Промышленная безопасность в системе магистральных нефтепроводов - Ямуров Н.Р.
ISBN 5-94218-006-7
Скачать (прямая ссылка):
Теория гидравлического удара была разработана Н. Е. Жуковским. Формула определения прироста давления (АР) при появлении гидравлического удара имеет вид
где р — плотнос ть жидкости, с —скорость распространения ударной волны, Av — изменение средней скорости перекачиваемой жидкости.
где Л’д, F. — модуль упругости жидкости и металла труб, соответственно, D — внутренний диаметр трубы, d— толщина стенки трубы.
Чем меньше Av и Eq и чем больше отношение Л)/8, тем меньше величина гидравлического удара.
При распространении ударной волны по трубопроводу величина АР постепенно уменьшается вследствие трения жидкости о стенки трубы.
Причинами возникновения гидравлического удара в МНП могут послужить операции пуска и отключения насосного агрегата, изменения степени открытия задвижек, включения и отключения отводов и незапланированное закрытие линейных задвижек, вследствие сбоя в автоматическом системе управления или ошибок персонала.
Такие «броски» давления приводят к перегрузкам, а при внезапных остановках даже к разрыву трубопровода до того момента, когда волна повышенного давления достигнет предыду щей перекачивающей станции и на ней сработает система защиты по давлению, отключающая магистральные насосы.
Для того чтобы избежать этих нежелательных перегрузок трубопровода создают встречную волну пониженного давления от предыдущей перекачивающей станции путем отключения одного или нескольких насосных агрегатов Тогда при встрече волн повышенного и пониженного давления в трубопроводе они взаимно гасятся. Другим мероприятием, способствующим устранению аварийной ситуации, является гашение полны повышенного давления на месте возникновения или осуществление эффективного снижения крутизны се фронта.
Система создания встречной волны пониженного давления гак называемая система «Волна» была впервые применена на отдельных участках нефтепровода «Дружба» и включает следующие элементы:
а) устройство для формирования аварийного сигнала при возникновении опасных возмущений давления;
АР - р ¦ с ¦ Av ,
0,5
б) линию связи с предыдущей и последующей перекачивающими станциями,
в) устройство для отключения одного или нескольких насосных агрегатов при поступлении аварийного сигнала.
Использование системы создания волны пониженного давления требует четкого управляющего воздействия персонала на предыдущей перекачивающей станции, где надо быстро определить число отключаемых насосных агрегатов, спрогнозировать и проконтролировать изменение пропускной способности нефтепровода на этой и других станциях, что не всегда удаегся из-за недостаточной надежности линии связи и помех при передаче аварийного сигнала.
Поэтому для осуществления операции гашения волны повышенною давления на месте ее возникновения намного более предпочтительно использование системы сглаживания волн давления. Она позволяо исключать возникающие перегрузки намного быстрее и надежнее С этой целью применяют способ автоматического сброса части потока нефти и резервуар, основанный на использовании регуляторов скорости роста давления, названной системой сглаживания волны давления. В качестве автоматического устройства для сброса нефти в этой системе задействованы шланговые клапаны типа «Флекс-Фло».
Схема устройства защиты от перегрузок давления, используемой н системе сглаживания волны давления, представлена на рис. 1.5.
Рис 1.5 Схема устройства сброса давления:
I -- приемный чрубоиронод перекачивающей станции, 2 — шланговые клапаны, 3 безнапорная емкость, 4 — бак, 5 — баки-аккумуляторы, 6 игольчатые вентили, 7 трубопровод подачи воздуха, 8 дренажная линия
К трубопроводу на приеме перекачивающей станции (1) подключаются входные патрубки шланговых клапанов (2), а выходные патрубки клапанов подсоединяются к трубопроводу, по которому нефть сбрасывается в безнапорную емкость (5). Давление на приеме станции контролируется через систему, включающую большой бак (4) емкостью 1—1,5 м\ несколько баков-аккумуляторов (5) емкостью 0,2 м~ и соединительные линии, связывающие их между собой и с надмембранной полостью шлангового клапана. В баках-аккумуляторах установлена тонкая мембрана, разделяющая воздух и жидкую фазу, которую образует антифриз. Антифризом также заполнена нижняя жидкая фаза большого бака Остальной объем большого бака и соединительная линия до магистрального трубопровода заполнены нефтью.
Игольчатые клапаны (6) установленные на линиях, соединяющих большой бак с баками-аккумуляторами, выполняют функцию дросселя.
Система заполняется воздухом и антифризом так, чтобы при давлении на приеме трубопровода перекачивающей станции, превышающего рабочее давление на 0,1-0,2 МПа, уровень антифриза в большом баке и баках-аккумуляторах устанавливался в их средней части. Повышение давления нефти в трубопроводе на приеме станции ведет к такому же повышению давления во всей системе, включая надмембранную полость шлангового клапана.
Воздух, заполняющей объем между мембраной шлангового клапана и мембраной бака-аккумулятора, сжимается и занимает меньший объем. Освободившийся объем бака-аккумулятора заполняется антифризом, уровень которого в большом баке в этот же момент понижается. Объем большого бака заполняется нефтью за счет попадания ее из нефтепровода.
