ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЬ 2 часть
.pdfСПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования «Полоцкий государственный университет»
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЕБАЗ И НЕФТЕХРАНИЛИЩ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС для студентов специальности 1-70 05 01 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»
В двух частях
Часть 2
Составители:
П. В. Коваленко, М. Н. Клебанова
Под общей редакцией П. В. Коваленко
Новополоцк 2006
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
УДК 621.64(075.8) ББК 39.7я73 П 78
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
С. В. Новиков, гл. инженер Новополоцкого филиала Республиканского дочернего унитарного предприятия по обеспечению нефтепродуктами
«Беларуснефть – Витебскоблнефтепродукт»; А. И. Вегера, канд. техн. наук, доцент
Рекомендован к изданию методической комиссией технологического факультета
П78 Проектирование и эксплуатация нефтебаз и нефтехранилищ : учеб.-
метод. комплекс для студ. спец. 1-70 05 01 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ». В 2 ч. Ч. 2 / сост. :
П. В. Коваленко, М. Н. Клебанова ; под общ. ред. П. В. Коваленко. – Новопо-
лоцк : ПГУ, 2006. – 344 с. ISBN 985-418-466-8 (Ч. 2) ISBN 985-418-450-1
Предлагаемый комплекс включает рабочую программу курса, конспект лекций, методические указания и задания к выполнению лабораторных и практических работ, курсового проекта, примерные вопросы к зачету и экзамену, список литературы.
Предназначен для преподавателей и студентов химико-технологических специ- альностей вузов. Может быть полезен инженерно-техническим работникам химической и смежных отраслей.
УДК 621.64(075.8) ББК 39.7я73
ISBN 985-418-466-8 (Ч. 2)
ISBN 985-418-450-1
©П. В. Коваленко, М. Н. Клебанова, составление, 2006
©УО «ПГУ», 2006
2
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Модуль 8 |
|
|
НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ |
|
|
Введение.................................................................................................................................... |
6 |
|
1. |
Устройство насосных станций............................................................................................ |
6 |
2. |
Оборудование насосных станций....................................................................................... |
8 |
3. |
Подбор насосов и приводных двигателей ......................................................................... |
9 |
4. |
Расчет фундаментов под насосные двигатели................................................................. |
17 |
5. |
Технологические схемы трубопроводов.......................................................................... |
20 |
6. |
Технологический расчет трубопроводов......................................................................... |
23 |
|
6.1. Механический расчет трубопроводов.................................................................. |
25 |
|
6.2. Гидравлический расчет изотермических трубопроводов....................................... |
29 |
|
6.3. Гидравлический расчет неизотермических трубопроводов................................... |
36 |
|
6.4. Гидравлический расчет коллекторов........................................................................ |
37 |
|
6.5. Гидравлический расчет сифонных трубопроводов............................................ |
39 |
|
6.6. Гидравлический расчет разветвленных трубопроводных коммуникаций .......... |
41 |
Практические занятия |
|
|
Гидравлический расчет трубопроводов и коллекторов нефтебаз. |
|
|
Подбор насосного оборудования нефтебаз. ........................................................................ |
44 |
|
Модуль 9 |
|
|
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ |
|
|
Введение.................................................................................................................................. |
60 |
|
1. |
Перевозки нефтепродуктов железнодорожным транспортом....................................... |
62 |
|
1.1. Железнодорожные вагоны-цистерны....................................................................... |
62 |
|
1.2. Классификация и оборудование железнодорожных цистерн................................ |
64 |
|
1.3. Устройство составных частей цистерны.................................................................. |
65 |
2. |
Цистерны для перевозки застывающих грузов............................................................... |
66 |
3. |
Сливоналивные операции.................................................................................................. |
69 |
4. |
Установки нижнего слива и налива нефтепродуктов..................................................... |
82 |
|
4.1. Назначение и технические характеристики УСН.................................................... |
82 |
|
4.2. Устройство и принцип работы УСН......................................................................... |
83 |
5. |
Установка для слива нефтепродуктов в междурельсовый желоб................................. |
86 |
6. |
Расчет времени слива нефтепродуктов из железнодорожных цистерн........................ |
88 |
7. |
Перевозка застывающих нефтей и нефтепродуктов....................................................... |
92 |
|
7.1. Способы слива и устройства, |
|
|
применяемые при сливе грузов с двухфазной средой............................................ |
93 |
8. |
Железнодорожные сливоналивные эстакады.................................................................. |
97 |
|
8.1. Правила обустройства сливоналивных эстакад ...................................................... |
98 |
|
8.2. Требования к размещению эстакад......................................................................... |
101 |
9. |
Правила проведения сливоналивных операций............................................................ |
103 |
10. Вспомогательное оборудование на железнодорожных эстакадах............................ |
107 |
|
|
10.1. Водоснабжение и канализация.............................................................................. |
107 |
|
10.2. Электротехнические устройства........................................................................... |
108 |
|
10.3. Механизация, контроль и автоматизация ............................................................ |
109 |
|
10.4. Связь и пожаротушение......................................................................................... |
111 |
Лабораторная работа № 2 |
|
|
Изучение процесса самотечного слива нефтепродуктов |
|
|
из железнодорожных систем............................................................................................... |
114 |
|
3
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
Практическое занятие |
|
Методика расчета (нормировании) времени слива |
|
высоковязких нефтепродуктов из железнодорожных цистерн ....................................... |
119 |
Модуль 10 |
|
ТРУБОПРОВОДНЫЙ, АВТОМОБИЛЬНЫЙ, ВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ НЕФТЕПРОДУКТОВ |
|
Введение................................................................................................................................ |
125 |
1. Трубопроводный транспорт нефтепродуктов ............................................................... |
126 |
2. Автомобильный транспорт нефтепродуктов................................................................. |
132 |
3. Водный транспорт нефтепродуктов............................................................................... |
136 |
4. Подводный транспорт нефтепродуктов......................................................................... |
139 |
4.1. Предпосылки создания ПТС ................................................................................... |
139 |
4.2. Транспортная система ПТС..................................................................................... |
141 |
4.3. Основные элементы подводного танкера .............................................................. |
142 |
4.4. Перегрузочный комплекс ........................................................................................ |
143 |
Практические занятия ...................................................................................................... |
158 |
Расчет времени выгрузки из цистерн |
|
Застывающих и кристаллизирующихся продуктов.......................................................... |
149 |
Лабораторная работа № 3 |
|
Слив нефтепродуктов из резервуаров и транспортных емкостей |
|
под избыточным давлением................................................................................................ |
150 |
Модуль 11 |
|
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ УЧЕТ НА ОБЪЕКТАХ ХРАНЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ |
|
Введение................................................................................................................................ |
156 |
1. Методы количественного учета нефти и нефтепродуктов .......................................... |
159 |
1.1. Основные способы измерения больших масс нефтепродуктов и нефти ............ |
159 |
2. Средства и методика измерений нефти и нефтепродуктов.......................................... |
167 |
2.1. Объемно-массовый метод измерений .................................................................... |
167 |
2.2. Массовый метод измерений .................................................................................... |
174 |
2.3. Объемный метод измерений.................................................................................... |
175 |
2.4. Гидростатический (пьезометрический) метод измерений ................................... |
176 |
2.5. Методы измерений................................................................................................... |
179 |
2.6. Нормы точности измерений .................................................................................... |
180 |
3. Аппаратура коммерческого пьезометрического учета |
|
нефти и нефтепродуктов................................................................................................. |
181 |
3.1. Информационно-измерительные системы |
|
коммерческого учета «Радиус» и «Квант»............................................................. |
181 |
3.2. Система КОР-ВОЛ ................................................................................................... |
182 |
3.3. Автоматизированные системы управления резервуарными парками................. |
184 |
4. Измерение количества нефти и нефтепродуктов на потоке ........................................ |
186 |
4.1. Типы используемых счетчиков............................................................................... |
186 |
4.2. Средства для безрезервуарного товарного учета нефти и нефтепродуктов....... |
188 |
4.3. Система КОР-МАС................................................................................................... |
192 |
5. Зарубежный опыт проведения товарно-учетных операций......................................... |
193 |
5.1. Учет нефтепродуктов на нефтебазах Великобритании ........................................ |
193 |
5.2. Ошибки измерений при товарно-учетных операциях .......................................... |
196 |
5.3. Обработка документации на отпущенные нефтепродукты в США.................... |
198 |
5.4. Отдельные примеры и сведения об устройствах и методах измерения |
|
количества нефти в резервуарах и на потоке для КУ и ОУ ................................. |
200 |
4
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
Модуль 12 |
|
АВТОЗАПРАВОЧНЫЕ СТАНЦИИ |
|
Введение................................................................................................................................ |
219 |
1. Классификация и общая характеристика АЗС .............................................................. |
220 |
1.1. Стационарные АЗС................................................................................................... |
221 |
1.2. Передвижные АЗС.................................................................................................... |
226 |
1.3. Контейнерные АЗС................................................................................................... |
229 |
1.4. Основные положения проектирования автозаправочных станций ..................... |
230 |
2. Устройство и эксплуатация технологического оборудования .................................... |
239 |
2.1. Резервуары ................................................................................................................ |
239 |
2.2. Топливораздаточные колонки................................................................................. |
258 |
2.3. Маслораздаточные колонки .................................................................................... |
271 |
2.4. Автомобильные цистерны для транспортирования топлива |
|
и заправки техники................................................................................................... |
273 |
3. Автоматизирование системы обеспечения технологического процесса.................... |
277 |
3.1. Системы контроля и управления ............................................................................ |
277 |
3.2. Системы определения количества топлива ........................................................... |
281 |
3.3. Системы контроля герметичности резервуаров |
|
и противоаварийной защиты................................................................................... |
283 |
Практические занятия ...................................................................................................... |
202 |
Определение количества ТРК............................................................................................. |
285 |
Гидравлический расчет всасывающего трубопровода..................................................... |
287 |
Модуль 13 |
|
СПОСОБЫ ПОДОГРЕВА НЕФТЕПРОДУКТОВ |
|
Введение................................................................................................................................ |
291 |
1. Способы подогрева нефтепродуктов при транспортировке в трубопроводах........... |
292 |
2. Подогрев нефтепродуктов при транспортировке |
|
в железнодорожных цистернах...................................................................................... |
294 |
3. Подогрев нефтепродуктов при хранении ...................................................................... |
297 |
Модуль 14 |
|
ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ НЕФТЕПРОДУКТАМИ |
|
Введение................................................................................................................................ |
301 |
1. Снижение испарения нефтепродуктов при хранении в резервуарах. |
|
Предотвращение утечек нефтепродуктов из резервуара............................................. |
301 |
1.1. Плавающие крыши и понтоны................................................................................ |
302 |
1.2. Хранение под слоем инертного газа....................................................................... |
315 |
1.3. Улавливание и регенерация нефтепродуктов........................................................ |
318 |
1.4. Применение газоуравнительной системы.............................................................. |
322 |
1.5. Применение дисков-отражателей ........................................................................... |
323 |
1.6. Совершенствование дыхательной и предохранительной арматуры ................... |
324 |
1.7. Применение тепло- и лучеотражающих покрытий............................................... |
326 |
1.8. Хранение нефтепродуктов при повышенном давлении ....................................... |
327 |
1.9. Обнаружение утечек нефтепродуктов из подземных резервуаров ..................... |
327 |
1.10. Противокоррозионная защита резервуаров......................................................... |
330 |
1.11. Способы хранения нефтепродуктов, |
|
предотвращающие загрязнение окружающей среды ......................................... |
332 |
1.12. Хранение нефтепродуктов в отложениях каменной соли.................................. |
333 |
Перечень экзаменационных вопросов................................................................................ |
339 |
Термины и определения ...................................................................................................... |
341 |
Литература ............................................................................................................................ |
343 |
5
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
Модуль 8
НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ
Введение
Эксплуатация технологических трубопроводов невозможна без ис- пользования насосных станций, которые являются важнейшими объектами нефтебазы и предназначены для внутрибазовых перекачек нефти и нефте- продуктов из одной группы резервуаров в другую, для налива и слива же- лезнодорожных и автомобильных цистерн и наливных судов.
Схема изучения материала
№ |
|
|
|
Вид (форма |
Количе- |
Тема занятий |
|
Тип занятий |
ство |
||
п/п |
|
занятия) |
|||
|
|
|
часов |
||
|
|
|
|
|
|
1 |
Устройство насосных станций. |
Изучение |
Лекция |
2 |
|
|
Оборудование насосных |
стан- |
нового |
|
|
|
ций. Подбор насосов и привод- |
материала |
|
|
|
|
ных двигателей. Расчет фунда- |
|
|
|
|
|
ментов под насосные агрегаты |
|
|
|
|
2 |
Технологические схемы |
трубо- |
Изучение |
Лекция |
2 |
|
проводов. Технологический рас- |
нового |
|
|
|
|
чет трубопроводов |
|
материала |
|
|
3 |
Подбор насосного оборудования |
Углубление |
Практическое |
2 |
|
|
нефтебаз. Гидравлический рас- |
и систематиза- |
занятие |
|
|
|
чет трубопроводов и коллекто- |
ция учебного |
|
|
|
|
ров нефтебаз |
|
материала |
|
|
4 |
Насосные станции |
|
Предваритель- |
Практическое |
2 |
|
|
|
ный контроль |
занятие |
|
ОСНОВЫ НАУЧНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ ПО МОДУЛЮ
1. Устройство насосных станций
Насосные станции могут быть стационарными и передвижными. Наиболее распространены стационарные насосные станции. По сво-
ему положению относительно поверхности земли они могут быть назем- ными, полуподземными и подземными.
Оборудование стационарных насосных станций, включающее насо- сы с трубопроводной обвязкой, задвижки, обратные клапаны, перепускные устройства, двигатели для привода насосов с пусковыми и защитными уст-
6
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
ройствами, КИП и систему управления, размещается, как правило, в зда- ниях, сооружаемых в соответствии с требованиями СНиП II-106-79 и ос- нащенных средствами противопожарной защиты, системами вентиляции, освещения и отопления. Если число основных рабочих насосов (не считая резервных и вспомогательных) на насосной станции не менее пяти для нефтебаз I и II категорий и не более десяти для нефтебаз III категории, то задвижки системы управления для переключения технологических трубо- проводов, собранные в блоки (манифольды), разрешается размещать в од- ном помещении с насосами.
При размещении задвижек системы управления вне здания насосной их следует устанавливать не ближе 1 м от глухой стены насосной и 3 м от стены с оконными или дверными проемами. На всасывающих и нагнета- тельных трубопроводах, подходящих к насосной станции, необходимо ус- танавливать также аварийные задвижки на расстоянии 10 – 50 м от здания насосной.
Конструктивно здания стационарных насосных станций выполняют с раздельной или совместной установкой насосов и электродвигателей. Со- вместную установку применяют при взрывозащищенном исполнении элек- тродвигателей, пригодных для эксплуатации в помещениях класса В-la. Во всех остальных случаях помещения насосов и электродвигателей разделя- ются капитальной стеной. Стационарные насосные станции обычно распо- лагают в наиболее низких местах площадки нефтебазы, чтобы обеспечить безкавитационную работу насосов.
Плавучие насосные станции применяют на прибрежных нефтебазах, расположенных на берегах рек и озер с большим колебанием уровня воды. В этих условиях береговые насосные станции могут откачивать нефтепро- дукты из нефтеналивных судов при низких горизонтах воды. Применение плавучих насосных станций, смонтированных на баржах или понтонах, пришвартованных к борту нефтеналивного судна, позволяет производить перекачку независимо от уровня в водоеме.
Плавучие насосные станции оборудуют, как правило, грузовыми на- сосами для откачки нефтепродуктов, зачистными насосами для зачистки танков нефтеналивного судна, балластными насосами для заполнения во- дой и опорожнения балластных отсеков (танков) и пожарными насосами. С береговыми трубопроводами плавучие насосные станции соединяются при помощи гибких шлангов или трубопроводов с шаровыми соединениями.
Морские и речные танкеры выгрузку нефтепродуктов производят собственными насосными установками.
7
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
Передвижные насосные установки монтируются на шасси автома- шин и прицепов и служат для перекачки нефтепродуктов с временных складов горючего, для временной замены вышедших из эксплуатации ста- ционарных насосных станций, для сбора разлившегося продукта при ава- риях трубопроводов и резервуаров.
Основным оборудованием насосных станций являются насосы и привод к ним. Привод насосов на передвижных насосных установках дол- жен осуществляться от электродвигателей, подключаемых в энергосеть нефтебазы. К вспомогательному оборудованию относятся системы подачи масла к узлам трения, охлаждения, пожаротушения, подачи сжатого возду- ха к приборам и устройствам управления.
2. Оборудование насосных станций
Для перекачки нефтепродуктов и нефтей используются центробеж- ные, поршневые и шестеренчатые насосы. Область применения насосов каждого из указанных типов определяется вязкостью перекачиваемого продукта, требуемой подачей насоса и условиями перекачки.
Наибольшее распространение получили центробежные и поршневые насосы.
Центробежные насосы отличаются небольшой массой и простотой эксплуатации.
При монтаже обвязочных трубопроводов центробежных насосов большое значение имеет правильный монтаж всасывающих трубопрово- дов, исключающий образование воздушных мешков. Особенно важно пра- вильно установить горизонтальные линии всасывающих трубопроводов, на которых не должно быть участков, расположенных выше, чем верхняя точка всасывающего штуцера насоса. Всасывающие трубопроводы долж- ны быть смонтированы таким образом, чтобы воздух не мог скапливаться в трубопроводе (рис. 8.1).
Поршневые насосы используют на насосных станциях для перекачки высоковязких нефтепродуктов, а также газожидкостных смесей, образую- щихся, например, при зачистке резервуаров.
В настоящее время для перекачки высоковязких нефтепродуктов на- ряду с поршневыми применяют и винтовые насосы, которые могут соеди- няться с электродвигателями без промежуточных редукторов. Винтовые насосы выпускают подачей 2 – 500 м3/ч и давлением до 20 МПа при кпд до
60 – 80 %.
Технические характеристики насосов приведены в табл. 8.1 – 8.4.
8
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
Воздушный мешок
Воздушный мешок
Воздушный мешок
а |
|
б |
|
|
|
|
|
|
Рис. 8.1. Схемы подключения всасывающих линий трубопроводов центробежного насоса: а – правильное; б – неправильное
3. Подбор насосов и приводных двигателей
Для правильного выбора насосов необходимо знать требуемую про- пускную способность трубопроводных коммуникаций Qр , обслуживаемых данным насосом, вязкость перекачиваемых нефтепродуктов ν и давление насыщенных паров pς при температурах перекачки в разное время года, протяженность и профиль трассы трубопроводов (или геодезические от- метки наиболее характерных точек трассы), геодезическую отметку днища резервуара, минимальное давление в начале Pнач и максимальное давление в конце трубопровода Pкон, определяемое технологическими условиями (например, максимальной высотой уровня в приемном резервуаре, если нефтепродукт перекачивается в этот резервуар).
9
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 8.1 |
|
|
|
Технические характеристики нефтяных насосов |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Масса, кг |
|
Насос |
Q, |
H, |
HS, |
кпд, |
Дн, мм |
n, |
|
Nдв, |
|
|
м3/ч |
м |
м |
% |
мин-1 |
|
кВт |
насоса |
агрегата |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 |
9 |
10 |
8НД 6х1 |
190 |
90 |
6,0 |
65 |
265 |
2950 |
|
55 – 100 |
330 |
1680 |
|
175 |
75 |
5,7 |
65 |
245 |
|
|
|
|
|
|
160 |
65 |
5,3 |
58 |
225 |
|
|
|
|
|
8НД 9х2 |
210 |
94 |
5,0 |
67 |
200 |
2950 |
|
75 – 160 |
878 |
2935 |
|
200 |
84 |
5,0 |
66 |
190 |
|
|
|
|
|
|
600 – 400 |
35 – 42 |
3,8 – 6,3 |
79 – 78 |
525 |
960 |
|
250 |
735 |
2150 |
|
500 – 400 |
33 – 36 |
5,3 – 6,5 |
80 – 79 |
500 |
960 |
|
250 |
735 |
3438 |
|
500 – 400 |
28 – 32 |
5,3 – 6,5 |
80 – 79 |
470 |
960 |
|
160 |
750 |
|
|
720 – 540 |
89 – 94 |
1,4 – 4,0 |
|
525 |
1450 |
|
75 |
750 |
|
|
720 – 540 |
76 – 84 |
1,4 – 4,0 |
|
500 |
1450 |
|
55 |
750 |
|
|
720 – 540 |
67– 74 |
1,4 – 4,0 |
|
470 |
1450 |
|
75 |
750 |
|
10НД 6x1 |
450 |
58 |
5,4 |
81 |
435 |
2950 |
|
40 – 312 |
765 |
2325 |
|
435 |
54 |
5,3 |
|
420 |
|
|
|
|
|
|
410 |
49 |
5,8 |
|
400 |
|
|
|
|
|
|
390 |
44 |
6,0 |
|
380 |
|
|
|
|
|
|
370 |
39 |
6,2 |
|
360 |
|
|
|
|
|
|
360 |
37 |
6,2 |
|
348 |
|
|
|
|
|
12НДС-НМ |
1000 – 650 |
24 – 30 |
3,6 – 6,0 |
88 |
460 |
960 |
|
55 – 250 |
1150 |
3858 |
|
900 – 600 |
22 – 27 |
6,0 |
83 |
430 |
960 |
|
|
|
|
|
900 – 720 |
18 – 21 |
6,0 |
83 |
400 |
960 |
|
|
|
|
|
1260 – 900 |
64 – 70 |
3,6 – 5,0 |
88 |
460 |
1450 |
|
|
|
|
|
1260 – 900 |
44 – 51 |
3,6 – 5,0 |
89 |
400 |
1450 |
|
|
|
|
|
1260 – 900 |
55 – 60 |
3,6 – 5,0 |
88 |
430 |
1450 |
|
|
|
|
10