База книг в электронке для ЭНН УТЭК / трубопроводы / вишневская типовые задачи

УДК 622.692.4.07(076.1) ББК 39.7Я7

В 55

Вишневская, Н. С.

Типовыезадачикпрактическим занятиямподисциплинеСиЭТС [Текст] : метод. указания к практическим занятиям по дисциплине «Сооружение и эксплуатация трубопроводных систем» для студентов специальности 080502 «Экономика и управление на предприятии (ТЭК)» и бакалавров по направлению подготовки 080500 и 080200 «Менеджмент» / Н. С. Вишневская, Д. И. Козлов. – Ухта: УГТУ, 2013. – 40 с.

Методические указания предназначены для руководства при выполнении практических занятий по курсу «Сооружение и эксплуатация трубопроводных систем» для студентов специальности 080502 «Экономика и управление на предприятии (ТЭК)» и бакалавров по направлению подготовки 080500 и 080200 «Менеджмент».

Методические указания содержат типовые задачи к практическим занятиям, теоретические вопросы и варианты тестов. Содержание заданий соответствует учебному плану и рабочей учебной программе дисциплины.

Методические указания рассмотрены, одобрены и рекомендованы для издания выпускающей кафедрой ПЭМГ (протокол №8 от 21.11.12 г.).

Рецензент: Е. Д. Полубоярцев. Редактор: Н. А. Чикова.

Корректор: К. В. Коптяева. Технический редактор Л. П. Коровкина.

В методических указаниях учтены замечания рецензента и редактора.

Авторы выражают благодарность за помощь в подготовке и оформлении методических указаний студентам группы ПЭМГ-2-08 Карнович Екатерине и Тюфяковой Марине.

План 2012 г., позиция 111.

Подписано в печать 31.01.2013 г. Компьютерный набор. Объем 40 с. Тираж 100 экз. Заказ №271.

©Ухтинский государственный технический университет, 2013 169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, 13.

Типография УГТУ.

169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, 13.

ГЛОССАРИЙ Подводящие трубопроводы связывают источники нефти (промысловый

нефтесборный пункт) с головной нефтеперекачивающей станцией.

Головная нефтеперекачивающая станция магистрального нефтепро-

вода обеспечивает прием нефти и подготовку и закачку ее в трубопровод.

Промежуточная нефтеперекачивающая станция предназначена для поддержания необходимого давления в магистральном нефтепроводе в процессе перекачки.

Клинейным сооружениям магистрального нефтепровода относятся:

•трубопровод, который в зависимости от условий прокладки (геологических и климатических) прокладывается в подземном (в траншее), наземном (в насыпи) либо в надземном (на опорах) вариантах;

•линейная запорная арматура, предназначенная для перекрытия участков нефтепровода при авариях и ремонте;

•переходы через естественные и искусственные препятствия;

•узлы пуска и приема средств очистки и диагностики (СОД), предназначенные для очистки внутренней поверхности трубопровода в процессе эксплуатации, а также для запуска и приема внутритрубных инспекционных снарядов;

•станции ЭХЗ (катодной, дренажной) защиты трубопровода;

•линии связи и электропередачи. Нарушение связи приводит, как правило, к остановке перекачки. Линия электропередачи (ЛЭП) предназначена для питания вспомогательных систем и станций катодной защиты;

•вдольтрассовые дороги, аварийно-восстановительные пункты (АВП), дома линейных ремонтеров, вертолетные площадки.

Профиль трассы – это графическое изображение рельефа местности вдоль оси трубопровода.

Величина пропускной способности нефтепровода, указанная в задании на проектирование, используется при определении расчетной часовой производительности трубопровода.

Рабочее давление – наибольшее избыточное давление, при котором обеспечивается заданныйрежимэксплуатации арматуры идеталей трубопровода.

Гидравлический уклон – потери напора на трение, отнесенные к единице длины трубопровода.

3

ВВЕДЕНИЕ

Действующая в настоящее время в Российской Федерации система газопроводов и нефтепроводов сложилась в 60-80 гг. XX в. Общая длина магистральных, распределительных и промысловых трубопроводов достигает 1 миллиона километров. По трубопроводам транспортируется 100% добываемого газа, 95% нефти и около50% производимойпродукциинефтепереработки.

Топливно-энергетический комплекс является важнейшей частью реального сектора экономики России. Он играет ключевую роль не только в энергообеспечении страны, но и в формировании доходов государственного бюджета. ТЭК обеспечивает до 30% всех доходов консолидированного бюджета и около 30% промышленного производства страны. На его долю приходится 45% экспортных валютных поступлений. Словом, оттого, насколько успешно функционирует ТЭК страны, в значительной степени зависит экономическое благополучие, энергетическая и национальная безопасность России.

Важную роль в топливно-энергетической безопасности страны играет трубопроводный транспорт жидких и газообразных углеводородов, без которых немыслимо жизнеобеспечение населения и нормальное функционирование хозяйственного комплекса.

Устойчивое функционирование, динамичное развитие сбалансированной национальной системы трубопроводного транспорта является необходимым условием стабилизации и подъема экономики, обеспечения целостности страны, повышения уровня жизни населения.

Роль национального трубопроводного транспорта еще более повышается в условиях глобализации мировой экономики, приводящей к расширению межгосударственных хозяйственных связей. Действующие и перспективные трубопроводные системы нефти и газа России в силу выигрышного расположения на Евроазиатском континенте смогут оказывать серьезное влияние на геополитическое развитие энергетического рынка.

Трубопроводный транспорт углеводородов в России – сложная техническая система (СТС) с мощным энергетическим потенциалом. В нее входят установки подготовки газа, нефти к дальнейшему транспорту, промысловые, магистральные и распределительные трубопроводы, компрессорные и насосные станции, резервуарные парки, подземные хранилища, морские терминалы. Общая протяженность магистральных, промысловых и распределительных трубопроводов составляет более 1 млн км.

4

Трубопроводные магистрали по грузообороту занимают 2-е место после железных дорог. Природный газ, нефть и нефтепродукты, помимо внутренних потребителей, поставляют по трубопроводам в 25 стран СНГ, Балтии и Европы.

Энергетическая безопасность ряда европейских стран напрямую связана со снабжением нефтью и газом из России. Экспорт нефти из России в 2002 г. составил 186,4 млн тонн, природного газа – 170,9 млрд м3. В самой России природный газ фактически стал монотопливом, превысив критический уровень энергетической безопасности страны (более 50% производства первичных энергоносителей и 68,3% котельно-печного топлива).

Все это свидетельствует о большом значении и ответственности трубопроводного транспорта в бесперебойном снабжении природным газом, нефтью и нефтепродуктами отечественных и зарубежных потребителей.

Трубопроводные системы уже в настоящее время покрывают 35% территории России, на которой проживает 60% населения. В густонаселенной европейской части 2,8 тыс. зданий и сооружений находятся на минимально допустимом расстоянии от магистральных трубопроводов, 15 тыс. раз магистрали пересекают шоссейные и ж/ дороги, 2 тыс. раз реки, каналы, озера.

Основные фонды трубопроводного транспорта, как и вся техносфера, стареют, магистрали деградируют со всевозрастающей скоростью. Главные системы нефте- и газопроводов были построены в 1960-1990 гг. 35% газопроводов по протяженности работают 20 лет и 15% – более 30 лет. Нефтепроводы имеют большой срок службы: 75% нефтепроводов работают более 20 лет и 37% – более 30 лет. Более 34% продуктопроводов построено 30 лет назад. Продлить срок службы трубопроводных систем – важнейшая задача.

В настоящее время в эксплуатации на газотранспортных и газодобывающих предприятиях ОАО «Газпром» находятся 734 компрессорных цеха (КЦ).

Эксплуатация ГРС и контроль за их работой попадают под действие ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». Газпром (по состоянию на 1 января 2000 г.) эксплуатирует 3587 газораспределительных станций. Общая проектная производительность ГРС – 1 451,16 млрд н. м3/год, фактическая производительность – 419,37 млрд н. м3/год, т. е. загрузка ГРС в среднем составляет около 29%, что свидетельствует о крайне неэффективном использовании мощностей по распределению газа.

На эксплуатации ГРС занято 6320 операторов, что свидетельствует об отсутствии на многих станциях средств автоматизации и телемеханизации.

Срок эксплуатации газораспределительных станций указан в таблице 1.

5

Таблица 1 – Срок эксплуатации газораспределительных станций (ГРС)

Надежный трубопроводный транспорт нефти имеет большое значение для реализации экономического потенциала России и обеспечения нормальной деятельности нефтяных компаний.

Доставка 95% добываемой в стране нефти на нефтеперерабатывающие заводы и на экспорт осуществляется по единой системе нефтепроводов. Общероссийская система магистральных нефтепроводов (МН) Акционерной Компании по транспорту нефти «Транснефть» (ОАО «АК «Транснефть») является важнейшей составной частью топливно-энергетического комплекса России и наиболее экономичным видом транспорта нефти. В состав холдинга «Транснефть» входят 11 дочерних трубопроводных предприятий, занимающихся непосредственно транспортировкой нефти, сервисные предприятия, проектный институт и обслуживающие организации.

Система магистральных нефтепроводов диаметром от 530 мм до 1220 мм – единое подземное инженерно-техническое сооружение, соединяющее районы добычи нефти с центрами переработки, экспортными наливными терминалами и зарубежными нефтяными магистралями. Эта система раскинулась от Байкала до западных границ страны и от полярного круга до Черного моря. Российские нефтепроводные системы имеют продолжение в СНГ и странах Восточной Европы.

6

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 1

1.1. РАСЧЕТ ОБЪЕМА ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ ПРИ СООРУЖЕНИИ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ

Земляные работы относят к наиболее тяжелым и трудоемким видам строительных работ, выполняемых в сложных условиях, и в значительной степени зависят от природно-климатических факторов. Поэтому одной из задач, стоящих перед строителями, является разработка и реализация технологий, способствующих сокращению объемов работ на строительной площадке.

При строительстве трубопроводов земляные работы состоят из следующих процессов:

•разработка земляных сооружений;

•планировка, уплотнение и обратная засыпка;

•рекультивация (восстановление нарушенных земель).

Результат разработки грунта – земляное сооружение, представляющее собой инженерное сооружение, устраиваемое из грунта в грунтовом массиве или возводимое на поверхности грунта. Земляные сооружения разделяют:

-по отношению к поверхности грунта – выемки, насыпи, подземные вы-

работки, обратные засыпки;

-по сроку службы – постоянные и временные;

-по функциональному назначению – котлованы, траншеи, ямы, скважины,

отвалы, плотины, дамбы, дорожные полотна, туннели, планировочные площадки, выработки;

-по геометрическим параметрам и пространственной форме – глубо-

кие, мелкие, протяженные, сосредоточенные, простые, сложные и т. д. Характерные типы земляных сооружений представлены на рисунке 1.

К постоянным относятся сооружения, предназначенные для долгосрочной эксплуатации – земляные плотины, каналы, полотно рельсовых и безрельсовых дорог, выемки и насыпи, возводимые при планировке. К временным земляным сооружениям относят выемки, отрываемые при возведении фундаментов жилых и промышленных зданий, мостов, плотин, траншеи для прокладки водопроводных, канализационных, газовых и других сетей, насыпи для временных дорог и запруд. Каждое земляное сооружение должно быть устойчивым, прочным и защищенным от размыва водой.

7

Рисунок 1 – Виды земляных сооружений

I – поперечный профиль выемок: а – траншея прямоугольного профиля; б – котлован (траншея) трапецеидальной формы; в – профиль постоянной выемки; 1 – бровка траншеи;

2– откос; 3 – берма; 4 – основание откоса; 5 – дно откоса; 6 – банкет; 7 – нагорная канава; II – сечение подземных выработок: г – круглое, д – прямоугольное; III – профили насыпи:

е– временнойнасыпи; ж– постоянной; IV – обратнаязасыпка: з– пазухкотлована; и– траншеи

Выемки шириной более 3 м называют котлованами, более узкие выемки для ленточных фундаментов или сетей коммуникаций – траншеями, выемки под отдельно строящие фундаменты или столбы – ямами. Эти сооружения имеют дно и боковые поверхности, наклонные откосы или вертикальные стенки. Выемки, разрабатываемые для добычи недостающего для строительства грунта, называют резервами; насыпи, в которые осуществляют отсыпку излишнего грунта, – кавальерами, или отвалами. Места для отсыпки строительного и другого мусора называют свалками, а места, где осуществляют разработку песка, щебня и других строительных материалов, – карьерами. Выемки, закрытые с поверхности земли и устраиваемые для прокладки транспортных и коммуникационных туннелей, называют подземными выработками. Выемки имеют дно и наклонные откосы, после устройства подземных сооружений (или подземной части сооружений) выполняется обратная засыпка пазух – заполнение грунтом пространства между сооружением и откосами котлована.

Параметры земляных сооружений, применяемых при строительстве магистральных трубопроводов (ширина траншеи по низу и по верху, глубина траншеи, откосы, сечения насыпи, высота насыпи и крутизна откосов),

8

устанавливается по СНиП 2.05.06.-85* и зависит от наружного диаметра трубы, способа его закрепления, рельефа местности, грунтовых условий.

Профиль траншеи может быть прямоугольным или трапецеидальным. Выбор профиля зависит от вида грунта, глубины траншеи и типа применяемых землеройных машин.

1.1.1. Выбор технологии производства земляных работ и землеройной техники

Произвести расчет объема земляных работ при сооружении трубопроводных систем и выбрать землеройную технику и комплект машин для транспортировки грунта. Исходные данные представлены в таблице 2.

впесчаных барханах, считая от отметок межбарханных оснований………..1,0

вскальных грунтах, болотистой местности при отсутствии проезда

при пересечении оросительных и осушительных каналов…………………..1,1 Ширину траншеи по низу следует назначать не менее:

Dн + 300 мм – для трубопроводов диаметром до 700 мм;

1,5 Dн – для трубопроводов диаметром 700 мм и более.

При диаметрах трубопроводов 1200 и 1400 мм и при траншеях с откосом свыше 1:0,5 ширину траншеи понизу допускается уменьшать до величины Dн +500 мм, где Dн – условный диаметр трубопровода.

9

При балластировке трубопроводов грузами ширину траншеи следует назначать из условия обеспечения расстояния между грузом и стенкой траншеи не менее 0,2 м или 2.2 Dн.

На участке трассы с резко пересеченным рельефом местности, а также в заболоченных местах допускается укладка трубопроводов в специально возводимые земляные насыпи, выполняемые с тщательным послойным уплотнением и поверхностным закреплением грунта. При пересечении водотоков в теле насыпей должны быть предусмотрены водопропускные отверстия.

B1

B2

Рисунок 2 – Параметры траншеи

Крутизна откосов траншей под трубопровод и котлованов под трубопроводную арматуру принимается по СНиП.

Крутизна откоса – отношение глубины (Н) траншеи к проекции образующей стенки на горизонтальную плоскость.

Глубину траншеи устанавливают из условий предохранения трубопровода от механических повреждений при переезде через него автотранспорта, строительных и сельскохозяйственных машин и назначают равной: для трубопроводов диаметром Dн до 1000 м – Dн + 0,8 м; для трубопроводов диаметром 1000 м и более Dн +1 м.

Методы разработки грунтов определяют в зависимости от параметров земляного сооружения и объемов работ, геотехнических характеристик грунтов, классификации грунтов по трудности разработки, местных условий строительства, наличия землеройных машин в строительных организациях. При разработке траншей с откосами объем земляных работ Vзр определяется:

Vзр = B1 +2 B2 L H ,

где В1 – ширина траншеи по верху, м;

10