1.3 Технологический процесс работы НПС

НПС «Калейкино» занимается перекачкой товарной нефти, при этом возможно два режима перекачки:

- режим с подключенной емкостью;

- режим раздельной перекачки.

Принципиальная технологическая схема изображена на рисунке 1.

При режиме с подключенной емкостью резервуар подключен и на прием и на откачку, таким образом, часть потока непосредственно из трубопровода идет на вход подпорной насосной станции, а излишек попадает в резервуар.

При режиме раздельной перекачки нефть собирается в резервуары, подключенные на прием, а откачка производится из других, ранее заполненных резервуаров.

Тюменская нефть, с содержанием серы 1,15%, из нефтепровода УБКУА диаметром 1020, пройдя приемную гребенку, поступает в подключенные резервуары через приемные задвижка.

Далее нефть из резервуаров, подключенных на откачку, через выходные задвижки, поступает в камере фильтров, пройдя камеру фильтров, под статическим давлением поступает на вход подпорных насосных агрегатов.

Смесь нефти от ОАО «Татнефть» и ОАО «Башнефть» с содержанием серы 3,60% поступает в подключенные резервуары через приемные задвижки. Далее нефть из резервуаров, подключенных на откачку, через коллектор третьего ряда, попадает в камере фильтров, под статическим давлением поступает на вход одного из работающих подпорных насосных агрегатов.

Смесь девонской и удмуртской нефти с содержанием серы 2,30% из резервуарного парка «Дружба-1» через камеру фильтров, также под статическим давлением поступает на вход подпорного насосного агрегата.

В камере фильтров происходит механическая очистка нефти.

Подпорные насосы соединены между собой параллельно (по этой схеме давление подпорных насосов держится на постоянном уровне, а производительность меняется в зависимости от количества работающих насосов). Подпорные насосные агрегаты создают давление подпора, необходимое для того, чтобы основной насос не работал в кавитационном режиме.

Между подпорной и основной насосными станциями находятся коммерческий узел учета нефти, где производится учет количества и определяется качество откачиваемой нефти, и трубопоршневая установка, которая используется для поверки узла учета нефти.

Нефть, пройдя узел учета, под давлением 5,5 кгс/см² поступает на вход первого по ходу магистрального насосного агрегата (МНА). Основные магистральные насосные агрегаты соединены между собой последовательно. Магистральные насосы повышают давление перекачиваемой нефти до значения 44-47 кгс/см².

Для поддержания давления на определенном уровне на выходе основной насосной имеется регулятор давления (дроссельная заслонка).

После заслонки нефть поступает в магистральный нефтепровод «Горький-3» Ш 1020.

На выходе с НПС смонтирована камера пуска скребка, предназначенная для запуска очистных устройств по нефтепроводу «Горький-3», для очистки внутренней полости магистрального нефтепровода от парафина и механических примесей.

Прием и откачка нефти производится по утвержденным технологическим картам и режимам, которые приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Карта уставок основного и вспомогательного оборудования НПС «Калейкино»

Основной частью перекачивающей насосной является насосный агрегат. Насосный агрегат состоит из центробежного насоса, приводимого во вращение электродвигателем. Рабочий орган центробежного насоса - рабочее колесо устанавливается в кольцеобразной камере переменного сечения. На валу рабочего колеса посажены криволинейные лопатки, которые при вращении насоса увлекают жидкость, заполняющую корпус насоса, и под действием центробежной силы выбрасывают ее по постепенно расширяющейся спиралевидной камере корпуса насоса в напорный патрубок.

Вследствие постоянного выбрасывания жидкости во вращающемся потоке от центра колеса насоса в этой зоне может создаться разрежение, которое непрерывно пополняется из технологического трубопровода за счет внешнего давления на приеме насоса. При снижении внешнего давления в зоне разрежения могут возникнуть пузырьки газо-воздушной смеси. Возникающие полости, заполненные парами жидкости и выделяющимся из нее воздухом, располагаются на границах соприкосновения с металлом колеса. При конденсации пара эти пузырьки лопаются, и в полость с большой скоростью поступает жидкость, создавая очень большие местные давления, приводящие к коротким интенсивным ударам (кавитации). Под действием кавитации возникает вибрация агрегата, разрушается поверхность металла. Для предотвращения кавитации на приеме насоса надо иметь некоторое избыточное давление, называемое кавитационным запасом.

Для привода насоса обычно используются электродвигатели синхронные или асинхронные. Электродвигатель насосного агрегата имеет значительную мощность, измеряемую тысячами киловатт. К обмоткам электродвигателя подводится ток высокого напряжения 6000 или 10000 В. Чтобы избежать установки промежуточных муфт, насос и приводящий его в движение электродвигатель конструируют с одинаковой частотой вращения 3000 оборотов в минуту.

На перекачивающей насосной станции обычно устанавливается четыре насосных агрегата: три из них являются рабочими, а один - резервным. Резервный агрегат может быть включен в работу при неисправности любого из рабочих агрегатов. МНА соединяются, как правило, последовательно. Жидкость с выхода первого по потоку насоса поступает на прием второго насоса и т.д. При этом одинаковый поток жидкости проходит через все насосы, т.е. они работают с одной подачей. Каждый насос увеличивает энергию потока (давление в нем), как бы добавляет к энергии, поступающей в насос жидкости, добавочную порцию. Поскольку при последовательной работе все насосы работают при одной подаче, развиваемое ими давление равномерно распределяется между всеми насосами. Поэтому при изменении давления насосной станции перераспределение напоров происходит равномерно между всеми насосами.

Для работы центробежных насосов, необходимо определенное давление на приеме насоса для предотвращения возникновения зон пониженного давления при больших скоростях движения жидкости в корпусе насоса. Значение необходимого давления на приеме (кавитационного запаса) зависит от размеров и конструкции насоса и достигает для нефтяных насосов при большой подаче до 90 м столба жидкости. Для создания такого давления применяют специальные подпорные насосы. В отличие от насосов, применяемых в магистральных насосных, подпорные насосы более тихоходные и имеют небольшой кавитационный запас. Подпорные насосы, как правило, запускаются на открытые задвижки.

Для обеспечения необходимого кавитационного запаса для подпорных насосов их необходимо устанавливать ниже минимального уровня в резервуарах. При этом требуется значительное заглубление здания подпорной насосной.

МНА обладает следующими техническими характеристиками:

- тип - НМ - 7000 - 210;

- материал - сталь;

- производительность - 7000 м³/ч;

- напор - 210 м;

- КПД - 89%;

- тип электропривода - СТД - 4000;

- мощность - 4000 кВт/ч;

- частота оборотов - 3000 об/мин;

- КПД - 96,76%.

Подпорная насосная.

Подпорная насосная сооружена на НПС «Калейкино» для обеспечения требуемого подпора к магистральным насосам и оснащена тремя подпорными насосами производительностью 3600 мі каждый.

Смазка подшипников насосных агрегатов принята кольцевая, индивидуальная. Охлаждение масла в подшипниках подпорных насосных предусматривается перекачиваемой нефтью с помощью холодильников, встроенных в масляные ванны подшипников.

Подшипники электродвигателей специального охлаждения не требуют. Подпорные насосные агрегаты обвязываются следующими трубопроводами:

- трубопроводами удаления паров нефти;

- трубопроводами отвода утечек;

- трубопроводами дренажа корпуса насосов.

Отвод паров нефти осуществляется через огневой предохранитель в атмосферу. Отвод утечек из торцевых уплотнений предусматривается в резервуар емкостью 40 мі, расположенный при насосной. Из резервуара утечки направляются насосом АХП 45/31 либо на прием в магистральную насосную, либо в резервуарный парк.

Щиты автоматики подпорных насосов и системы вентиляции устанавливаются в блочном помещении электрощитовой, расположенной в 20 м от насосных агрегатов. При этом в операторную перекачивающей насосной и в местном диспетчерском пункте (МДП) ретранслируются только общие сигналы, характеризующие работу подпорных насосных агрегатов и вспомогательного оборудования.

Подпорный насосный агрегат обладает следующими техническими характеристиками:

- тип - НМ - 3600 - 78;

- материал - чугун;

- производительность - 3600 м³/ч;

- напор - 78 м;

- КПД - 83 %;

- тип электропривода - ДС-118-44-6;

- мощность - 800 кВт/ч;

- частота оборотов - 1000 об/мин;

- КПД - 95,76 %.

Служит для сбора утечек нефти с МНА и состоит из насосов откачки утечек типа АХП 45/31 и емкости сбора утечек объемом 40 м³.

Утечки нефти с торцовых уплотнений насосов поступают в емкости сбора утечек ЕП-40.

Система утечек оснащена защитой по максимальным утечкам. Для контроля утечек МНА установлен бачок сигнализации особой конструкции. При превышении рабочего уровня нефти в бачке срабатывает защита на отключение насосного агрегата.

Предназначена для принудительной смазки подшипников качения и скольжения насосов и электродвигателей.

В качестве смазки подшипников применяется турбинное масло Т-22 или Т-30 (использование масла ТП-22С согласовывается с заводом изготовителем).

Техническая характеристика масла, применяемого в системе маслосмазки, должна соответствовать требованиям ГОСТ-32-74.

Система смазки магистральных насосных агрегатов состоит из рабочего и резервного масляного насосов, оборудованных фильтрами очистки масла, рабочего и резервного маслобаков, аккумулирующего маслобака и маслоохладителей.

Масло с основного маслобака забирается работающим маслонасосом типа НШ 40-6-18/4, проходит через маслофильтр и подается на маслоохладители, откуда поступает в аккумулирующий бак, расположенный на высоте 6..8 м от уровня пола насосной. С аккумулирующего бака масло подается к подшипникам насосного агрегата и далее возвращается в маслобак. Рабочая температура масла в общем коллекторе перед поступлением на магистральные насосные агрегаты должна находится в интервале от +35 до +55^оС, при превышении температуры масла на выходе из маслоохладителя более +55^оС, автоматически включаются дополнительные вентиляторы обдува. При низкой температуре масла допускается работа маслосистемы, минуя маслоохладители.

Давление масла перед подшипниками насоса и электродвигателя устанавливается не более 0,08 МПа и не менее 0,05 МПа. Регулирование подачи масла к каждому подшипнику осуществляется с помощью подбора дроссельных шайб, устанавливаемых на подводящих маслопроводах.

Возмущение, возникающее на одном участке нефтепровода, передается последовательно другим участкам

К источникам возмущения можно отнести включение или отключение насосных агрегатов, появление или прекращение попутного сброса или подкачки. Наиболее сильный источник возмущения в нефтепроводе, которое сопровождается максимальными перегрузками, - внезапное отключение всех агрегатов работающей насосной станции.

В зависимости от характера возмущения и возникающих при этом перегрузок применяются различные методы борьбы с возмущениями. Например, при отключении агрегата на одной из насосных станций возникает возмущение, которое, распространяясь по трубопроводу, приводит к понижению давления на входе последующей станции и к повышению давления на выходе предыдущей станции. Для устранения подобных возмущений на насосных станциях магистральных нефтепроводов устанавливают систему автоматического регулирования давления (САРД).

Если произошло отключение всей насосной станции, резко уменьшается расход станции и закрывается обратный клапан, установленный на коллекторе насосной станции. Движение нефти через остановившуюся станцию прекращается.

При этом давление на входе насосной станции быстро нарастает, а на выходе понижается по мере снижения частоты вращения рабочих колес, отключенных насосов. Такое увеличение давления на входе насосной станции вызывает возникновение крутой гидравлической волны, которая начинает распространяться со скоростью звука в направлении предыдущей станции. В направлении последующей станции с той же скоростью распространяется волна понижения давления. Величина этих возмущений столь значительна, что система регулирования давления не может с ними справиться. Для этой цели на магистральных нефтепроводах устанавливают систему защиты трубопровода от повышения давления при переходных режимах его работы [3].

На магистральных нефтепроводах при их полной загрузке практически не имеется никаких запасов ни для увеличения давления на выходе, ни для уменьшения давления на приеме; давление в начале участка поддерживается на постоянном значении, равном предельно допустимому рабочему давлению, а в конце участка - равном минимально допустимому. Поэтому для обеспечения возможности непрерывной и безопасной работы магистральных нефтепроводов необходимо плавное ограничение давлений на приеме и выходе насосных станций. Так как снижение давления на выходе и повышение давления на приеме приводят к уменьшению пропускной способности магистрального трубопровода, применение ограничений давлений на станциях, работающих в режиме «из насоса в насос», оказывается в большинстве случаев необходимым.

На нефтепроводах, работающих по схеме «из насоса в насос», параметры работы данной станции зависят от состояния всех насосных станций рассматриваемого участка.

В зависимости от числа работавших агрегатов на всем участке, его протяженности и диаметра снижение пропускной способности будет различным и может достигать 20-30% от первоначальной. Плавное ограничение давлений на НПС «Калейкино» происходит дросселированием потока.

Для большей гибкости обеспечения ремонтов, в схему включены две параллельно установленные заслонки, работающие совместно.

По технологической схеме нефть из трубопровода поступает в фильтры-грязеуловители, которые удерживают остатки от строительного мусора, грунта, камней. На рассматриваемой НПС используются фильтры-грязеуловители диаметром 700 мм. Фильтрующая сетка изготовлена из просечно-вытяжной стали. На каждом фильтре-грязеуловителе измеряется перепад давления. По максимальному дифференциальному давлению объект отсекается и подвергается чистке.