книги / Техника и технологии локализации и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

4.1.4. Вспомогательное оборудование

Для успешного проведения работ по ликвида­ ции аварийных разливов нефти и нефтепродуктов необходимо иметь набор дополнительного обору­ дования:

•оборудование для перекачки собранных нефти

инефтепродуктов (насосная техника — насосы, клапаны, шланги и т. д.);

•емкости для временного хранения нефти

инефтепродуктов;

•электрогенераторы;

•осветительные приборы;

•моечная техника и оборудование для сжигания загрязненных отходов.

О борудован и е для перекачки собранны х

нефти и неф тепродуктов

Для перекачки нефти, нефтепродуктов, собран­ ной водонефтяной смеси, а также (при необходи­ мости) воды в ходе работ по ликвидации разливов нефти (ЛРН) используются насосы. Собранные жидкости перекачивают от нефтесборщиков в емко­ сти временного хранения, из них — в транспорт­ ное средство и затем вывозят с места сбора в места хранения, регенерации и утилизации.

Насосное оборудование должно выбираться с учетом объемов и типов перекачиваемых жидко­ стей. В связи с тем что после разлива нефть и нефте­ продукты подвергаются воздействию множества внешних факторов, их характеристики значительно меняются (например, вязкость водонефтяной смеси значительно возрастает), а присутствие различных примесей и мусора значительно сужает спектр типов используемых насосов.

В целом при проведении операций по ЛРН используются распространенные типы насосов со следующими характеристиками: напор насоса обычно должен составлять от 2 до 6 м (в некото­ рых случаях до 10 м), требуемая высота всасыва­ ния — не менее 1 м.

Насосы для проведения операций по ЛРН должны соответствовать следующим требованиям:

•обеспечивать самовсасывание или постоянную подкачку при использовании со скиммерами;

•иметь сливной клапан;

• обеспечивать устойчивость к кавитации при перекачке теплой или высоковязкой нефти;

•не образовывать эмульсий при перекачке водо­ нефтяной смеси;

•иметь защиту от попадания мусора и иных плавающих материалов в механизм насоса;

•обеспечивать возможность работы «всухую» без нарушения работоспособности;

•быть устойчивыми к воздействию нефти;

•иметь взрывозащитное исполнение привода. Основными типами насосов, которые MOiyr при­

меняться для перекачки собранных нефти и нефте­ продуктов в ходе операций по ЛРН, являются:

•центробежные;

•осевые (с твердыми и гибкими лопастями);

•дисковые;

•вихревые;

•роторные (коловратные, шестеренные, винто­ вые — одно- и многовинтовые — и шланговые);

•шнековые;

•возвратно-поступательные (поршневые и диа­ фрагменные).

Основные типы вакуумных насосов для сбора

иоткачки нефти и нефтепродуктов:

•пластинчато-роторные вакуумные;

•жидкостно-кольцевые вакуумные;

•двухроторные вакуумные;

•струйные вакуумные.

Центробежные насосы (рис. 4.41). Проточная часть насоса состоит из трех основных элементов — подвода, рабочего колеса и отвода. По подводу жидкость подается в рабочее колесо из подводя­ щего трубопровода. Назначением рабочего колеса является передача жидкости энергии от двигателя. Рабочее колесо центробежного насоса состоит из ведущего и ведомого (обода) дисков, между кото­ рыми находятся лопатки, изогнутые, как правило, в сторону, противоположную направлению вра­ щения колеса. Ведущим диском рабочее колесо крепится на валу. Жидкость движется через колесо из центральной его части к периферии. По отводу жидкость отводится от рабочего колеса к напор­ ному патрубку или (в многоступенчатых насосах) к следующему колесу.

Если при наполненных жидкостью корпусе и всасывающем трубопроводе привести во враще­ ние рабочее колесо, то жидкость, находящаяся в каналах рабочего колеса (между его лопастями), под действием центробежной силы будет отбрасы­ ваться от центра колеса к периферии. В результате

этого в центральной части колеса создается разре­ жение, а на периферии — повышенное давление. Под действием этого давления жидкость из насоса поступает в напорный трубопровод, а через всасы­ вающий трубопровод под действием разрежения жидкость одновременно поступает в насос. Таким образом, осуществляется непрерывная подача жидкости центробежным насосом.

Центробежные насосы могут быть не только одноступенчатыми (с одним рабочим колесом), но и многоступенчатыми (с несколькими рабочими колесами). При этом принцип их действия во всех случаях остается одним и тем же — жидкость перемещается под действием центробежной силы, развиваемой вращающимся рабочим колесом.

Область применения центробежных насосов:

•перекачка низковязкой жидкости на короткие расстояния с большой подачей;

•подача воды к бонам, создание гидравличе­ ского заграждения или к пожарным стволам;

•смыв нефтепродуктов с береговой полосы для последующего сбора;

•опорожнение бочек с химреагентами, топли­ вом и т. п.;

•перемешивание нефти с деэмульгаторами. Центробежные насосы имеют преимущества:

•малые габариты и вес, простота эксплуатации;

•высокая подача при перекачке маловязких жидкостей;

•простота конструкции;

•высокая ремонтопригодность.

Недостатки центробежных насосов:

•значительная зависимость подачи насоса от вязкости перекачиваемой жидкости;

•многие модели не являются самовсасывающими;

•возможность эмульгирования водонефтяной смеси;

•высокая зависимость характеристик насоса от свойств перекачиваемой жидкости;

•эксплуатационные характеристики насоса ухудшаются при попадании механических приме­ сей и мусора.

Технические характеристики центробежных насосов и агрегатов на их основе представлены

втабл. 4.14-4.17.

Центробежные консольные насосы типов 1К8/18, 1К20/30, К45/30, К, IK, 2К и агрегаты электронасосные на их основе предназначены для перекачивания воды (кроме морской), а также других жидкостей, сходных с водой по плотности, вязкости и химической активности, с температурой от -10 до +85 °С, pH = 6-ь9 и содержанием твердых включений не более 1 масс. % при их размерах не более 0,2 мм.

Центробежные консольные моноблочные насосы типа 1КМ предназначены для перекачивания в ста­ ционарных условиях технической воды (кроме морской) с pH = 6-^-9, содержащей механические примеси в количестве не более 0,1 об. % и с раз­ мером частиц не более 0,2 мм, а также других жидкостей, сходных с водой по плотности и хими­ ческой активности.

Температура перекачиваемой жидкости для электронасосов 1КМ50 и 1КМ65 составляет от -10 до +85 °С, для электронасосов 1КМ80 и 1КМ100 — от-Ю до+105 °С.

Центробежные горизонтальные консольные одноступенчатые насосы предназначены для пере­ качивания химически активных и нейтральных

жидкостей плотностью не более 1850 кг/м3, вязко­ стью до 30 ♦10~* м2/с, содержащих твердые вклю­ чения размером до 1 мм, объемная концентрация которых не превышает 1,5 %. Температура пере­ качиваемой жидкости — от 233 до 393 К (от -40 д о +120 °С).

Насосы типа «Д» — центробежные двусто­ роннего входа, горизонтальные одноступенчатые предназначены для перекачивания воды и жидко­ стей, сходных с водой по вязкости и химической активности, с температурой до 358 К (85 °С) и содержанием твердых включений, не превы­ шающим 0,05 масс. %, при их максимальном размере 0,2 мм и микротвердости не более 6,5 ГПа (650 кгс/мм2).

Таблица 4.14

счет изменения скорости ее течения вдоль нижней и верхней поверхностей профиля давление над профилем должно повыситься, а под профилем — понизиться. Благодаря этому создается напор насоса.

Рабочее колесо насоса вращается в трубчатой камере, в результате чего основная масса потока в пределах колеса движется в осевом направлении, что и определило название насоса.

Двигаясь поступательно, перекачиваемая жид­ кость одновременно несколько закручивается рабо­ чим колесом. Для устранения вращательного дви­ жения жидкости служит выправляющий аппарат, через который она проходит перед выходом в колен­ чатый отвод, соединяемый с напорным трубопро­ водом. Жидкость подводится к рабочим колесам небольших осевых насосов с помощью кониче­ ских патрубков. У крупных насосов для этой цели служат камеры и изогнутые всасывающие трубы относительно сложной формы.

Области возможного применения центробеж­ ных лопастных насосов с твердыми лопастями:

•перекачка чистой жидкости, не содержащей твердых частиц, из морских скиммеров;

•опорожнение бочек с химреагентами, топли­ вом и т. п.;

•перекачка морской воды к бонам для распы­ ления диспергентов;

•перекачка водонефтяной смеси из мягких контейнеров в береговые шурфы или мусоросжи­ гательные установки.

Преимущества насосов:

•малые габаритные размеры, простота эксплуата­ ции и ремонта;

•эффективность перекачивания как низковязкой, так и высоковязкой жидкости.

Недостатки насосов:

•невозможность работать «всухую»;

•ограниченный ассортимент типоразмеров;

•подверженность воздействию абразивных материалов.

Насос с гибкими лопастями (импеллерпый насос). От центрального вращающегося вала в ра­ диальном направлении отходят лопасти, гибкость которых позволяет им плотно прилегать к внут­ ренней поверхности корпуса насоса. Вращающаяся полость заполняется жидкостью, которая направ­ ляется от впускного отверстия к выпускному от­ верстию при повороте центрального вала. Гибкие

лопасти насоса огибают мелкие взвешенные твердые частицы и транспортируют их без значительного снижения давления всасывания.

Области применения насосов с гибкими лопа­ стями:

•откачка жидкости из морских скиммеров;

•опорожнение бочек с химреагентами или топливом;

•перекачка морской воды к бонам для распы­ ления диспергентов;

•перекачка водонефтяной смеси из мягких контейнеров в береговые шурфы или мусоросжи­ гательные установки.

Преимущества насосов:

•являются самовсасывающими;

•возможность работы в присутствии мелких взвешенных частиц;

•малые габаритные размеры, простота эксплуата­ ции, возможность ремонта на месте;

•эффективность перекачивания как низковязкой, так и высоковязкой жидкости.

Недостатки насосов:

•невозможность работы «всухую»;

•ограниченный ассортимент типоразмеров;

•некоторые модели не имеют нефтестойких лопастей.

Дисковые насосы. Перекачивающий механизм представляет собой набор параллельных, отстоящих на расстоянии друг от друга дисков, которые перемещают продукт, используя силы погранич­ ного слоя и вязкостного сопротивления. Когда жидкость поступает в насос, ее молекулы входят в сцепление с поверхностью его дисков, образуя пограничный слой. По мере вращения дисков про­ исходит передача энергии последующим слоям молекул жидкости, находящейся между дисками, с генерированием градиентов давления и скорости, направленных поперек ширины дискового пакета.

Такая комбинация сил пограничного слоя и вяз­ костного сопротивления эффективно срабатывает, образуя мощное поле динамической силы, которая «протаскивает» продукт через насос плавным, сво­ бодным от пульсаций потоком. Жидкость движется параллельно дискам, а пограничный слой создает при этом молекулярный буфер между поверхно­ стями дисков и жидкостью. Ключевым моментом

является отсутствие «ударов» жидкости по дви­ жущимся частям насоса.

Отсутствие ударов в дисковом насосе и ламинарность проходящего через него потока создают множество преимуществ при работе с такими трудными для перекачки жидкостями, как вязкие, абразивные, с высоким содержанием плотных час­ тиц, а также требующие бережного обращения и чувствительные к воздействию сил среза продукты.

Преимущества насосов:

• свободный от пульсаций ламинарный поток обеспечивает отсутствие деструкции требующих бережного обращения продуктов, отсутствие повре­ ждений у чувствительных к воздействию сил среза жидкостей, меньший износ в подводящем и отво­ дящем трубопроводах;

•способность перекачивать, не засоряясь, вязкие

иимеющие включения из крупных плотных час­

тиц жидкости, а также выдерживать колебания размеров и объема плотных частиц;

• возможность перекачки высоковязких жидко­ стей, суспензий, содержащих до 80 % плотных час­ тиц, абразивных жидкостей, жидкостей с высоким содержанием увлеченного газа без образования паровых пробок или создания кавитации в насосе, жидкости, содержащие крупные плотные или волокнистые частицы.

Недостатки насосов:

•относительно низкая подача;

•ограниченный ассортимент типоразмеров;

•не являются самовсасывающими.

Технические характеристики дисковых насосов фирм «Enviro Tech Pumpsystems» и «Discflo» пред­ ставлены в табл. 4.18 и 4.19.