WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

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

В начале раздела решается задача изменения эффективного диаметра НПП в процессе роста внутритрубных отложений. Этот процесс естественным образом сопровождается увеличением гидравлического сопротивления продуктопровода, что приводит к росту крутизны гидравлической характеристики НПП и смещению рабочей точки.

В работе на основании составления балансов расходов и давлений для НПП в различные периоды эксплуатации (до и после очистки) решается обратная задача определения текущего «эффективного» диаметра трубопровода. Под «эффективным» понимается расчетный диаметр НПП, соответствующий измеряемым расходам и перепадам давления, полученный на основе решения обратной задачи Дарси-Вейсбаха, в предположении изотермических условий перекачки (принимается, что вязкость нефтепродукта измеряема).

N, кВт Такой подход позволяет одновременно с оценкой текущего гидравлического состояния НПП оценивать и количество имеющихся в нем отложений.

Основой подобных расчетов служат известная длина трубопровода и изменение расчетного диаметра по сравнению с тем же параметром, вычисляемым непосредственно после проведения очистки НПП.

В работе приводятся реальные примеры расчетов изменения диаметра продуктопроводов и оценки количества отложений для НПП «Салават-Уфа» накануне очистки.

При обработке данных промышленной эксплуатации НПП за какой-либо отрезок времени предполагается, что его гидравлические характеристики в этот промежуток стационарны. Между тем рост объема внутритрубных отложений, как и образование скоплений воды и газов, представляет собой непрерывный процесс. Поэтому дискретизация диспетчерских данных по временным промежуткам существенно увеличивает ошибку решения обратной задачи определения величины коэффициента гидравлического сопротивления (КГС).

В третьем разделе главы рассматривается решение задачи построения гидравлической характеристики НПП, зависящей от времени его эксплуатации.

Для этого предлагается использовать метод асимптотических координат, который позволяет описывать сложную функцию нескольких вещественных переменных набором плоских кривых. Кроме того, этот метод позволяет проводить количественный анализ изменения параметра во времени. Результаты обработки данных диспетчерской информации целого ряда НПП на основе метода асимптотических координат позволили получить качественные и количественные характеристики изменения КГС НПП после очистки.

На основании проведенных исследований рассматривается задача определения оптимальной периодичности проведения очистных мероприятий, основанная на минимизации общих приведенных энергозатрат на транспорт нефтепродуктов по НПП и на его очистку. Для этого в работе обобщался многочисленный статистический материал по изменению энергозатрат на транспорт нефтепродуктов по продуктопроводам ОАО «Уралтранснефтепродукт», что позволило построить функционал, связывающий изменение себестоимости транспорта нефтепродуктов в зависимости от степени загрязненности внутренней полости НПП и экономию денежных средств при перекачке нефтепродуктов по очищенному трубопроводу. Минимизация этого функционала позволяет рассчитывать оптимальное время проведения технологических операций по очистке НПП с учетом стоимости самих операций. Рассмотрены конкретные примеры определения периодичности очисток для НПП ОАО «Уралтранснефтепродукт».

Энергоэффективность МНПП зависит не только от состояния линейной части трубопровода, но и от режима и технического состояния основного энергоемкого оборудования перекачивающих станций – насосных агрегатов.

1798 кВт 894 кВт 2092 кВт 166 кВт Агрегат №1 Агрегат №6,55 МПа 5,63 МПа 2,80 МПа 0,52 МПа 1449 кВт 1134 кВт Рис.3. Пример распределения потоков мощности НПС «Субханкулово» на момент измерений. Горизонтальное направление – гидравлическая мощность потока перекачиваемой среды, вертикальное – электроэнергия на приводные двигатели (по данным энергоаудита) Для определения фактического значения КПД насосных агрегатов была разработана методика экспериментального измерения основных параметров работы насосов с использованием современного микропроцессорного оборудования – ультразвуковых расходомеров жидкости «Panametrics» и измерителей параметров электрической энергии AR-5. Проведенные по данным методикам эксперименты показали, что фактические энергетические показатели магистральных насосов ниже паспортных на 10…15% (рис.3). Рассмотрены основные причины снижения КПД системы «двигатель – насос».

Третья глава диссертационной работы посвящена вопросам создания универсальных очистных устройств, предназначенных для очистки нефтепродуктопроводов переменного сечения и сложного профиля, включая МНПП с подкладными кольцами.

На основании проведенного ранее обзора работ в области анализа методов удаления водяных и газовых скоплений из внутренней полости трубопроводов, сделан вывод о том, что наиболее приемлемым методом очистки современных НПП является метод, основанный на использовании углеводородных и водорастворимых полимеров.

Гели, изготовленные на основе этих полимеров, в высокой степени инертны и обладают свойствами вязкоупругих тел.

В первой части главы рассматриваются вопросы проведения инженерного эксперимента по выбору оптимальной рецептуры изготовления очистных гельных поршней (ОГП).

Предварительные эксперименты с ОГП позволили нам выделить значащие факторы, регулирование которых проводилось в дробном факторном эксперименте. К ним были отнесены содержание полимера, количество сшивающего реагента, содержание ионов водорода, относительная длина ОГП, объем растворителя.

В результате проведенных исследований были разработаны оптимальные рецептуры ОГП, основанные на применении как водорастворимых, так и углеводородных полимеров. Было установлено, что для очистки внутренних полостей нефтепродуктопроводов наилучшее качество очистки (степень эффективности до 99%) наблюдается при использовании водных растворов полиакриламида, сшитых либо водным раствором формальдегида, либо хромовой смесью, и растворов синтетических каучуков в соответствующих нефтепродуктах и нефтях.

Во втором разделе главы приводятся исследования динамических и реологических характеристик гельных систем. Показано, что в зависимости от рецептуры и метода изготовления ОГП они могут в той или иной мере обладать свойствами пластичности и псевдопластичности, вязкоупругости, когезии и эластичности, что позволяет использовать эти системы в самом широком диапазоне изменения технологических условий эксплуатации НПП.

Исследование прочностных и реологических свойств гельных систем потребовало создания комплекса специального оборудования, позволяющего количественно оценивать напряжение сдвига, критические деформации, модуль упругости, время релаксации и другие характеристики гельных пробок. Измерения этих количественных показателей производились на специально адапти рованном торсионном крутильном маятнике, эласторелаксометре и капиллярном вискозиметре постоянного давления.

В результате проведения многочисленных экспериментов было установлено, что вне зависимости от вида полимера величина модуля упругости ОГП пропорциональна количеству сшивок в растворе. Исследования гельных систем, изготовленных на основе углеводородных полимеров, показали, что, если в качестве растворителя использовать нефть вместо нефтепродуктов, это приводит к снижению упругих свойств ОГП и способствует возникновению необратимых деформаций тела разделителя.

Опытно-промышленные эксперименты показали, что при изготовлении ОГП из углеводородных полимеров непосредственно в камерах приема-запуска разделителей во многих случаях происходит прилипание ОГП к стенкам камеры. Для ликвидации этого недостатка в работе предложено использование наполнителей на основе битума. Эксперименты с этими наполнителями показали, что их применение позволяет резко уменьшить прилипаемость и одновременно приводит к увеличению модуля упругости гельной пробки.

В работе показано, что оптимальной является добавка 15% битума (по массе). Дальнейшее увеличение количества наполнителя снижает качество гельной очистной системы.

Реологические характеристики ОГП, изготовленных на основе водных растворов полиакриламида ПАА, исследовались с помощью ротационного вискозиметра. При этом содержание ПАА варьировалось в интервале 0.5...12%, содержание сшивающих реагентов изменялось в диапазоне 1...20%.

Анализ реологических исследований показал, что растворы ПАА проявляют ньютоновские свойства только до концентрации 1% и менее. При содержании ПАА свыше 2% гели начинают вести себя как вязкоупругие тела.

Далее представлены результаты изучения влияния температурных условий и вида сшивающих реагентов на прочностные и реологические свойства гелей.

В частности, установлено, что повышение температуры до 50 С позволяет ускорить процесс созревания гелей в 8..9 раз.

В разделе 3.2 делаются выводы о возможности использования гельных систем, способных выдерживать деформации до 2000% в качестве инструмента для очистки внутренней полости нефтепродуктопроводов.

В заключительном разделе главы рассматриваются результаты экспериментального изучения изменения прочностных свойств ОГП в зависимости от условий их использования.

Наиболее важными эксплуатационными показателями гелей, находящихся в достаточно длительном контакте с нефтепродуктами, являются когезионная прочность и способность к обратимым деформациям. Исследования этих характеристик проводились для всех разработанных гелей после хранения их в среде автомобильных и авиационных бензинов, дизельных топлив, нефти. Методика проведения экспериментов заключалась в том, что различные ОГП в виде стандартных и геометрически идентичных образцов погружались в различные виды нефтепродуктов и хранились там в течение различных характерных периодов времени при температуре, соответствующей среднегодовой температуре перекачки по НПП ОАО «Уралтранснефтепродукт». На следующем этапе полимерные образцы подвергались испытаниям на унифицированной разрывной машине и косистомере Геплера.

В результате проведения экспериментов с ОГП, изготовленными на основе ПАА, было доказано, что увеличение концентраций ПАА и сшивающего реагента (до определенных пределов) приводит к увеличению продолжительности существования гельной системы.

Проведенные исследования показали, что, регулируя условия изготовления и рецептуру гелей, изготовленных на основе ПАА, можно варьировать продолжительность существования ОГП, а это при необходимости позволяет производить направленное саморазрушение гельной системы внутри НПП. Продукты распада инертны, не обладают механической прочностью, способны в случае необходимости проходить через лопатки рабочих колес центробежных насосов без ущерба их безопасности. Эти же свойства ОГП позволяют легко утилизировать остатки ОГП, принятых в резервуары-отстойники в конце перегонов очистки.

В заключительной части третьего раздела представлены результаты аналогичных исследований, проведенных с очистными системами на основе углеводородных гелей.

Экспериментальные исследования разрушения органогелей в различных средах показали, что они наиболее работоспособны в водной среде, где набухаемость минимальна. В контакте с нефтепродуктами эти системы значительно менее устойчивы. При набухании на 100...150% (за 1...40 часов) образцы гелей полностью теряли свою прочность и упругие свойства, разрушаясь в процессе очистки трубопроводов опытного стенда.

В конце главы делаются выводы и даются рекомендации по выбору вида и типов ОГП применительно к конкретным условиям эксплуатации НПП и продолжительности очистки.

Четвертая глава диссертационной работы посвящена вопросам разработки промышленных технологий очистки реальных НПП.

В первом разделе главы рассматриваются результаты испытаний ОГП при очистке профильных участков специально созданного опытнопромышленного стенда общей протяженностью около 5 км трубопроводов различного диаметра, углов поворота и крутизны участков трассы проложения. В качестве рабочих сред были использованы моторное топливо, вода, нефть. Скорости перекачки при этом варьировались в диапазоне от 0,2...2,8 м/с при изменении параметра Рейнольдса от 2000...280000. Конструкция стенда была подобрана, исходя из анализа критериев подобия основных характеристик опытного стенда аналогичным параметрам действующих НПП.

Эксперименты проводились по следующей схеме. В очищенные трубопроводы стенда закачивался один из видов нефти или нефтепродуктов. Перед этим в профильных участках размещались механические отложения различной природы. Затем в камере приема-запуска подготавливался гель, который сшивался там в течение определенного промежутка времени. По окончании созревания ОГП он вытеснялся в трубопровод и производил очистку его внутренней полости. Скопления воды и газов и снятые с поверхности внутритрубные отложения вытеснялись в резервуар-отстойник, где происходила количественная оценка объемов вытесненных отложений.

Анализ результатов экспериментов показал, что при прочих равных условиях с увеличением вязкости вытесняемой среды растет эффективная скорость движения вытесняемой гельной композиции. Наилучшие результаты наблюдались в диапазоне изменения числа Рейнольдса от 40000 до 50000. Коэффициент вытеснения при этом был близок к единице. Эксперименты с несшитыми гелями показали, что в общем случае эффективность очистки трубопроводов с адгезионно связанными отложениями с их помощью невысока. ОГП в этом случае двигаются как псевдопластичные жидкости, и отложения, в лучшем случае, прилипают к поверхности геля, увеличивая его объем. Сделан вывод о том, что эти гели эффективны в качестве буферных разделителей при последовательной перекачке.

Сравнение вытесняющих и очистных свойств сшитых гелей показало, что подобные ОГП, являясь ярко выраженными вязкоупругими системами, двигаются в поршневом режиме и обеспечивают не только высокоэффективное удаление жидкости, но и пробковое вытеснение внутритрубных отложений.

Во втором разделе третьей главы приводятся результаты адаптации лабораторных исследований к промышленным условиям использования гельных поршней.

В качестве первого примера рассмотрен опыт очистки участка нефтепровода «Александровское-Анджеро-Судженск» общей протяженностью км. Диаметр основной магистрали 1220 мм, процент уменьшения проходного сечения 20%. В качестве ОГП использовался раствор на основе ПАА с добавками структурообразователя. Гель изготавливался в полевых условиях в передвижном реакторе. Сшивка полимерного раствора не производилась. После созревания геля и добавки структурообразователя его вязкость составляла сПз. Перед началом очистки была проведена контрольная перекачка нефти с целью определения гидравлического сопротивления трубопровода.

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






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