книги из ГПНТБ / Строительство и монтаж насосных и компрессорных станций учеб. пособие

Из магистрального трубопровода нефть поступает на промежу­ точную насосную станцию. Здесь давление нефти доводят до рабо­ чего и возвращают ее в магистральный трубопровод для дальней­ шей транспортировки. На промежуточной НС резервуарного парка может и не быть, тогда перекачка нефти ведется по способу, называе­ мому «из насоса в насос».

Рис. И . Схемы перекачки нефти:

П— приемный; П Р — приемно-расходный; В — выклю­ ченный; К — подключенный; Р — расходный

Возможные схемы перекачки нефти на промежуточной НС пока­ заны на рис. 11.

Для перекачки нефти и нефтепродуктов используют центробеж­ ные и поршневые насосы. Центробежные насосы более эффективны при перекачке маловязких нефти и нефтепродуктов, а поршневые —

21

Приводом для центробежных насосов служат электродвигатели асинхронного и синхронного типов как во взрывозащищенном, так и в обычном исполнении. Техническая характеристика наиболее широко используемых электродвигателей приведена в табл. 7.

Частота вращения ротора у асинхронных двигателей 2950 об/мин, у синхронных — 3000 об/мин. Двигатели работают от сети с напря­ жением 6 кВ. В качестве при­

шипникам электродвигателей и насосов (основных и подпорных), откуда самотеком оно стекает в бак. К напорной линии масляных насосов подключен аккумулятор масла, в котором масло содержится под давлением.

* С массой возбудителя.

22

На НС магистральных нефтепроводов, кроме централизованной системы смазки, применяется индивидуальная смазка каждого агрегата.

§ 6. УСТРОЙСТВО СИСТЕМ ЭНЕРГО- И ВОДОСНАБЖЕНИЯ КС И НС

Для обеспечения работы компрессорных и насосных агрегатов с электрическим приводом, нагнетателей с газотурбинным приводом, насосных установок, вентиляционных установок, систем охлаждения, котельных установок, агрегатов аварийной аккумуляторной системы требуются электрическая энергия и вода.

Источниками электроснабжения для электроприводных КС и НС, как правило, являются районные подстанции, связь с которыми обычно осуществляется при напряжении 110—220 кВ при помощи двухцепных линий электропередач. Если районные электростанции расположены вблизи КС или НС, электроснабжение осуществляется по воздушным или кабельным линиям напряжением 6 кВ, а электро­ двигатели привода центробежных нагнетателей присоединяются непосредственно на генераторное напряжение.

Газотурбинные КС с газомотокомпрессорами, требующие мень­ ших электрических нагрузок, при их расположении вблизи район­ ных энергосистем соединяются с подстанциями линиями электро­ передач 6; 10 и 35 кВ или кабельными линиями 6 и 10 кВ. Однако во всех случаях КС имеют и собственные источники электроснабже­ ния — электростанции собственных нужд с приводом от газовых Дизель-генераторов ДВС или ГТУ авиационного типа.

Общая схема электроснабжения перекачивающей станции при использовании как внешних источников электроснабжения, так и внутренних или тех и других вместе подразделяются на две части: систему внешнего и систему внутреннего электроснабжения.

В систему внешнего электроснабжения входят высоковольтные линии электропередач от 6 до 220 кВ, внешние кабельные питающие линии 6 и 10 кВ электростанции собственных нужд, открытые рас­ пределительные устройства — подстанции с главными силовыми трансформаторами. Система внутреннего электроснабжения вклю­ чает в себя распределительные устройства 6 и 10 кВ, трансформатор­ ные подстанции собственных нужд, распределительные щиты низкого напряжения, электрические сети 10, 6, 0,4 и 0,23 кВ.

всистемы пожаротушения, бытовых нужд и в некоторых случаях

всистемы охлаждения основных технологических процессов.

23.

§7. ТЕНДЕНЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА

ВРАЗВИТИИ КОМПРЕССОРНЫХ

ИНАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

Основная цель технического прогресса — уменьшить количество необходимого труда и материально-технических ресурсов на выра­ ботку единицы продукции. На КС и НС основной целью является уменьшение затрат на перекачку газа или нефти по магистральному трубопроводу. Эти затраты складываются из капитальных вложе­ ний и всех эксплуатационных затрат. Поэтому снижение стоимости перекачки сводится к снижению капитальных и эксплуатационных затрат.

Поскольку капитальные затраты во многом зависят от стоимости материалов, а последняя в свою очередь от массы этих материалов, одна из основных тенденций технического прогресса состоит в умень­ шении массы материалов, затрачиваемых на изготовление основного и вспомогательного оборудования в блоке Т (см. рис. 1), а также

в снижении массы сооружений и конструкций, используемых во вспомогательных (обслуживающих) технологических процессах (блоки И Т , И Р Ж , Р и Ж ).

Снижение массы основного и вспомогательного оборудования реализуется главным образом путем повышения рабочих параметров оборудования и применения новых материалов. Рабочие параметры повышаются в результате увеличения скорости рабочих органов и рабочих агентов, увеличения мощности агрегатов, повышения давления перекачиваемого продукта, повышения начальных давле­ ния н температуры рабочих агентов и др.

Скорость рабочих органов и рабочих агентов повышается при более совершенных способах перекачки газа и нефти. Так, например, повышение скорости компримируемого газа с 5 м/с в поршневом компрессоре до 450 м/с в центробежном компрессоре и с 5 м/с в порш­ невом двигателе до 350 м/с в газотурбинном привело к снижению удельной массы агрегата (на единицу перекачиваемого объема газа) более чем в 3 раза (при одинаковой мощности двигателя); масса турбоблока ГТУ стационарного типа (без регенерации) мощностью 6 тыс. кВт составляет 46 т, а масса ГТУ авиационного типа такой же мощности — 3 т. Однако увеличение скоростей в авиационной ГТУ приводит к некоторому снижению моторесурса.

Другой фактор, определяющий тенденцию к снижению массы основного и вспомогательного оборудования, — это увеличение единичной мощности или производительности оборудования. Так, увеличение полезной (эффективной) мощности газотурбинной уста­ новки с 4250 до 10 000 кВт (более чем в 2 раза) привело к увеличению массы с 80 до 116 т (менее чем в 1,5 раза), а суммарные капитальные вложения в промышленное и жилищное строительство, связанное с КС, возросли при этом только в 1,7 раза.

При применении двухступенчатого сжатия в компрессорах и двухступенчатого нагнетания в насосах (в сочетании с увеличением

24

надежности оборудования) мощность агрегатов возрастает вдвое, возникает соответствующий выигрыш также и в массе этих турбомашин .

Перспективно применение компрессора с двигателем, помещенным

и НС являются крупные центробежные машины (компрессор или насос) с приводом от турбомашины (газовой турбины, обладающей автономностью, или электродвигателя). Позже, когда будут строиться отводы от магистралей, доминирующей будет небольшая по мощности и производительности наиболее подходящая для этой цели поршне­ вая машина. Общие тенденции в компоновочных решениях компрес­

с обычной: на рис. 12, б — нагнетатели находятся на открытой пло­ щадке, на рис. 12, в — бесподвальная схема установки основных

агрегатов, что позволяет существенно уменьшить высоту здания цеха;

Осуществление приведенных схем компоновки в натуре позво­ лит существенно уменьшить затраты на строительство КС и упростить процесс монтажа агрегатов.

Проявляется также тенденция к снижению массы сооружений и конструкций, применяемых во вспомогательных (обслуживающих) технологических процессах.

Намечается увеличение доли основного оборудования КС и НС. что проявляется прежде всего в уменьшении размеров зданий, со­ оружений и конструкций, предназначаемых для вспомогательных и обслуживающих технологических процессов. Так, например, применяется открытое, полуоткрытое и блочное размещение обо­ рудования. Для нормальной работы большей части оборудования КС и НС не требуется положительная температура и оно может размещаться на открытом воздухе. Детали и коммуникации техноло­ гических установок, требующие для своей работы положительной температуры, могут быть помещены в индивидуальные обогреваемые укрытия или снабжены специальными теплоспутниками. Примене­ ние открытых компоновочных решений на КС позволяет на 70% уменьшить массу строительных конструкций компрессорного цеха. В сложных климатических условиях (низкие температуры окружа­ ющего воздуха, запыленность) для создания микроклимата основное оборудование помещают в индивидуальные укрытия. При необхо­ димости внутри укрытия создается небольшое избыточное давление воздуха, препятствующее проникновению пыли.

Проявлением тенденции к увеличению доли основного оборудо­ вания является организация так называемого агрегатно-узлового

25

c t М

Рис. 12. Компоновочные решения компрессорных и насосных цехов

Г Л А В А В Т О Р А Я

ГЕНЕРАЛЬНЫЕ ПЛАНЫ НАСОСНЫХ И КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ

В расчетных точках трассы, в которых намечается сооружение перекачивающих станций, выбирают площадку. Размеры ее опре­ деляют из условия размещения всех сооружений и объектов, входя­ щих в состав перекачивающих станций. При этом стремятся к тому, чтобы рельеф площадки был спокойным, грунты обладали хорошей несущей способностью, уровень грунтовых вод был низким; жела­ тельно наличие вблизи площадки естественных водоемов. Наилучшего сочетания всех факторов при строительстве перекачивающих станций в четко фиксированных по трассе пунктах достичь удается не всегда. Особенно трудно подобрать необходимые условия для сооружения НС или КС в районах Крайнего Севера и Сибири, территория которых сложена в основном вечномерзлыми грунтами и болотами. Здесь трудно найти площадку, отвечающую даже не­ скольким из приведенных требований. Кроме того, в эти районы усложняется доставка материалов и оборудования, необходимого для сооружения НС и КС.

Все это следует учитывать при составлении генеральных планов перекачивающих станций и объемно-планировочных решений отдель­ ных зданий и сооружений как в обычном, так и блочно-комплектном исполнении.

§8. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАСТРОЙКИ ТЕРРИТОРИИ ПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ СТАНЦИЙ

Застройка территории НС и КС должна проектироваться ком­ пактной, с наиболее полным использованием территории. При этом следует руководствоваться нормами отвода земельных участков под строительство объектов нефтяной и газовой промышленности. Расстояния между зданиями и сооружениями должны обеспечивать достаточный уровень безопасности соседних зданий в случае аварии в одном из них. Минимальные расстояния между объектами компрес­ сорной станции приведены в табл. 8.

28

Т а б л и ц а 8

газа (открытые); ГРСП—газораспределительные станции (пункты); Град—градирни, вен­ тиляторные; ГСМ—склады масел и горючих жидкостей вместимостью до 1000 м* (назем­ ные); РММ—ремонтно-механические и авторемонтные мастерские, гаражи, склады мате­ риалов и оборудования, вспомогательные здания и другие аналогичные здания I и II сте­ пени огнестойкости с производствами категорий Д.

2. В дробных показателях в числителе—расстояние от газораспределительных стан­ ций, в знаменателе — расстояние от газораспределительных пунктов.

ваны подземными резервуарами.

Все сооружения компрессорной или насосной станции, как пра­ вило, размещают по одну сторону от магистрального трубопровода. При решении вертикальной планировки следует учитывать возмож­ ность поднятия уровня воды, если КС или НС сооружаются вблизи реки. Причем планировочные отметки надо поднимать не менее чем на 0,5 м от наивысшего уровня воды.

При вертикальной планировке насосных станций необходимо учитывать также возможность разлива нефти в случае аварии на НС. Кроме специально устраиваемых для каждого резервуара или группы резервуаров обвалования, сооружения необходимо располагать та­ ким образом, чтобы ущерб, наносимый разлившимся продуктом,

29

был наименьшим. Места открытых выпусков для ливневых вод про­ ектируют так, чтобы в случае аварии нефть не попадала по водостокам на территории соседних населенных пунктов и предприятий.

Инженерные сети и коммуникации обычно проектируют как еди­ ную систему в специально отводимых для этого технических полосах.

Прокладку трубопроводов для перекачки нефти, нефтепродуктов и газа по территории площадки НС и КС следует проектировать подземную. Расстояние от верха трубы до поверхности грунта должно быть не менее 0,8 м.

При проектировании НС очистные объекты следует предусматри­ вать на расстоянии не менее чем 30 м от основных, вспомогательных зданий и сооружений.

§ 9. УСТРОЙСТВО И ГЕНЕРАЛЬНЫЕ ПЛАНЫ КС И НС

ВБЛОЧНОМ ИСПОЛНЕНИИ

Вближайшие годы в строительстве компрессорных и насосных станций найдут применение новые конструктивно-компоновочные решения. Взамен существующих зданий и сооружений будут приме­

няться блочно-комплектные автоматизированные компрессорные и на­ сосные станции (БК КС и БК НС).

Главное отличие БК КС и БК НС в том, что на территории стан­ ции не будет ни одного капитального здания; все оборудование, технологические установки и аппаратура, входящие в состав функ­ циональных блоков, скомпонованы в виде транспортабельных мон­ тажных блоков, блок-боксов и блок-контейнеров.

Монтажные блоки — это технологическое оборудование, собран­ ное вместе с трубопроводами, контрольно-измерительными приборами и средствами автоматизации на общей раме. Блок-боксы предста­ вляют собой транспортабельные здания, внутри которых могут размещаться либо технологические установки, либо инвентарное оборудование. Блок-боксы предназначены для длительного пребыва­ ния в них эксплуатационного персонала (например, для работы в опе­ раторных или щитовых; их можно использовать как помещения для отдыха). Блок-контейнеры — это технологические установки с индивидуальными укрытиями, внутри которых создается микро­ климат, необходимый для нормальной работы оборудования. Блокконтейнеры предназначены для кратковременного пребывания в них эксплуатационного персонала (во время ремонта), причем персонал имеет возможность входить лишь в те отсеки, где расположены части технологического оборудования или агрегатов, требующие более частого наблюдения и ремонта (например, подшипники, уплотне­ ния и др.).

На рис. 13 показан генеральный план блочно-комплектной авто­ матизированной промежуточной насосной станции, оббрудовянной насосами с пропускной способностью 10/7 тыс. м3/ч и приводом от электродвигателей (БК НС-10/7). Эта НС выполнена в виде четырех блок-контейнеров насосных агрегатов, 28 блок-боксов, 12 блоков и

30