WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |

В первой части главы приведен обзор работ по исследованию темпов роста энергозатрат на перекачку нефтепродуктов по магистральным нефтепро дуктопроводам вследствие образования внутритрубных отложений и скоплений воды и паров нефтепродуктов.

Исследование динамики изменения состояния внутренней поверхности НПП позволяет прогнозировать рост энергозатрат на перекачку, что в свою очередь дает возможность принимать обоснованные решения о сроках назначения технологических мероприятий по очистке НПП от внутритрубных отложений.

Увеличение скорости перекачки является самым простым и дешевым способом борьбы со скоплениями и отложениями различного рода. Исследованиями в этом направлении посвящены работы Чарного А.И., Дизенко Е.И., Новоселова В.Ф., Тугунова П.И. и других авторов. Однако подобные методы применимы далеко не во всех случаях. Это связано с двумя основными факторами – высокой степенью существующего износа трубопроводов и, как следствие, снижения допустимого давления в них, и ограниченностью запасов нефтепродуктов в промежуточных резервуарных емкостях насосных станций. Многолетние отложения механических примесей и продуктов коррозии стенок труб представляют собой прочный конгломерат, адгезионно связанный с внутренней поверхностью НПП. В большинстве случаев снять их, увеличивая скорость потока, невозможно. Единственным средством борьбы с подобными отложениями остаются специальные средства очистки внутренней полости нефтепродуктопроводов.

В работах Мирзаджанзаде А.Х., Панахова Г.М., Шаммазова А.М. показано, что гельные системы являются наиболее перспективными видами очистки для изношенных НПП. Поэтому сделан вывод об актуальности создания гельных систем повышенной износостойкости, объединяющих достоинства как механических, так и полимерных гелей, применение которых не требует использования специального оборудования и модернизации имеющихся узлов приемазапуска разделителей. Первостепенное значение также имеет разработка технологий промышленного применения гельных разделителей с учетом конкретных условий – степени загрязненности трубопровода и его износа, наличия и характера местных сужений диаметра, длины очищаемого участка, вида перекачиваемого продукта и т.д.

Вторым, не менее важным направлением снижения энергоемкости работы магистральных нефтепродуктопроводов является оптимизация режимов работы насосного оборудования, которое потребляет до 85% электрической энергии, затрачиваемой на насосных станциях.

Экономичность работы насосного оборудования определяется динамикой изменения их КПД в процессе эксплуатации. В связи с этим при эксплуатации необходимо осуществлять мониторинг фактических напорных и энергетических характеристик насосов и разрабатывать мероприятия по их улучшению.

Основными причинами снижения КПД магистральных насосов по сравнению с паспортными являются:

- причины, связанные с отклонениями в размерах машины при ее изготовлении;

- увеличение объемных потерь в щелевых уплотнениях из-за увеличения зазоров в уплотнительных кольцах сверх нормативных;

- увеличение уровня вибрации насосов в результате их некачественной сборки и монтажа, развивающихся дефектов и кавитации в насосе;

- изменение диаметра рабочего колеса путем обточки, отклонение его фактических размеров от проектных, погрешности при его монтаже;

- влияние флуктуации вязкости перекачиваемой среды;

- содержание свободного газа в перекачиваемой жидкости;

- недостаточный подпор для первого по потоку насосного агрегата;

- работа насосов на нестационарных режимах, зависимость работы насоса от его положения по потоку, влияние схемы подвода жидкости к насосу и другие причины.

В сумме снижение КПД насосных агрегатов по этим причинам достигает 3,0...4,0 %.

Значительно больший резерв энергосбережения заложен в оптимизации режимов работы динамической системы «насос-трубопровод».

Существующая система магистрального транспорта нефтепродуктов создавалась в 70-х годах ХХ века и проектировалась под имеющиеся в то время потребности страны. Начало перестройки хозяйственных механизмов в России в 90-х годах привело к многократному снижению объемов перекачки. В этот период практически не проводились работы по строительству новых и реконструкции старых трубопроводов и их профилактике. В настоящее время износ трубопроводов ОАО АК «Транснефтепродукт» составляет около 70%, что вынуждает снижать рабочее давление и производительность НПП. Поэтому, несмотря на тенденцию к увеличению объемов транспорта нефтепродуктов, режимы перекачки в настоящее время не соответствуют проектным. Это находит выражение в том, что используются энергетически невыгодные методы снижения давления – дросселирование, обточка рабочих колес, уменьшение количества рабочих колес и пр.

По выводам многих авторов, подобные методы регулирования приводят к перерасходу до 21% электрической энергии.

Регулирование должно обеспечить улучшение экономических показателей эксплуатации МНПП. Вопросам повышения энергоэффективности насосных агрегатов посвящены работы Колпакова Л.Г., Шаммазова А.М., Гумерова А.Г.,. Байкова И.Р, Бажайкина С.Г., Кутукова С.Е. и других исследователей.

Методы регулирования режимов работы НПП можно разделить на два вида:

- регулирование изменением характеристики сети;

- регулирование изменением характеристики насосной станции.

Регулирование изменением характеристики сети может осуществляться одним из следующих методов:

- дросселированием потока в напорной линии;

- лупингованием;

- перепуском части потока из напорного коллектора во всасывающий;

- дросселированием на входе в насосную станцию;

- отключением промежуточной насосной станции;

- очисткой линейной части МНПП для уменьшения их гидравлического сопротивления.

К методам регулирования характеристики насосной станции относятся:

- изменение числа работающих насосов или переключение насосов с разными напорными характеристиками;

- замена насосов в процессе наращивания или сокращения мощности трубопровода;

- применение в насосах сменных рабочих колес;

- обточка рабочих колес насосов по наружному диаметру;

- регулирование изменением частоты вращения насоса при использовании двигателей внутреннего сгорания, газотурбинного привода, регулируемого электропривода или регулируемых передач.

В последние годы созданы электронные устройства для регулировки производительности насосов путем изменения частоты вращения вала приводного двигателя. Частотно-регулируемый электропривод обеспечивает:

-плавный пуск;

-длительную работу в заданном диапазоне изменения скорости и нагрузки;

-реверсирование, торможение и остановку;

-защиту электрического и механического оборудования от аварийных режимов.

ЧРП является не только устройством экономичного преобразования электрической энергии в механическую, но и эффективным средством управления технологическим процессом, в том числе в замкнутых системах автоматического управления в составе различных АСУ ТП.

Эффективность применения частотно-регулируемых электроприводов обусловлена:

- высокими энергетическими показателями;

- возможностью регулирования частоты вращения нескольких насосных агрегатов избирательно, методом коммутации от одного комплекта ЧРП;

- гибкой настройкой программными средствами параметров и режимов работы электропривода;

- развитым интерфейсом и совместимостью с различными системами управления и автоматизации, в том числе высокого уровня;

- простотой и удобством управления и обслуживания в эксплуатации;

- высоким качеством статических и динамических характеристик, обеспечивающих высокую производительность управляемых машин.

Стоимость ЧРП большой мощности довольно высока, и поэтому во многих случаях оказывается более выгодным применение более простых механических устройств плавного регулирования, таких как муфты скольжения. По принципу работы муфты могут быть различными – гидравлическими, электромагнитными, сухого или мокрого трения и пр.

В настоящее время существует достаточно много надежных устройств плавного регулирования производительности насосных агрегатов. Но тем не менее актуальным является вопрос об оптимальном регулировании, т.е. создании такого режима работы системы «насос-трубопровод», при котором обеспечиваются плановые показатели производства и в то же время энергоемкость процесса перекачки минимальна. При этом обязательным условием является также сохранение условий надежности трубопровода, а также возможность учета временной динамики изменения гидравлического сопротивления трубопровода при образовании отложений, переключении запорной арматуры и отводов, при проведении профилактических работ по очистке и внутритрубной диагностике.

В заключительной части первой главы рассмотрены методы сокращения потерь энергетических ресурсов.

Во многих работах показано, что потери энергоресурсов при перекачке нефтепродуктов могут быть значительно уменьшены путем проведения оптимизационных мероприятий по размещению энергообъектов (котельных, тепловых пунктов, трансформаторных подстанций и пр.) и трассировки коммуникационных линий (теплопроводы, кабельные и воздушные линии). В этом же направлении проводятся работы по исследованию рациональности перехода предприятий на частичное или полное автономное энергообеспечение, что особенно актуально в связи с резким повышением тарифов на энергоресурсы.

В заключении первой главы проведено обобщение данных литературных источников и сформулирована постановка задач диссертационной работы.

Во второй главе диссертационной работы приведены результаты исследования структуры затрат и потерь энергоресурсов при магистральном транспорте нефтепродуктов и описание разработки общих методов определения энергетической эффективности МНПП.

На основании проведенного нами инструментального энергоаудита более десяти насосных станций и линейной части МНПП установлено, что основным энергоресурсом, определяющим как энергетические, так и финансовые затраты, является электрическая энергия (рис.1).

Поэтому основной ресурс энергосбережеЭлектрическая Тепловая Мот.топливо ния заключен именно Рис.1. Структура энергетических затрат (в среднем по одной типовой ЛПДС) в создании и реализации мероприятий по снижению расхода электрической энергии.

Дальнейшие исследования показали, что потребление электроэнергии по направлениям использования распределяется в среднем в следующем соотношении: основные и подпорные насосы – 85%, вспомогательное оборудование (масляные и водяные насосы, оборудование котельных, станочный парк, вентиляция, привод задвижек) – 11%, ЭХЗ – 2%, прочее (бытовая техника, оргтехника, освещение) - 2%.

Таким образом, очевидно, что наиболее актуальной проблемой энергосбережения в системе МНПП является снижение потребления электрической энергии на привод технологических насосов.

Во втором разделе главы рассмотрена одна из важнейших составляющих энергозатрат на перекачку – затраты энергии на преодоление гидравлического сопротивления трубопровода и рассмотрены пути их снижения.

В отраслевом стандарте ОАО АК «Транснефтепродукт» указано, что проведение очистных мероприятий на МНПП должно проводиться при увеличении удельных энергозатрат на 2%, однако не уточнено, каким образом определяется эта величина. Между тем это представляется наиболее важным, поскольку режим течения жидкости практически во всех МНПП соответствует переходной области, а это означает, что влияние на энергозатраты состояния внутренней поверхности трубы и вязкости примерно одинаково. Если процесс Пртребление энергоресурсов, т.у.т.

образования отложений является сравнительно медленным, то коэффициент вязкости изменяется постоянно – при изменении марки перекачиваемого продукта или изменении его температуры.

Тем не менее вязкость продукта не входит в число регистрируемых параметров перекачки. В ГОСТах регламентируются весьма широкие пределы допустимой вязкости, например для дизельного топлива Л-0,2-40, согласно ГОСТ 305-82, вязкость при 20С должна находиться в пределах 3…6*10-6 м2/с.

Кроме того, температура перекачиваемого продукта также меняется в достаточно широких пределах – в среднем от 5 до 25С. С учетом этого, вязкость даже одной и той же марки топлива может изменяться от 2,7*10-6 м2/с до 8,8*10-м2/с, т.е. более, чем в 3 раза.

Из этого следует, что при определении удельных энергозатрат на перекачку необходимо учитывать влияние фактической вязкости нефтепродукта.

Учет вязкости и влияния величины эффективной шероховатости трубопровода на требуемую для перекачки мощность электропривода проводилось по соотношению 0, k 68 D L 4Q N = Q g 0,11 + + Q g (z2 - z1), (1) D 4Q Q D2 2g где N – затрачиваемая на перекачку мощность, Вт;

Q – мгновенная объемная производительность НПП, м3/с;

D – диаметр трубы, м;

L – длина участка НПП, м;

z1-z2 – перепад высот на концах участка, м;

– коэффициент кинематической вязкости нефтепродукта, м2/с;

kэ – эффективная шероховатость внутренней поверхности трубопровода, м.

Энергетические обследования целого ряда МНПП позволили определить эмпирическую величину коэффициента kэ для «чистого» трубопровода и по его изменению в процессе эксплуатации НПП контролировать нарастание объемов внутритрубных отложений. Анализ соотношения (1) показывает, что при опре делении удельных энергозатрат на перекачку необходимо учитывать фактическую вязкость нефтепродукта, в противном случае ошибка определения потребной мощности может достигать 20% (рис.2).

Гидравлическое со2000 противление трубопровода зависит от множества факторов – вязкости перекачиваемой жидкости и режима течения, состояния внутренней поверхности трубы 0 0,5 1 1,5 2 2,kэ, мм и наличия инородных скопРис.2. Зависимости требуемой мощности на перекачку от состояния трубы и вязкости дизтопива лений. Условно можно размарки Л-0,2-40: 1- =310-6м2/с, 2 - =8,810-6м2/с делить составляющие гидравлического сопротивления на постоянные во времени, зависящие только от начальных геометрических параметров трубопровода и физико-химических свойств перекачиваемой среды, и изменяющиеся во времени, к которым относится сопротивление, вносимое возрастающей шероховатостью стенок при коррозии и образованием отложений различной природы. Количественно переменную часть гидросопротивления можно описать с помощью введения понятия эффективного диаметра Dэф(t), изменяющегося во времени.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 6 |






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