WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

Здесь постоянныйавтоматический контроль возможностиутечек СУГ, коррозии и нагрева осуществляется спомощью двухпозиционного прибора контролядавления, который настроен по своейверхней позиции 33 на срабатывание при давлениибольше расчетного Рр на величину его допустимогоповышения Р за счет утечек СУГ впространство24 при разгерметизации стенок внутреннегососуда 19, стенок соединенного с нимвнутреннего трубопровода 20и запорной арматуры 3, 4; по своей нижней позиции 34 насрабатываниепри давлении меньше расчетного Рр на величину его допустимогопонижения Р за счет утечекинертного газа 25 из межстенногопространства (МП) 24 в окружающую среду приразгерметизации стенок наружногополимерного футляра 11сосуда 19, стеноксоединенного с ним футляра30 трубопровода 20, кожуха 1.Предохранительные сбросные клапаны 6 и 5 сприсоединенными к ним сброснымитрубопроводами 35 и 21 предназначены дляустраненияутечек СУГ при разгерметизации стеноквнутреннего сосуда 19, запорных устройств3,4 и дальнейшем увеличении давленияинертного газа 25 выше (Рр + Р) на величинупредельного повышения давления Рпр.

Порезультатам создания конструкции СКЗ разработаны Технические предложения поповышению безопасности и снижениюстоимости многотопливных и газовыхавтозаправочных станций, одобренныеписьмом ФГУ ВНИИПО МВД России № 43/3.5/1198 от23.04.2001 г.

Третья глава посвящена определению расчетныхпараметров СКЗ подземных РТ СУГ, заключенных в футляр, заполненный инертнымгазом.

В результате расчетовпо целевой функции (3) установлено, чтозащита всех элементов РТ СУГ от нагреварешается за счет их подземного размещения.В то же время со стороны грунта на РТ СУГимеют место коррозионные воздействия,различные по типу и степениагрессивности.

Для протеканияразличных типов коррозии стальныхсооружений необходимо одновременное наличие вокружающей их среде определенныхкоррозионныхагентов, например для химической воды икислорода,электрохимической водыи электропроводящих солей.

Было установлено, чтонаиболее приемлемой инертной средой,используемойв МП подземных РТ СУГ, является газообразный азот поГОСТ 9293– 74 не нижепервого сорта с содержанием азота не менее99,6 % объемн., содержаниемкислорода неболее 0,4 % иабсолютнымвлагосодержанием 0,054 г водяных паров на один кгИГ притемпературе 20 0С и давлении 101,3 кПа.При понижении температуры в МП ниже точки росы водяные парыконденсируются, образуют водяныескопления и создают реальные предпосылкидля протекания различныхвидов коррозии при наличии вгазообразном азоте и нанаружных поверхностях РТ кислорода,электропроводящих солей, другихкоррозионных агентов.В МПуказанныекоррозионные агенты могут попасть врезультате ненадлежащего проведения операцийпри изготовлении, хранении,транспортировании, продувке.

Проведенный анализпоказывает, что параметрами,устанавливающими
границырежимов нормальной эксплуатации СКЗ без коррозиинаружных поверхностей РТ,являются избыточное давление инертногогаза в МП; относительная влажность и температураконденсации водяных паров, содержащихся в ИГ.

Величина минимальногодавления инертного газа в межстенномпространстве, при котором дальнейшаянормальная эксплуатация не гарантируетсяи когда в связи с этим может произойтисрабатывание двухпозиционного прибораконтроля давления, определяется как

Р=Рр Р.(5)

На температуру, аследовательно и давление инертного газа вфутляре, оказывают существенное влияниекак температура окружающего грунта,изменяющаяся по закону гармоническихколебаний, так и температура СУГ.

В результатеисследований в п е р в ы еполучены аналитические зависимости (5) (10) дляопределения основных эксплуатационныхпараметров ИГ в межстенномпространстве РТ и кожухе, при которыхобеспечивается нормальнаяэксплуатация предлагаемых СКЗподземных РТ СУГ при отсутствиикоррозии наружных поверхностей РТ:

Р Rи {[(tиmin + tиmax)/2] – tиmin} Z;(6)

; (7)

; (8)

;(9)

р< tиmin. (10)

С целью определенияосновных эксплуатационных параметровинертного газа, при которых обеспечиваетсянормальная эксплуатация предлагаемыхСКЗ подземных РТ СУГ, по формулам (5) (10) были проведены соответствующиевычисления, в результате которыхполучены следующие расчетные величины:минимальная температура tиmin =минус 31,2 оС,максимальное значение относительнойвлажности иmax = 35 %, допустимое снижение давления
Р = 0,0145 МПа.Дополнительные расчеты по формуле (9)показывают, что конденсация водяных паровна наружных поверхностях РТ при рабочемабсолютном давлении Ри = 136325 Па будет иметьместо при температуре
р =минус 39,5 оС.Согласно формуле (10) следует, чтоконденсация водяных паров на наружныхповерхностях, заключенных внутри МП РТСУГ, и как следствие, любые видыкоррозии полностьюисключаются.

Величина расчетногоизбыточного давления инертного газаРрвнутри герметичного кожуха принятаравной 0,035 МПа. Величина минимальногоизбыточного давления инертного газаРв МП по формуле (5)составит 0,0205 МПа. Аналогично,принимая Р= Р, величина максимальногодавленияинертногогаза Р= Рр + Рдопв= 0,035 +0,0145 = 0,0495 МПа.

С учетом возможных утечек инертного газа из футляра вокружающую среду или СУГ из РТ в футляр,обусловленных опасными внешнимивоздействиями, предельные значения нижней иверхней границ избыточного давлениягазообразного азота в межстенномпространстве, при котором осуществляетсясрабатывание двухпозиционного прибораконтроля давления, принимаются равными соответственно: Рпр.н = 0,015 МПа иРпр.в = 0,055МПа.

Экспериментальнаяпроверка полученных зависимостей (5) (10) дляопределения основных эксплуатационныхпараметров, устанавливающих границырежимов нормальной эксплуатациипредлагаемых СКЗ подземных РТ СУГ,проведенная на опытно-промышленномобразце подземной резервуарнойустановки СУГ объемом 12 м3, размещенной в г.Пензе на территории многотопливной АЗСкомпании ООО «Лукойл Средневолжскнефтепродукт», показалахорошую сходимость.

Схемаэкспериментальной установки приведена нарисунке 5.

Теоретическиезначения изменения расчетногодавления и относительной влажности взависимости от температуры инертногогаза, вычисленные по формулам (5) (10) при исходныхданных, имевших место припроведении натурных испытанийопытно-промышленного образца СКЗподземной резервуарной установки,приведены на графике (рисунок 6). На осиабсцисс начало отсчета месяц июнь.

теоретические значения давления ивлажности;экспериментальные значения;

линияконденсации водяных паров

Рисунок 6 Изменение параметров СКЗ
в течение годового цикла

испытаний

Здесь же длясравнения приведены экспериментальныезначения давления и относительной влажностигазообразного азота в межстенномпространстве. Результаты экспериментальныхисследований подтверждаютаналитические зависимости. Средние отклонения теоретическихи экспериментальных значенийизменениядавления составляют 9,8 %;относительной влажности 13,4 %.

Из графика видно, чтозначения относительной влажности напротяжении всего холодного периода ниже линииконденсации водяных паров.

Расчеты по формулам (1) (10) показали, что предлагаемаяконструкция СКЗ РТ полностьюудовлетворяет разработанной модели иалгоритму (рисунки 1 3).

По результатамопределения эксплуатационных параметровразработан СТО 17446935-1-2008 «Техническиерешения по обеспечению герметичностиустановок хранения и распределениясжиженных углеводородных газов путемзаключения их в футляр с азотом».

Четвертая глава посвящена разработкеметодических положенийи проведениюобоснования и оптимизации СКЗ РТ баз храненияСУГ.

Вопросытехнико-экономическогообоснования и оптимизации сложных технических систем в условиях значительнойнеопределенности исходной ценовой информации требуютприменения достоверных методовэкономического анализа.Отдельные аспекты этойважной проблемы освещаются в работахБерхмана Е.И., Усачева А.П.,трудах Сибирскогоинститута системных исследований РАН и других работах. Следуетотметить, однако, что предложенныеавторами решения получены вдетерминированнойпостановке, не учитываютвлияние неопределенности исходной экономическойинформации, прямых и обратных внешнихсвязей и ряд других факторов.

В целях полученияуниверсального и достоверногорешения задачи оптимизации разработанметод структурирования СКЗ и ее отдельныхподсистем, звеньев и элементов. В основу системногоподхода при оптимизацииСКЗ подземных РТ СУГположены известные методическиеразработки, включающие такие его положения, как четкаяпостановка цели исследований,структурирование, учет влияния внешнихсвязей, иерархический подход, учетдинамики развития системы, неопределенностиисходной информации и надежности,математическое моделирование иоптимальность полученных результатов.Базируясь на принципах аналогии системодинакового назначения, методпозволяет приводить все варианты СКЗ,независимо от вида используемых в нихзащитных агентов, к одинаковой структуре.

В настоящее время длякомплексной защиты подземных РТ АГЗС, МТАЗС идругихобъектов хранения СУГ нашли применение двасопоставимых варианта СКЗ.В а р и а н т I (рисунок 7, а)– системакомплексной защиты: 1) от коррозии спомощью защитных покрытий и установоккатодной защиты; 2) от нагрева, утечек с помощьювторого стального сосуда. В а р и а н т II (рисунок 7, б) СКЗпутемзаключения сосуда СУГ в полимерныйфутляр,заполненный азотом.

На основе принципааналогии систем одинаковогоназначения составлена структурнаясхема i-оговарианта СКЗ подземных РТ СУГ наиерархическом уровне подсистем z, звеньев j, элементов p, приведенная нарисунке 8.

а)б)

а – вариант I (базовый); б – вариант II(предлагаемый)

Рисунок 7 Конкурирующиеварианты СКЗ подземных РТ СУГ

Ji32 – межстенное пространство; Ji31– устройство удаления паров СУГ ввоздух; Ji22 – приборыавтоматического контроля герметичностифутляра; Ji21 – защитныйгерметичный футляр; Ji11 – установкаподдержания и изменения потенциалазащитного агента; Ji12 – соединительныекоммуникации и отключающие устройства;Ji13 –устройства распределения ЗА; Ji14– приборы,показывающие потенциал ЗА; Ji15– приборыавтоматического контроля измененияпотенциала ЗА; Рi322 – стенка сосуда для локализацииутечек СУГ; Рi321 – запорный кран для заполнения ЗА;Рi311 –сбросной клапан; Рi312 – сбросная труба;Рi221 –приборы автоматическогоконтроля; Рi222 – устройство светового оповещения;Рi223 –устройство звуковогооповещения; Рi211 – крепление футляра к сосуду;Рi212 –защитное покрытие; Рi111– сосуд для хранения ЗА; Рi112– регулятор потенциала ЗА; Рi121– соединительные коммуникации; Рi122– отключающие устройства; Рi131– распределительные устройства;Рi132 –отключающие и регулирующиеустройства; Рi141 – показывающие устройства; Рi142– отключающие и переключающиеустройства; Рi151 – приборы автоматического контроля;Рi152 –устройство световогооповещения; Рi153 – устройство звуковогооповещения

Рисунок8 Структурнаясхема СКЗ РТ СУГ на основесистемного подхода

В общем случае имеетсяi-оеколичество вариантов СКЗ подземных РТСУГ, каждыйиз которых имеет одинаковую структуру ивключает z-оеколичество подсистем более низкогоиерархического уровня. При этомкаждая z-аяподсистемасодержит jзвеньев, а каждое звено содержит p элементов. Каждыйиз i-ых вариантов СКЗ подземных резервуаров итрубопроводов баз хранения СУГ,использующих в качестве защитного агента(ЗА) электроэнергию i =1, инертныйгаз i = 2 илидругой защитный агент, включает следующиеподсистемы: zi1 – подсистему активнойзащиты; zi2 – подсистему пассивнойзащиты; zi3 – подсистему локализации ирассеивания СУГ. Индексы вобозначении z указывают (читатьсправа налево) номер подсистемы иномер i-ого варианта СКЗ.Например,z12 –подсистема №2 i-ой системы №1. Каждый из вариантов СКЗ РТСУГ получает i-ый защитный агент изболее общей системы, которая по отношению кней являетсявнешней (см. рисунок 8) по расчетной стоимости Сiz (сплошная линия), комплексноучитывающей всю совокупностьэкономических, социальных, экологических и другихсвязей и критериев. Корректирующее влияниеСКЗ на внешнюю систему снабженияосуществляется через обратную связь(пунктирная линия) с помощью коэффициентаее полезного действия iz.Величина и характер iz взначительной степени определяютсяфункциональными особенностями работыz-ойподсистемыактивной защиты. В свою очередь, любаяиз подсистем z, например zi1 (подсистемаактивной защиты), включает j свойственных ейзвеньев: ji11 –установку поддержания иизменения потенциала ЗА (индексрасшифровывается справа налево как j-оезвено № 1,z-ойподсистемы № 1, i-ого вариантаСКЗ); ji12 соединительные коммуникации иотключающие устройства; ji13–устройство распределения ЗА;ji14 – приборы,показывающие потенциал ЗА; ji15– приборы автоматического контроля и оповещенияо недопустимом изменении потенциалазащитногоагента. Каждое из j-ых звеньев СКЗ,например звена ji11 подсистемыzi1,включаетpсвойственных ей элементов: рi111– сосуддля хранения защитного агента (индексрасшифровывается справа налево как p-ый элемент№ 1, j-ого звена № 1, z-ой подсистемы№ 1, i-ой системы); рi112 регулятор изменения потенциала ЗА.

Математическоемоделирование осуществляется вусловиях неопределенностиконвертирования ценовых факторов длявременного интервала
t= 0, 1, 2,..., T.

Предлагаемаяматематическая модель обоснования иоптимизации СКЗ резервуаров и трубопроводов базхранения СУГ включает всебя принципиальную иструктурную схемы (рисунки7 и 8), целевую функцию (11),уравнения внешних связей (12), системубалансовых уравнений (13),(14), систему ограниченийуправляющихпараметров (15) и вп е р в ы е учитываетдинамику развития СКЗ и иерархию еефункционирования в условияхнеопределенности экономической информации.

В качестве критерияоптимальности ц е л е в о й ф у н к ц ии принят минимум удельных интегральныхзатрат в СКЗ:

Зi=atСizt G izt iz/izt (Fiр)+af [цizjp(Fiр,d,H,S,hк,L1)+
+о·кizjp·(Fiр,d,H,S,hк,L1)]+at tиizjm(Fiр,d,H,S,hк,L1)} =min; (11)

at = (1 + Е)-t; af = (1 + Е); G iz = Gп.iz /iz;

цizjp= Цizjp/Fiр; кizjp= Кizjp/Fiр; иizjp=Иizjp/Fiр;

Сizt = Ciпt B1 B2 kct; iz =f(Gi, Fр,).(12)

С и с т е м а б а ла н с о в ы х у р а в н е н и й дляСКЗ и ее внешних связей за весь срок функционирования имеет следующийвид.

1.Уравнение балансазащитного агента G it, отпускаемого извнешней системы и полезноиспользуемогоЗА Gп.izt в i-ом вариантеСКЗ при коэффициенте полезногодействия izt:

Git = Gп.izt /izt.(13)

2.Уравнениегидравлического(аэродинамического, электродинамического)баланса для каждого защитного агента z-ойподсистемыСКЗ:

(Р + P P)iz =0.(14)

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»