WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

По окончании этих испытаний был осуществлен пуск ОГП через камеру запуска скребков. В период прохождения гельной пробки по трубопроводу был зафиксирован некоторый подъем давления по трассе трубопровода.

После завершения очистки перегона была проведена вторая контрольная перекачка нефти, которая позволила определить эффективность очистки. Ана лиз изменения экспериментально измеренных энергозатрат на перекачку единицы массового количества перекачанной нефти показал, что затраты электроэнергии на перекачку уменьшились после очистки почти на 5%.

В качестве второго примера использования разработанной в диссертации рецептуры и технологии изготовления очистных гелей рассматриваются результаты очистки технологических трубопроводов насосной станции «Парабель» общей длиной 1,3 км. Максимальное уменьшение проходного сечения составляло 50%. В связи со сложной конфигурацией трубопроводов насосной станции использовался гельный поршень повышенной проходимости, изготовленный на основе слабосшитого водорастворимого полимера. Концентрация воды в гельной системе составляла 98,2%.

ОГП изготавливался на концевом участке технологического трубопровода, расположенного между двумя задвижками. Перед началом испытаний была проведена контрольная перекачка нефти с известными физикохимическими характеристиками. Повторная перекачка производилась после окончания процесса вытеснения геля в резервуар-отстойник. Обработка полученных экспериментальных данных показала, что энергозатраты на перекачку упали на 5,6%, а в резервуары было принято 100 м3 механических примесей и 30 м3 воды (13% от общего объема очищенных трубопроводов). В заключительном разделе рассматривается технология очистки старых нефтепродуктопроводов большой протяженности с резервными нитками и большим количеством местных сопротивлений.

Апробация этой технологии производилась на НПП «Салават-Уфа» диаметром 500 мм и протяженностью 174 км накануне его капитального ремонта, потребовавшего провести предварительную очистку внутренней полости, вытеснить нефтепродукт и заполнить НПП водой. Вытеснение механических отложений и водяных скоплений производилось в резервуары-отстойники ЛПДС «Черкассы». В результате очистки было вытеснено 126 т грязи и разнообразных механических отложений (в пересчете на сухой вес) и 580 м3 воды.

В конце главы излагается разработанный нами технологический процесс очистки действующих МНПП гелевыми очистными устройствами. Использование гелевых поршней возможно в двух вариантах: путем запасовки поршня че рез камеру пуска-приема очистных устройств (рис.4а,б) и его вводом непосредственно в нефтепродуктопровод через вантуз (рис.5).

Гелевая композиция изготавливается из следующих компонентов:

- гелеобразователь – 10 %;

- вода (подкисленная до рН = 2,0) – 80 %;

- сшиватель – 10 %.

Приготовление гелевой композиции производится в следующем порядке:

- гель изготавливается порционно, партиями по 100 кг;

- в приготовленный раствор засыпается 10 кг гелеобразователя при непрерывном перемешивании (в течение 2…3 мин) при помощи электродрели (мощностью 3-4 кВт) с миксерной насадкой;

- в емкость погружается приемный рукав шестеренчатого насоса и гелевая композиция перекачивается в место формирования ОГП.

В работе излагается технология ввода гелевой очистной системы в НПП, контроля за прохождением ОГП по трассе НПП и приема ОГП на конечном пункте. Разработана технология отбора проб нефтепродукта при прохождении ОГП, методы его приема и оценки ее массы или объема.

Пятая глава посвящена вопросам разработки теоретических положений ресурсосбережения путем оптимизации рабочих характеристик оборудования МНПП.

Нефтепродуктопровод представляет собой единую систему, все элементы которой должны работать согласованно. Лишь в этом случае возможно достичь эффективной работы НПП как с точки зрения достижения максимальной производительности, так и снижения энергозатрат на перекачку.

В настоящее время в России наблюдается постоянный рост объемов перекачки нефтепродуктов. В то же время, ресурс многих трубопроводов исчерпан, что вызывает необходимость снижения рабочего давления. Поэтому актуальной является задача определения таких режимов, при которых достигается максимальная производительность НПП с учетом степени его изношенности. Не менее важно обеспечение энергоэффективных режимов перекачки.

Рис.4а,б. Схема формирования и запуска ОГП через камеру пуска-приема ОУ:

1 – нефтепродуктопровод; 2 – манометр; 3 – задвижка на выходе перекачивающей станции; 4, 6 – байпасные задвижки камеры пуска-приема; 5 – вантуз; 7 - упорограничитель; 8 – дренажная задвижка; 9 – камера пуска-приема ОУ; 10 – задвижка на выходе камеры пуска-приема; 11 – емкость с гелевой композицией;

12 – гелевая композиция; 13 – линия подачи геля; 14 – приемная задвижка насоса;

15 – насос; 16 – обратный клапан; 17 – поролоновый поршень; 18 – ОГП; 19 – концевой затвор камеры пуска Рис.5. Схема формирования ОГП непосредственно в нефтепродуктопроводе:

1 – емкость для приготовления гелевой композиции; 2 – гелевая композиция (гель); 3 – линия подачи геля (гофрированный шланг); 4 – задвижка; 5 – насос для закачки гелевой композиции; 6 – обратный клапан; 7 – вантуз для закачки ОГП; 8 – нефтепродуктопровод; 9 – формирующийся ОГП; 10 – нефтепродукт Рассматривается задача в следующей постановке.

Гидравлическая характеристика трубопровода описывается зависимостью вида Рi =iQ2+zig, (2) где Рi – перепад давления на концах i-го линейного участка НПП, Па;

Q - расход нефтепродукта, м3/с;

i – гидравлическое сопротивление участка, Пас2/м6 ;

zi – разность нивелирных высот начала и конца участка, м.

Для упрощения записи мы принимаем размерную величину гидравлического сопротивления в отличие от обычно используемого безразмерного коэффициента сопротивления, которые связаны между собой соотношением 8 L =, (3) 2 Dгде L, D – длина и диаметр участка НПП;

– плотность нефтепродукта.

Таким образом, величина полностью определяет потери энергии на трение для данного конкретного участка с учетом как шероховатости внутренней поверхности трубопровода, так и его геометрических параметров. Примем =const, пренебрегая увеличением сопротивления за рассматриваемый интервал времени из-за образования отложений.

Для удобства аналитического решения и повышения точности расчетов примем, что характеристика центробежных насосов описывается выражением Qi, (4) Pi = Pi m 1- Qi m где Pi m и Qi m – точки пересечения «Q-Р»-характеристики i-го насоса с координатными осями. Номинальный режим насоса определяется из условия максимума гидравлической мощности насоса, т.е.

Q (5) N = P Q = Pm 1- Q max, Qm поэтому при необходимости перехода к паспортным характеристикам номинальные значения напора и расхода можно рассчитать по соотношениям:

2 Pi m Qi m Pi ном =, Qi ном =.

Задача оптимизации разбивается на два этапа.

На первом определяются необходимые перепады давлений на каждой насосной станции, требуемые для обеспечения максимальной (или заранее заданной) производительности НПП при известных уровнях взлива (давлениях) резервуаров начального (Р0) и конечного (Рк) резервуарных парков. При этом каждую насосную станцию будем считать (независимо от наличия и количества подпорных насосов и количества и схемы подключения основных насосов) за один насосный агрегат, характеристика которого описывается соотношением (4).

На втором этапе по полученным значениям перепадов будем проводить оптимизацию схем включения или расходно-напорных характеристик насосов (дросселированием или регулированием частоты вращения рабочих колес) на каждой из станций.

При этих условиях формальная постановка задачи первого этапа выглядит следующим образом:

P2,i - P1,i+1 = i Q2 ;

, (6) P - P1,i = Pi 1 - Q 2,i m Qi m при ограничениях Р2,i Pкав, где Pдоп – максимально допустимое давление по условиям прочности, Pкав – кавитационный запас.

Целью первого этапа является определение перепадов давлений между входом и выходом насосной станции Р2,i - Р1,i при заданных давлениях в начале НПП (Р0=Р1,1) и в пункте приема (Рк), Критерием оптимизации примем условие Qmax, при соблюдении ограничений по давлению, а варьируемые параметры – характеристики насосных станции Pi max и Qi max. Поскольку энергетические потери в линейной части однозначно определяются сопротивлением трубопровода и производительностью НПП, оптимизация по минимуму энергозатрат на этом этапе невозможна.

На втором этапе прово7,6,5,дится оптимизация подклю5,5,5,4,4,00 чения и регулирования ус3,тановленных на станции на2,1,0,0,47 0,0,36 сосов с целью получения 0,0,0 1 2 3 4 5 ранее определенных их хаНомер насосной станции рактеристик Pi max и Qi max по Рис 6. Пример расчета распределения давлений по критерию минимальных трассе НПП при максимальной производительности Q=430 м3/ч энергозатрат на привод насосов.

Поиск максимума функции Q= f(Pi m,Qi m)мах проводился методами сопряженных градиентов. В результате проведенных расчетов получаем значение максимальной производительности НПП при соблюдении всех ограничений и распределение давлений по трассе НПП (рис.6).

Давление, МПа Заметим, что предложенный метод позволяет получать различные варианты распределения давления (с учетом разной степени износа участков НПП).

Возможно также решение с отключением отдельных насосных станций (рис.7).

Перейдем ко второ6,му этапу расчетов. Задача 5,5,оптимизации энергозатрат 4,3,2,2,сводится к определению та2,2,2,ких комбинаций насосов, 1,0,0,20 0,20 0,0,чтобы рабочая точка их Номер насосной станции общей характеристики была Рис 7. Один из вариантов распределения давления по расположена максимально НПП с отключением насосной станции №близко к рассчитанной на первом этапе. Как правило, на НС установлены однотипные основные и подпорные насосы, и задача перебора вариантов не представляет особой сложности. Однако маловероятно, что полученная рабочая точка в точности совпадет с расчетной. Поэтому в настоящее время производится регулировка дросселированием или циркуляцией потока в обвязке насоса через байпас. Поскольку сопротивление трубопровода в наших предположениях является постоянной величиной, то будем относить местные сопротивления обвязки насосов (задвижек) к самим насосным агрегатам, а не к трубопроводу, как это принято в классической гидравлике. В этом случае характеристика насосного агрегата изменится следующим образом:

Q, (7) P = Pm 1 Qm где и коэффициенты дросселирования и циркуляции соответственно, 0<,<1. Случай =1, =1 соответствует случаю без регулирования.

При подобных методах регулирования гидравлический КПД насоса снижается по отношению к случаю без регулирования =, (8) где – КПД насоса без регулирования при его работе в номинальном режиме.

Давление, МПа На рис.8 представлены характеристики насоса НМ 500-300 при различных вариантах включения и регулирования. Как следует из графиков, расчетная рабочая точка для рассматриваемого случая находится несколько ниже характеристики двух последовательно включенных насосов. Поэтому следует воспользоваться одним из методов регулирования.

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Q, м /час Рис.8. Характеристики насоса НМ 500-300 (1) и различных сочетаний их подключения и регулирования: 2 – параллельное подключение;

3 – последовательное; 4 – дросселирование потока с =0,8; 5 – циркуляция с выхода на вход при =0,8; 6 – скорректированная характеристика двух последовательно включенных насосов снижением частоты вращения; 7 – напорная характеристика участка трубопровода с сопротивлением 388,9 МПас2/мПри дросселировании с =0,877 рабочая точка совпадет с расчетной, но при этом КПД насоса понизится на 12,7%, на такую же величину увеличатся энергозатраты. Поэтому оптимальным методом регулирования является изменение частоты вращения привода насосов. Для рассматриваемого примера частота вращения должна быть уменьшена на 5,86%, что приведет к экономии мощности в (1,0586)3=1,186 раза или на 18,6%.

В следующем разделе рассматриваются варианты регулирования расходно-напорных характеристик насосных агрегатов.

Р, МПа Задача соответствия расходно-напорных характеристик насосного оборудования и трубопровода приобретает особую актуальность при изучении вопросов снижения энергоемкости технологических процессов транспорта нефтепродуктов. При проектировании НПП выбор характеристик оборудования осуществляется в предположении постоянства всех параметров как оборудования, так и транспортируемого продукта. В реальном же случае имеют место существенные отклонения характеристик технологического процесса от проектных (номинальных) значений по целому ряду причин, важнейшими из которых являются:

1) изменение гидравлических характеристик трубопровода вследствие образования отложений и увеличения шероховатости стенок трубопровода под действием коррозионных процессов;

2) различия в свойствах транспортируемых жидкостей (вязкость, плотность);

3) необходимость снижения рабочего давления в НПП по условиям прочности отработавших ресурс трубопроводов;

4) изменение объемов перекачки НПП, вызванное современными экономическими условиями в стране и введением элементов рыночных отношений.

Кроме того, периодически возникает необходимость существенного изменения производительности и рабочего давления НПП при проведении мероприятий по техническому обслуживанию (очистка от водных скоплений, прогон механических очистных устройств, диагностических снарядов, выполнение работ по капитальному ремонту МНПП с заменой изоляции и т.д.).

Из всего сказанного выше следует, что рабочий динамический диапазон трубопроводной системы должен быть достаточно широк. В то же время, оборудование насосных станций допускает, в лучшем случае, ступенчатое переключение насосов, а более тонкая регулировка параметров производится либо дросселированием потока, либо перебросом части потока с выхода насоса на его вход через байпасную линию. Оба метода являются энергетически невыгодными по причине смещения рабочей точки из зоны максимального КПД системы «двигатель-насос-трубопровод».

Задача энергосбережения рассматривается в следующей постановке.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |






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