего подверг. бензины след. марок: А-76, А-80, А-92

Маркировка дизел. топлив: Л-0.2-65, где Л – тип топлива (летнее, зимнее, арктич.); 0.2 – содер-ние серы (0.2, 0.4, 0.5); 65 – темп. вспышки (65, 40).

Авиац. керосины бывают сл. сортов: ТС-1 и ТС-2.

Сорта нефтей разл-ся по содерж. серы, солей и по коэфф. обводнённости (содержанию серы).

Перекачка нефтепродуктов:

Различные сорта нефти поступают с НПЗ, каждый в свой резервуар, а затем один за другим, закач. в маг. н-п-провод. При этом разделители между разл. жидкостями отсутствуют, поэтому такой метод также наз. последоват. перекачкой прямым контактированием.

Партия – любая последов. движ-ся в т/п. ж-ть.

Закачка партий нефтепродуктов организуется, чтобы друг с другом контактировали нефтепродукты, наименее различ-еся по своим св-вам.

Цикл перекачки – совокупность партий всех нефтепродуктов, перекач. по данному трубопроводу.

Преим-ва последоват. перекачки прямым контактированием:

1.Возм-сть использ. 1го т/п для перекачки неск. нефтепродуктов.

2.Наиболее  полная загруженность трубопровода.

3.Равномерное  снабжение потребителей.

4.Снижение  себестоимости перекачки.

Осн. недостатком последов. перекачки прямым контактированием явл. образование смеси в зоне контакта партий. На конечном пункте трубопровода организуется раскладка смеси, то есть добавление смеси к партиям чистых нефтепродуктов с сохр. показателей качества.

Физич. причинами смесеобразования явл: конвективная и турбулентная диффузии.

Конвективная диффузия обусловлена неравномерностью скоростей частиц жидкости при её течении. Набл-ся при ламин. режиме течения.

турбулентная диффузия, которая обусловлена хаотическим движением частиц жидкости в области смеси. набл-ся при турбул.режиме течения, вместе с конвективной диффузией

 

Объём образующейся смеси

Объёмные концентрации: , . При этом должно выполняться условие: . Объемн. конц-ии показ-ют какую долю объема соста-ют объемы каждого нефтепрод.

Массу смеси можно определить по формуле:     ;

   

 

При послед. перек-ке возм-ны ситуации, когда перекачка останавливается (аварии, рем.работы, нехватка ресурсов). При остановке перекачки объем смеси сущ-но увелич-ся.

6.Технол. тр. тр. прир. газа. Состав  и назнач. сооруж., вход. в сист. г/п: КС, сист. возд. охлаж.,  лин. часть, подзем. хран. газа и т.п. Устр. КС маг.газопроводов.

В состав сооружений магистр. газопроводов входят:

1.Установка  подготовки газа к тр-ту

2.Головн. компрес.станц (ГКС)

3.Промежут. компр. станции

4.Лин.часть  с ответвлен.

5.Подземн. хранилица газа ПХГ