Промежуточная нефтеперекачивающая станция

Промежуточная нефтеперекачивающая станция

ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте рассматривается промежуточная нефтеперекачивающая станция задачей которой является перекачка нефти с проектным расходом 8 300 м3/ч на расстояние 84 км.

Промежуточная НПС - осуществляет операции по поддержанию напора, достаточного для дальнейшей транспортировки нефти и нефтепродуктов по магистральному нефтепроводу.

1. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ НПС

Принципиальная схема коммуникаций, в которой предусмотрено проведение всех необходимых производственных операций по перекачке, называется технологической. Технологическая схема представляет собой безмасштабную схему трубопроводных коммуникаций (с оборудованием), при помощи которых обеспечивается весь комплекс операций по поддержанию в трубе напора, достаточного для дальнейшей перекачки нефти или нефтепродуктов.

В технологическую схему промежуточной НПС входят (рисунок 1.1):

магистральная насосная;

камера приема средств очистки и диагностики;

камеры пуска средств очистки и диагностики;

узел предохранительных устройств;

емкость для сбора ударной волны;

емкость сбора утечек к погружным насосам;

узел регуляторов давления;

площадка с фильтрами-грязеуловителями.

Для составления технологической схемы НПС необходимо иметь данные по объему перекачки, а также о перспективах развития станции.

Главное требование при разработке технологических схем - их простота, возможность выполнения всех предусматриваемых проектом технологических операций при минимальном количестве монтируемой запорной и регулирующей арматуры и соединительных деталей, а также обеспечения минимальной протяженности технологических трубопроводов. Длина трубопроводов обусловливается допустимыми минимальными разрывами между соединяемыми объектами.

Рисунок 1.1 -Технологическая схема промежуточной НПС

На принципиальных схемах изображают все гидравлические элементы или устройства, необходимые для осуществления технологических процессов и контроля за ними, а также все гидравлические связи между ними.

Соединение центробежных насосов на НПС предусмотрено как последовательное, так и параллельное. Обвязка насосов обеспечивает работу НПС при выходе в резерв любого из агрегатов. При параллельном подключении основных насосов предусматривается работа одновременно только двух насосов и двух резервных, а при последовательном подключении работают три насоса при одном резервном. Одно из основных условий при разработке схемы обвязки насосов - максимальное уменьшение коэффициента резерва основного оборудования. Предусмотрена установка подпорных насосов, обеспечивающих бескавитационную работу основных насосов. Подпорные насосы в зависимости от их характеристик могут быть соединены как_последовательно,_так_и_параллельно.

Обратный клапан КО, разделяющий всасывающий и напорный патрубки насоса, пропускает жидкость в одном направлении. При работающем насосе давление, действующее на заслонку обратного клапана справа, больше, чем давление, действующее слева (давление на входе в насос). Вследствие этого заслонка клапана закрывается, и перекачиваемая жидкость идет через насос. При неработающем насосе заслонка соответствующего клапана открывается под давлением потока жидкости и пропускает жидкость к следующему (работающему)_насосу.

Основное направление движения нефти по коммуникациям промежуточной НПС следующее: узел подключения станции к магистрали, камера фильтров, магистральная насосная, узел регулирования давления, узел подключения, магистраль.

Узел учета нефти или нефтепродуктов состоит из счетчиков, фильтров, запорной арматуры, контрольно-измерительных приборов, установки для поверки счетчиков - прувера или контрольного счетчика. Камера пуска и приема скребка и узел подключения к магистрали могут быть выполнены в различных вариантах. [1, 2]

.1     
Подбор насосного оборудования

В данной работе рассматривается участок нефтепровода, перекачивающий нефть и нефтепродукты с проектным расходом 8 300 м3/ч. По часовому расходу подбираем магистральные и подпорные насосы на станции.

В основной насосной размещены четыре магистральных насосов марки НМ 10000-210 (три рабочих, один резервный), с возможностью последовательного и параллельного подключения [3].

Рисунок 1.2 - Разрез основного магистрального насоса типа НМ

Основным элементом центробежного насоса является рабочее колесо 5, где осуществляется передача энергии от двигателя к жидкости путем воздействия лопаток вращающего колеса. Корпус насоса 3 имеет спиральный подвод 7 и улиточный отвод 6. Корпус имеет горизонтальный разъем. Рабочее колесо насаживается на вал 2 с помощью шпонки. Важную роль в насосе играют уплотнения: 1) уплотнение рабочего колеса 4 щелевого типа и 2) концевое уплотнение вала торцевого типа 9.

Основными подшипниками являются подшипники скольжения 10; они непрерывно смазываются маслом под станционной системой смазки. Для восприятия осевых усилий устанавливается радиально-упорный подшипник 1. Под номером 13 изображены разделительные втулки. При помощи труб 12 осуществляется отвод утечек из камер сбора утечек. Насос соединяют с двигателем при помощи зубчатой муфты 11.

В подпорной насосной размещены три подпорных насоса марки НПВ 5000-120 (два рабочих и один резервный), с возможностью параллельного и последовательного подключения [4].

Рисунок 1.3 - Разрез подпорного вертикального насоса типа НПВ

В целях уменьшения капитальных затрат на строительство зданий подпорных насосных станций (цехов) в последнее время устанавливают вертикальные подпорные насосы в открытом исполнении.

Конструктивно этот насос, расположенный в нижней части стакана 11, сходен с насосом НМП. Он также имеет рабочее колесо 2, предвключенные колеса 1, 3, вал 13, спиральный корпус 16, нагнетательные патрубки 5, 12, подводы 14,17.

На верхний фланец фонаря 8 устанавливается электродвигатель, соединяемый с помощью муфты с валом насоса.

Весь вал вращается на подшипниках скольжения 4, 18. Напорные патрубки конструктивно переходят в напорную крышку 9.

Подшипник 7-радиально-упорный. Он воспринимает нагрузку от вала двигателя. В месте выхода вала 13 из напорной крышки устанавливается торцевое уплотнение 10.

Стакан герметичный, он эксплуатируется под абсолютным давлением (0,05…0,1) МПа. Он опускается в колодец глубиной 3-4 м. Это позволяет увеличить подвод на входе насоса НПВ.

1.2    Выбор основного (технологического) оборудования

К основному (технологическому) оборудованию насосной станции кроме основного и подпорного насосных цехов относят:

узел учета нефти;

узел регулирования давления;

узел с предохранительными устройствами;

фильтры-грязеуловители;

камеру пуска-приема очистных устройств;

технологические трубопроводы с запорной арматурой.

1.2.1 Узел учета нефти

Узел учета предназначен для измерения количества нефти при коммерческом и оперативном учете.

Узел учета нефти производства ЗАО «РС Технологии» (г. Бугульма) выполнен на базе турбинных датчиков расхода, в соответствии с руководящими документами по учету нефти РД 153-39.4-042-99 и МИ 2693-2001 и состоит из технологической части и аппаратуры сбора и обработки информации.

Технологическая часть имеет в составе блок фильтров, блок измерительных линий, блок контроля качества и изготавливается в блочно-модульном исполнении. Каждый блок выполняется в железнодорожных габаритах на рамных основаниях. Силовая и контрольная кабельная разводки внутри блоков монтируется на заводе и выводятся на взрывозащищенные клеммные коробки. Внутри блок-бокса устанавливаются сигнализаторы загазованности и пожара, взрывозащищенные электроотопители, осветительная арматура и вентилятор [8].

Таблица 1.2 - Технические характеристики узла учета нефти

1.2.2 Узел регулирования давления

Регуляторы давления с регулирующими заслонками фирмы «Гульдэ» типа 2016 предназначены для автоматического регулирования давления на выходе из насосной станции. Заслонки приводятся в движение с помощью электрических сервоприводов. Техническая характеристика регулирующих клапанов приведена в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Техническая характеристика регулирующих клапанов

1.2.3 Узел с предохранительными устройствами

Система сглаживания волн давления фирмы Грове, типа «Аркрон - 1000», предназначена для защиты нефтяных трубопроводов при повышении давления на входе НПС, при повышении давления в трубопроводе между подпорной и магистральной насосной в случае остановки магистральных насосных агрегатов. При этом часть потока нефти сбрасывается в резервуары для сброса. Система состоит из 4-х клапанов «Флекс-фло», Ду 300мм, установленных параллельно, для регулирования скорости повышения давления в диапазоне от 0,1 до 0,3 кгс/см2 в секунду.

Система рассчитана на работу с сырой нефтью имеющей следующие характеристики, указанные в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Характеристика ССВД

1.2.4 Фильтры-грязеуловители

Фильтр ФГ-1000 нефти производства ОАО «Курганхиммаш» (г. Курган) состоит из камеры с быстродействующим концевым затвором, технологическими патрубками и фильтрующим элементом, в виде перфорированной трубы (рисунок 1.5). Для замены фильтрующего элемента предусматривается лоток или рама-лоток с тяговым механизмом. Штуцеры входа и выхода продукта выполняются в виде патрубков для приварки к трубопроводу или заканчиваются фланцевым соединением или фланцевым соединением с поворотной заглушкой. Фильтры удобны в эксплуатации. Позволяют за 10 - 20 минут производить замену фильтрующих элементов [7].

Таблица 1.5 - Основные параметры и характеристики фильтра-грязеуловителя

Рисунок 1.4 - Фильтр-грязеуловитель: 1 - корпус; 2 - элемент фильтрующий; 3 - лоток; 4 - патрубок осевой; 5 - патрубок боковой; 6 - концевой затвор; 7 - опора; 8 - ролики; 9 - манометр; 10 - поддон; 11 - заглушка поворотная; 12 - воздушник; А - вход/выход продукта, Б - вход/выход продукта, В - воздушник, Г - дренаж, Д 1, 2 - под манометр

1.2.5 Камера пуска-приема очистных устройств

Камеры пуска-приема очистных устройств предназначены для установки на магистральном нефтепроводе и служат для периодического запуска и приема внутритрубных снарядов-дефектоскопов, очистных скребков и других поточных средств. Изготавливаются ОАО «Кургахиммаш» по ТУ 3683-006-00220575-2002 (таблица1.6, рисунок 1.6).

В зависимости от расположения патрубков подвода и отвода нефти по отношению к направлению перекачки, камеры изготавливаются в правом (Пр) или левом (Л) исполнении. Камеры предназначены для эксплуатации в условиях макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом и размещении на открытом воздухе с температурой окружающей среды от минус 60 °С до плюс 40 °С категория размещения 1 по ГОСТ 15150. Вид климатического исполнения - УХЛ1. Конструкция камер обеспечивает стойкость к ветровым нагрузкам с характеристиками:

• нормативное значение ветрового давления - не менее 0,48 кПа.

• скорость ветра (верхнее значение) - 50 м/с. [7]

Таблица 1.6 - Основные параметры камеры приема-запуска

Рисунок 1.5 - Камера запуска средств очистки и диагностики нефтепроводов Ду 1000 мм в блочном исполнении с левым расположением патрубка подвода нефти КЗ-1000-8,0-С-Б-Л-УХЛ1(КЗ-1000-8,0-С-Б-Пр-УХЛ1 - правое исполнение, зеркальное отражение КЗ-1000-8,0-С-Б-Л-УХЛ1 относительно оси аппарата)

2. КОМПОНОВКА НАСОСНОГО ЦЕХА

Насосный цех стационарного типа сооружен из огнестойких материалов (кирпич, бетон, железобетон). Фундамент насосного цеха выполнен в виде одиночных ленточных (сплошных) железобетонных фундаментов. По конструкции фундаменты под основные насосные агрегаты и электродвигатели массивные. Фундамент под основной насос и электродвигатель общий и не соединен с фундаментом здания.

Насосный зал относится к взрывоопасным помещениям класса В-1А категории, где установлены 3 основных насоса марки НМ 10000-210 с приводом от электродвигателя СТДП 5000-2 УХЛ4 (во взрывобезопасном исполнении), система вентиляции, блок откачки утечек, мостовой кран, а так же блок централизованной маслосистемы с аккумулирующим баком.

Насосные агрегаты обвязываются трубопроводами-отводами изогнутой формы, которые соединяют их приёмные и напорные патрубки с общим коллектором. В технологической обвязке насосов применяют трубы Dу=377-12 мм. В общем здании насосного цеха уложены трубопроводные коммуникации вспомогательных систем, а также сооружены площадки для обслуживания оборудования с соответствующими ограждениями и лестницами. При прохождении трубопроводов через разделительную стенку смонтированы специальные герметизирующие фрамуги.

Компоновка оборудования и технологическая обвязка в цехе и вне его обеспечивает:

самотечное отведение утечек от торцевых уплотнений насосов в резервуар-сборник нефти ЕП-40;

- подачу нефти погружными насосами на всасывающую линию магистральных насосов из емкости сбора утечек ЕП-40;

- подачу под напором масла к насосным агрегатам и самотечное отведение его в масляные баки, установленные на глубине 2,6 м в специальном приемнике.

Для обеспечения нормальных условий работы магистральных насосов и электродвигателей по действующим стандартам предусмотрены следующие вспомогательные системы:

система сбора и откачки утечек от торцевых уплотнений;

централизованная система смазки и охлаждения подшипников магистральных насосных агрегатов;

аппараты воздушного охлаждения масла;

- аппараты воздушного охлаждения электродвигателей;

система подготовки и подачи сжатого воздуха;

система контроля и защиты насосных агрегатов;

система вентиляции;

система пожаротушения.

.1 Подбор электродвигателя и определение размеров насосного агрегата

В таблице 2.1 приведены характеристики насоса НМ 10000-210

Таблица 2.1 - Характеристики насоса НМ 10000-210

В соответствии с типом насоса подбираем электродвигатель СТДП 5000 - 2УХЛ 4. Характеристики которого представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Электродвигатель СТДП 5000 - 2УХЛ 4

На рисунке 2.1 представлены размеры насосного агрегата

Рисунок 2.1 - Размеры насосного агрегата, мм: =7525; L=2505; =645; =1300; =1325; =4490; =510; =1650; =1650; =2600; =1300; =1000; =500; =1900; =1900; =1900; =2125; =-1200; =600; =600; =1815; =860; =610; =610.

2.2 Подбор подъемно-транспортного оборудования

В насосном цехе используется двухбалочный опорный мостовой кран с электроприводом. Двухбалочные опорные мостовые краны предназначены для подъема и перемещения грузов при производстве ремонтных, монтажных, строительных и других работ в помещении или под навесом при температуре от минус 20°С до 40°С. Краны передвигаются по рельсам, находящимся на неподвижных опорах. В конструкции кран-балки используются крановая тележка и цепной механизм передвижения.

Масса насосного агрегата 35415 кг. Масса самого насоса 9795 кг, исходя из этого условия, подбираем кран. Ставим кран мостовой среднего режима работы с одним крюком грузоподъемность 10 т.

Масса электродвигателя 25620 кг, из этого условия ставим кран мостовой двубалочный среднего режима работы с двумя крюками грузоподъемность 30т.

.3