shammazov_ONGD

Таблица 17.2 — Рекомендуемые параметры пульпы

При соблюдении указанных рекомендаций и скорости перекачки около 1,5…2,0 м/с пульпа находится практически в гомогенном состоянии. Дальнейшее увеличение скорости ограничивается усилением абразивного износа труб.

Как уже отмечалось, традиционно в качестве жидкого носителя используется вода.

Впоследние годы обсуждается вопрос о выборе новых видов носителей, что связано с дефицитом воды в районах добычи минерального сырья, необходимостью ее последующей очистки и осушки транспортируемых материалов. Для устранения этих недостатков рекомендуются различные решения. Так, в США предложено использовать в качестве носителя природные воды с большим содержанием солей, непригодные для использования в быту, например, морскую воду, засоленные грунтовые воды и т. п., предварительно повысив в них концентрацию солей с таким расчетом, чтобы носитель имел плотность 1,025…1,2 кг/м3. Благодаря тому что плотности носителя и частиц станут более близки, осаждение транспортируемого материала будет затруднено.

ВАвстралии разработана технология транспортировки угля совместно с водой, маслом и небольшим количеством присадок. Перед смешением уголь размалывают. Достоинством этой технологии является то, что

впроцессе последующего движения по трубопроводу вода вымывает породу, а уголь с маслом и присадками образует гранулы. Теплотворная способность гранулированного угля на 20 % выше, чем негранулированного.

Обсуждается вопрос об использовании в качестве носителей таких жидкостей, как нефть, метанол, сжиженный нефтяной газ и водо-нефтя- ные смеси. Теплотворная способность угля, транспортируемого в потоке нефти, существенно увеличивается, а устойчивость пульпы вследствие более высокой вязкости носителя возрастает. Отметим, что метанол может быть получен непосредственно из самого же угля.

С тем чтобы исключить затраты на отделение носителя, в Англии угольный порошок транспортируют в смеси с 50 % топливного мазута. Смесь подается к паровым котлам, где сжигается с распылением в форсунках. В США для аналогичных целей используется смесь, состоящая

из 50 % угля, до 40 % мазута и 10…20 % воды. Ультразвуковая обработка смеси предотвращает выпадение осадка.

Другое направление совершенствования технологии гидротранспор- та—это поиск новых материалов и конструкций труб, способных сократить абразивный износ оборудования и внутренней поверхности трубопровода. С этой целью используются закаленная сталь и трубы из полиэтилена низкого давления или металлические с различными покрытиями.

Наиболее прогрессивные технические решения планируется использовать и при расширении сети пульпопроводов в нашей стране. В 1985 г. выполнены разработки, обосновывающие целесообразность строительства углепровода Кузбасс—Урал—Поволжье—Центр протяженностью 3000 км, диаметром 1420 мм с 32 насосными станциями.

Согласно проекту предусматривается технология приготовления, транспортирования и прямого сжигания в котлах электростанций нового вида жидкого топлива—водоугольной суспензии, содержащей около 70 % по массе тонкоизмельченного угля с химическими добавками, обеспечивающими достаточную текучесть и длительную стабильность суспензии. При такой технологии требуется меньшее количество воды, упрощается перекачка суспензии по разветвленным трубопроводам, допускается ввод системы на неполную производительность и регулирование сезонной производительности аналогично нефтепроводам. Кроме того, уменьшается абразивный износ оборудования, упрощается аккумулирование и хранение суспензии, уменьшаются вредные выбросы в атмосферу при сжигании.

Для отработки указанной технологии предназначен опытно-промыш­ ленный углепровод Белово—Новосибирск протяженностью 260 км.

18.Проектирование трубопроводов

ихранилищ

18.1. Проектирование магистральных трубопроводов

Проектирование магистральных трубопроводов ведется в несколько стадий:

•технико-экономическое обоснование (ТЭО);

•технический проект;

•рабочие чертежи.

Технико-экономическое обоснование разрабатывает головная (ген-

подрядная) проектная организация, с тем чтобы подтвердить народнохозяйственную необходимость и экономическую целесообразность строи­ тельства. При составлении ТЭО:

1)выполняется анализ ресурсов нефти (нефтепродуктов, газа), предназначенных для транспортировки по данному трубопроводу;

2)составляется баланс грузопотоков в динамике по годам;

3)выбирается генеральное направление трассы трубопровода;

4)определяется производительность трубопровода при полном развитии и по очередям строительства;

5)находится оптимальный диаметр и ориентировочное число перекачивающих станций;

6)устанавливается очередность строительства и ввода мощностей;

7)определяется стоимость строительства на основании укрупненных нормативов капиталовложений.

На стадии ТЭО все расчеты производятся укрупненно. Полученные результаты определяют экономическую эффективность будущего объекта, но не дают основания для его строительства. Они используются при разработке ведомственных и общегосударственных планов развития сети трубопроводов.

В конце ТЭО помещается проект задания на проектирование, которое утверждается одновременно с утверждением ТЭО.

Задание на проектирование содержит следующую информацию:

•начальная, конечная и промежуточные точки трубопровода;

•производительность трубопровода для первой очереди и при полном развитии;

•диаметр и протяженность магистрали;

•тип перекачивающих агрегатов;

•способ перекачки (обычная, последовательная, «горячая» и т. д.);

•намечаемые сроки строительства, порядок его осуществления и ввод мощностей по очередям;

•наименование генеральной проектной организации и строительной организации—генподрядчика и т. д.

Задание на проектирование является основным исходным документом для разработки технического проекта и рабочих чертежей.

Технический проект на строительство трубопровода является основной и наиболее ответственной стадией проектирования. Целью технического проекта является однозначное и окончательное определение стоимости строительства. Исходя из этого, в техническом проекте решаются следующие вопросы:

•уточнение баланса грузопотоков нефти (нефтепродукта, газа), намеченных на стадии ТЭО; производительности трубопровода; начальной, конечной и промежуточных пунктов;

•выбор оптимальной трассы трубопровода;

•определение оптимального диаметра по уточненной производительности;

•проведение основных технологических расчетов по определению режима работы, расстановке перекачивающих станций, выбору основного оборудования;

•определение сметной стоимости строительства;

•расчет себестоимости транспортировки нефти (нефтепродукта, газа) и экономической эффективности строительства.

Проект магистрального трубопровода должен обеспечивать применение передовых технических и технологических решений по транспортировке продукта; наиболее совершенную систему организации управления трубопроводом при его эксплуатации; рациональное использование материальных, финансовых, трудовых и других ресурсов; низкую себестоимость транспортировки продукта; высокую культуру производства и безопасные условия труда.

После рассмотрения и утверждения технического проекта соответствующей экспертной комиссией проектная организация приступает

к составлению рабочих чертежей. Заказчик учреждает дирекцию строящегося трубопровода, которая размещает заказы на оборудование и материалы, заключает договоры со строительными организациями на производство работ.

Составление рабочих чертежей является завершающей стадией проектирования и основной формой документации, по которой ведется конкретное строительство. Рабочие чертежи составляются в строгом соответствии с утвержденным техническим проектом. В них уточняются и детализируются решения, принятые в техническом проекте, в такой степени, чтобы по чертежам можно было выполнять соответствующие строительные и монтажные работы. Незначительные отступления от технического проекта допускаются только в случае, если они направлены на улучшение отдельных его решений (уточнение трассы на некоторых участках, замена устаревшего оборудования новым и т. п.). Состав и форма рабочих чертежей определяются действующими эталонами, строительными нормами и правилами (СНиП), инструкциями и указаниями, действующими в отрасли.

Трубопроводы малой производительности и протяженности допус­ кается проектировать без предварительного ТЭО, а при небольшом числе перекачивающих станций в одну стадию—технорабочий проект.

18.2. Особенности проектирования нефтебаз

Вопрос о необходимости строительства нефтебазы в конкрет­ ном районе решается на основе соответствующего ТЭО. При его подготовке учитываются:

1)потребность предприятий и населения в различных нефтепродуктах с учетом перспектив развития рассматриваемого района и районов, примыкающих к нему;

2)источники поступления нефтепродуктов и расстояния до них;

3)возможные частота и регулярность поставок;

4)действующие укрупненные нормативы капиталовложений и эксплуатационных затрат в объекты нефтебазового хозяйства.

На основании планируемого грузооборота нефтебазы с учетом средних значений коэффициента оборачиваемости, показывающего, сколько раз в году резервуары полностью заполняются и опорожняются, определяют необходимую емкость резервуарного парка нефтебазы и далее—по укрупненным нормативам—общие капиталовложения. Эксплуатацион­ ные расходы определяют как сумму амортизационных отчислений, зара-

ботной платы персонала, затрат на текущий ремонт, расходов на топливо, электроэнергию и т. д. Поделив эксплуатационные расходы на грузооборот нефтебазы, находят себестоимость, которая должна быть на уровне величин, имеющих место при эксплуатации передовых нефтебаз, находящихся в аналогичных условиях. Кроме того, в ТЭО определяют производительность труда персонала (реализация продукции, приходящаяся на одного работающего), а также срок окупаемости капитальных вложений. Последний не должен превышать нормативной величины (около 6,5 лет).

Земельный участок под нефтебазу чаще всего выбирают на стадии ТЭО. Он должен удовлетворять ряду требований. Так, территория будущей нефтебазы должна находиться от соседних объектов на расстоянии, удовлетворяющем противопожарным требованиям. Желательно, чтобы она находилась с подветренной стороны от населенных пунктов и соседних сооружений, чтобы пары нефтепродуктов не относились на жилые дома, объекты с открытым огнем и т. п. Речные нефтебазы следует располагать ниже по течению от ближайших населенных пунктов, чтобы предотвратить возможное попадание нефтепродуктов в водозабор. Грунты на территории будущей нефтебазы должны обладать достаточной несущей способностью.

Взадании на проектирование указываются:

•месторасположение нефтебазы;

•номенклатура нефтепродуктов и годовой грузооборот нефтебазы по основным видам нефтепродуктов при полном развитии и на первую очередь;

•основные источники обеспечения нефтебазы нефтепродуктами, водой для хозяйственно-питьевых и промышленных нужд, горячей водой, электроэнергией и т. д.;

•условия по очистке и сбросу сточных вод;

•способ снабжения потребителей нефтепродуктами;

•намечаемые сроки строительства нефтебазы;

•наименование генеральной проектной организации и строительной организации-генподрядчика и т. д.

18.3.Использование ЭВМ при проектировании трубопроводов и хранилищ

Проектирование таких протяженных объектов, как трубопро­ воды, пересекающих районы с самыми разнообразными топографичес­ кими, геологическими и климатическими условиями, встречающими на

пути различные естественные и искусственные препятствия, представляет собой очень непростую задачу. Речь идет о том, чтобы не просто доставить нефть, нефтепродукт или газ из одной точки в другую, а сделать это с минимальными затратами средств на строительство, которое должно завершиться в заданные сроки. Кроме того, проектные решения должны обеспечить высокую надежность работы трубопровода, его экологичес­ кую безопасность. Наконец, требования к качеству проектов становятся все более жесткими, а сроки их выполнения—предельно сжатыми.

Объем работ, выполняемых при проектировании хранилищ, значительно меньше. Однако здесь также выполняется большое количество однотипных расчетов и чертежей в сжатые сроки.

Обеспечить высокое качество выполнения проектных работ в ограниченные сроки без увеличения количества задействованных работников проектных организаций позволяет использование систем автоматизированного проектирования (САПР). САПР объединяет технические средства (ЭВМ, графопостроители и т. д.), математическое, информационное и программное обеспечение, позволяющее автоматизировать проектирование на всех или отдельных стадиях проектирования объектов.

Применение ЭВМ для решения отдельных проектных задач началось одновременно с их появлением. Однако оно было эпизодическим, количество решаемых задач было ограничено. В настоящее время с помощью ЭВМ решается широкий круг проектных задач:

•выбор оптимальных трассы и конфигурации магистральных трубопроводов;

•оптимизация их параметров;

•оформление технической документации;

•выполнение технико-экономических расчетов.

Рассмотрим в качестве примера решение на ЭВМ задачи выбора оптимальной трассы магистрального трубопровода.

Пусть заданы начальная А и конечная В точки магистрального трубопровода (рис. 18.1). На первый взгляд наилучшей трассой для него является прямая, проведенная между данными точками, поскольку металлозатраты при этом минимальны. Однако может оказаться, что именно на этом направлении сосредоточено большое количество естественных и искусственных препятствий, преодоление которых потребует значительных затрат. Необходимо выбрать такую трассу трубопровода, при которой общие затраты на его строительство будут наименьшими.

Перед поиском оптимальной трассы целесообразно ограничить область ее поиска, чтобы уменьшить объем исходной информации. Но при этом область поиска должна быть такой, чтобы в ней обязательно находилась лучшая трасса, а за ее пределами любая трасса была заведомо худшей.

Рис. 18.1. Область поиска оптимальной трассы

Весь предшествующий опыт строительства трубопроводов показывает, что действительная длина магистрали, как правило, больше длины прямой, соединяющей начальную и конечную точки трассы. Это объясняется тем, что на пути трубопровода встречаются различные препятствия, которые при возможности целесообразно обойти.

Обозначим расстояние между начальным и конечным пунктами по геодезической прямой L0, а длину реальной трассы Lф. Коэффициент пропорциональности между ними Kр = Lф/L0 называется коэффициентом раз­ вития трассы. По статистическим данным, его величина равна:

•для равнинной местности Kр = 1,05;

•для среднепересеченной болотистой местности Kр = 1,03…1,24;

•для сильнопересеченной местности с большим числом естественных и искусственных препятствий Kр = 1,16…1,4.

Если задан максимальный коэффициент развития трассы Kрmax, то ее предельно возможную длину можно найти как Lmax= Kрmax·L0. Таким образом, вводится жесткое ограничение на положение границы области про-

кладки Lф ≤ Lmax.

Все возможные трассы, удовлетворяющие этому условию, должны быть заключены внутри кривой, каждая точка которой удалена от начального и конечного пункта трубопровода на расстояния, дающие в сумме Lmax. Такой кривой с точки зрения геометрии является эллипс с текущими координатами K, L, M, N, O и фокусами в точках А и В, малая ось которого в принятых обозначениях равна

Из теоретически определенной области поиска сразу же исключаются заведомо нецелесообразные зоны: области, находящиеся за начальной и конечной точками трассы, территории городов, поселков, заповедников, карьеров и т. п. На рис. 18.1 они заштрихованы.

Для поиска оптимальной трассы трубопровода на ЭВМ необходимо представить все многообразие условий местности в виде цифровой модели. Для этого на карту местности наносится сетка: прямоугольная без диагоналей, прямоугольная с диагоналями или произвольная (рис. 18.2).

Рис. 18.2. Сетки, используемые при выборе трасс

Точку, в которой сходятся более двух линейных элементов сетки, называют узлом, а линию между двумя смежными узлами—дугой. Чтобы зафиксировать элементы сетки друг относительно друга, все дуги и узлы нумеруют (рис. 18.3), после чего определяют координаты узлов сетки на местности. Эта операция позволяет увязать произвольно нанесенную сетку с картой.

Рис. 18.3. Пример нумерации дуг сетки

Далее начинается самая кропотливая работа: вдоль каждой дуги определяется протяженность участков местности различных категорий. Всего по условиям и стоимости строительства выделено 79 категорий, например: 1-я—грунт песчаный без леса с низким стоянием грунтовых вод, 12-я—грунт плывунный, 32-я—переход через автомобильные и железные дороги, 35-я—орошаемые земли и т. д. Пример обработки карты местнос­ ти показан на рис. 18.4. Верхняя цифра обозначает категорию местнос­ ти, а нижняя—протяженность участка данной категории в километрах. Благодаря этой операции карта заменяется цифровой моделью местнос­ ти, которую вводят в компьютер в виде базы данных.

Рис. 18.4. Пример определения длин участков различной категории вдоль дуг. Верхние цифры обозначают номер категории участка,

нижние—длину участка данной категории в км

Далее ЭВМ просчитывает стоимость прокладки магистрального трубопровода из начальной точки в конечную по всем возможным направлениям и выбирает наилучший вариант, более других соответствующий выбранному критерию оптимальности (минимальные затраты на строительство, наименьшие металлозатраты, кратчайшие сроки сооружения трубопровода и т. д.).