5.2.1 Общие положения

При перекачке, хранении, наливе в железнодорожные цистерны возможны следующие виды потерь:

- естественная убыль при приёмо-сдаточных операциях по резервуарам и при хранении;

- естественная убыль при транспортировке, связанная с неплотностями оборудования (уплотнения насосов, сальники задвижек и т.д.)

- потери, связанные с проведением ремонта оборудования и МТП (зачистка резервуаров, врезки катушек, замена участков и т.д.);

- разовые потери при повреждениях и авариях на МТП и ПС;

- потери, связанные с хищениями продукта.

Величину потерь от естественной убыли определяют в соответствии с РД 153-39.4-033-98 "Нормы естественной убыли нефтепродуктов при приёме, транспортировании, хранении и отгрузке на объектах МНПП", утвержденным Минтопэнерго 04.09.98.

Основные положения этого документа.

1. Естественная убыль – это потери, которые являются следствием физико-химических свойств нефтепродукта, воздействия метеорологических факторов, несовершенства средств защиты нефтепродукта от испарения и налипания при транспортировке, хранении, приёме и отгрузке.

2. Норма естественной убыли – это предельно допустимая величина потерь нефтепродукта при товаро-транспортных операциях.

3. В нормах потерь отсутствуют потери при зачистках, ремонтах, нефтебазовых перекачках.

4. Для расчета естественных потерь нефтепродукты разделены на 5 групп:

I – бензины автомобильные всех марок;

II – топливо реактивное Т-2;

III - топливо реактивное всех остальных марок;

IV – топливо дизельное марок "Зимнее" и "Арктическое";

V - топливо дизельное всех других марок, топливо печное бытовое.

Кроме того, нефтепродуктопроводы распределены по климатическим поясам:

пояс 2 – РФ – Сибирь и Северный Казахстан;

пояс 3 – РФ – вся центральная часть, республики Беларусь, Украина, Литва, Латвия;

пояс 4 – РФ – кавказские республики, области Волгоградская и Ростовская, Краснодарский край, Ставропольский край, Украина – Прикарпатье и Закарпатье.

5. Нормы установлены для двух периодов: осенне-зимний и весенне-летний.

Нормы установлены:

- при приёмо-сдаточных операциях и при хранении в тоннах на 1 т нефтепродукта;

- при перекачке – на 1 т продукта, перекачиваемого на 100 км;

- при длительном простое – на 1 т продукта, находящегося в линейной части.

Потери при перекачке равны

Q = 0,01MLN_л

где

M – масса перекачиваемого продукта;

L – длина трубопровода, км;

N_л – норма естественной убыли при перекачке.

6. При операции приёмки нефтепродукта в резервуары норму естественной убыли на приём начисляет организация, сдающая нефтепродукт.

Норму естественной убыли на откачку из резервуара и на хранение начисляет организация, принимающая нефтепродукт.

При приёмке нефтепродукта из железнодорожных цистерн норму потерь при транспортировке начисляет организация, принимающая нефтепродукт.

7. Нормы потерь продукта не учитываются при приёме-сдаче продукта по счетчикам.

8. Естественная убыль при отпуске в железнодорожные цистерны рассчитывается организацией, отгружающей продукт, если масса налитого продукта определяется по железнодорожной цистерне, и организацией, принимающей нефтепродукт, если масса отгруженного продукта определялась по резервуарам или по счетчикам отгружающего предприятия (предприятия-поставщика).

9. При сдаче продукта по отводам в резервуары нефтебаз естественная убыль при приёмке рассчитывается организацией МТП.

10. Определение потерь при авариях и повреждениях производится в соответствии с действующей инструкцией по расследованию, учету аварий и повреждения технологических объектов МТП.

При авариях потери определяются в зависимости от ситуации.

а) Если имеет место свищевое отверстие в стенке резервуара, то применяют положения гидравлики по истечению жидкости из отверстий в тонкой стенке (см. рис. 5.1) [6].

Рис. 5.1 – Схема истечения жидкости из отверстия в тонкой стенке

d₀ – диаметр отверстия;

d_c – диаметр струи;

f₀ – площадь сечения отверстии;

f_c – площадь сечения струи;

H – высота слоя жидкости над отверстием, т.е. напор при истечении из отверстия

При изучении данных явлений было обнаружено, что при истечении жидкости из отверстия в тонкой стенке происходит сужение струи, т.е.

d_c < d₀, f_c< f₀.

Отношение f_c / f₀ = ε было названо коэффициентом сжатия струи.

Для определения скорости истечения составляется уравнение Бернулли для сечений 1-1, 2-2 и плоскости сравнения О-О, которое для идеальной жидкости имеет вид (ур. 5.1)

, (5.1)

или

,

, .

Так как принята идеальная жидкость, то V_ист = V_теорет .

Для реальной жидкости необходимо учесть потери напора при прохождение через отверстие, т.е. местные потери. Тогда уравнение Бернулли запишется следующим образом:

, (5.2)

тогда

.

Отношение V_действ / V_теор = φ - называется коэффициентом скорости.

Величина μ = φε называется коэффициентом расхода.

Если известно V_действ и f_о , то можно применить следующее уравнение для определения расхода жидкости через отверстие:

, (5.3)

Обычно принимают ε = 0,64, φ = 0,97.

Тогда μ ~ 0,62. Эта величина μ наиболее часто используется в расчетах.

б) Если имеется малое отверстие в теле действующего трубопровода или коррозионный свищ, то расход определяется по этому же уравнению:

. (5.4)

Под величиной Н в этом случае понимается напор в трубе в месте выхода продукта.

в) Для остановленного трубопровода авторы В. В. Новожёлов и др. [7] в случае малых отверстий предлагают методику расчета, основанную на предположении, что площадь сечения отверстия настолько мала, что жидкость в трубопроводе можно считать покоящейся, тогда распределение давления в трубопроводе будет подчиняться основному уравнению гидродинамики (см. рис.5.2).

Из схемы видно, что при истечении жидкости из отверстия над зеркалом жидкости образуется свободная полость А с давлением Р_ост..

Давление в трубопроводе на уровне отверстия равно Р_внутр.

Рис. 5.2.

По основному уравнению гидростатики

Р_внутр = Р_ост + ρg(Z_ж – Z_отв) = P_ост + ρg(ΔZ). (5.5)

Естественно, что освободившееся пространство полости А будет заполняться испаряющейся паровой фазой с давлением, равным давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости при температуре в трубопроводе, т.е. Р_ост. В то же время зона А – это зона сниженного давления по отношению к атмосферному давлению, так как воздух через отверстие и слой жидкости не может попасть в зону А, разрежение в этой зоне равно Р_{вакуума}.

Тогда

Р_ост = Р_атм – Р_{вакуума}.

Тогда

Р_внутр = ρg(ΔZ) – (Р_атм – Р_{вакуума}).

Так как истечение происходит в окружающую среду, то

Р_ист = Р_внутр + Р_атм = ρg(ΔZ) – Р_{вакуума}.

или напор при истечении равен:

.

Расход жидкости через отверстие запишется в виде уравнения 5.6:

. (5.6)

При использовании этого уравнения в практических расчетах ΔZ = Z_ж - Z_отв, где за Z_ж принимают максимальную отметку профиля трубопровода, которая оказывает влияние на процесс истечения (см. рис. 5.3.):

Рис. 5.3

г) При авариях с разрывом трубопровода потери определяются по дополнительным инструкциям, действующим в системе МТП [8].

Основные формулы для определения потерь:

П = А + Б – В – Г, (5.7)

А – количество продукта, необходимое для заполнения трубопровода после аварии. Рассчитывается от момента пуска насосных агрегатов на головной ЛПДС до момента поступления продукта в резервуар конечного пункта.

Б – количество продукта, вышедшее на рельеф от момента разрыва до момента остановки перекачки.

В – количество продукта, поступившее в емкости конечного пункта или промежуточных станций или нефтебаз с момента разрыва трубопровода до закрытия приёмных задвижек.

Г – количество продукта, собранное с места аварии.

Величина П, полученная 1 способом, проверяется анализом грунта, отобранного на месте аварии, на содержание в нем нефтепродукта.

Количество проб, места отбора проб определяются комиссией по расследованию аварии.

Потери в грунт проверяются произведением объёма замазученного грунта на концентрацию в нём нефтепродукта, выраженную в кг/м³:

П_гр = V_гр а, кг.

Кроме того, необходимо учитывать потери от испарения разлившегося продукта П_исп.

В результате получаем равенство:

П_гр + П_исп ~ П. (5.8)

В литературе [ ] приведены эмпирические методики расчета, которые позволяют ориентировочно оценить потери нефти, нефтепродуктов от инфильтрации в грунт и от испарения в окружающую среду.