Дипломный проект - частотно-регулируемый электропривод магистрального насоса на нефтеперекачивающей станции - файл n1.docx

Дипломный проект - частотно-регулируемый электропривод магистрального насоса на нефтеперекачивающей станции
скачать (2278.2 kb.)
Доступные файлы (20):
n1.docx112kb.29.05.2008 19:05скачать
n2.doc215kb.29.05.2008 19:09скачать
n3.docx217kb.29.05.2008 18:46скачать
n4.docx139kb.30.05.2008 00:51скачать
n5.docx74kb.30.05.2008 00:53скачать
n6.docx80kb.30.05.2008 04:33скачать
n7.docx31kb.30.05.2008 03:47скачать
n8.docx62kb.30.05.2008 01:07скачать
n9.docx18kb.29.05.2008 18:57скачать
n10.docx15kb.30.05.2008 01:07скачать
n11.docx15kb.30.05.2008 00:37скачать
n12.docx57kb.30.05.2008 01:25скачать
n13.docx924kb.29.05.2008 20:30скачать
n14.dwg
n15.docx14kb.30.05.2008 15:06скачать
n16.docx19kb.30.05.2008 04:51скачать
n17.docx22kb.29.05.2008 20:31скачать
n18.docx15kb.29.05.2008 17:02скачать
n19.doc363kb.29.05.2008 20:31скачать
n20.docx13kb.30.05.2008 15:02скачать

n1.docx

1 Описание технологического процесса

1.1 Состав сооружений магистральных нефтепроводов

Магистральные трубопроводы - это капитальные инженерные сооружения, рассчитанные на длительный срок эксплуатации и предназначенные для бесперебойной транспортировки на значительные расстояния нефтепродуктов от мест их добычи, забора (начальная точка трубопровода) к местам потребления (конечная точка). В состав магистральных трубопроводов входят:

- нефтеперекачивающие станции (НПС);

- емкости для хранения нефтепродуктов;

- линейная часть трубопровода с ответвлениями и лупингами,

запорной арматурой, переходами через естественные и искусственные препятствия, узлами подключения НПС и т.д.;

- линии электропередачи, установки электрохимической защиты (ЭХЗ);

- противопожарные средства, противоэрозионные и защитные сооружения трубопроводов;

- постоянные дороги и вертолетные площадки, расположенные вдоль
трассы трубопровода, и подъезды к ним, опознавательные и сигнальные знаки и т. д.

НПС - это сложный комплекс инженерных сооружений, предназначенных для обеспечения перекачки заданного количества нефти или нефтепродуктов. НПС магистральных трубопроводов подразделяют на головные и промежуточные.

Головная НПС располагается вблизи нефтяных сборных промыслов или нефтеперерабатывающих заводов и предназначается для приема нефти или нефтепродуктов и для обеспечения их дальнейшей перекачки по трубопроводу.

Головные НПС являются наиболее ответственной частью всего комплекса магистрального трубопровода и во многом определяют его работу в целом. На них выполняют следующие основные технологические операции: прием и учет нефти или нефтепродуктов, закачку их в резервуарный парк для краткосрочного хранения, откачку нефти или нефтепродуктов в трубопровод; прием, запуск очистных, разделительных и диагностических устройств. Кроме того, производят внутристанционные перекачки (перекачку из резервуара в резервуар, перекачку при зачистке резервуаров и т. д.). На головных станциях можно производить подкачку нефти или нефтепродуктов с других источников поступления, например с других трубопроводов.

Промежуточные НПС предназначены для повышения давления перекачиваемой жидкости в трубопроводе, и их размещают по трассе согласно гидравлическому расчету. Они имеют в своем составе в основном те же объекты, что головные перекачивающие станции, но вместимость их резервуаров значительно ниже, либо они отсутствуют (в зависимости от принятой схемы перекачки).

Перекачивающие станции (ПС) магистрального нефтепровода относятся к сложным и энергоемким объектам. Доля затрат энергии на перекачку составляет порядка 25 - 30% от годовых эксплуатационных расходов. При отсутствии перекачивающих агрегатов с регулируемой частотой вращения ротора насоса эксплуатация нефтепровода может происходить на различных режимах, смена которых происходит при изменении вариантов включения насосов и перекачивающих станций.

1.2 Регулирование режимов работы нефтепродуктопровода

Режимы работы нефтепровода определяются подачей и напором насосов ПС в рассматриваемый момент времени, которые характеризуются условиями материального и энергетического баланса перекачивающих станций и трубопровода. Любое нарушение баланса приводит к изменению режима работы и обуславливает необходимость регулирования [3].

Изменение количества работающих насосов.Этот метод применяется при необходимости изменения расхода в нефтепроводе. Однако результат зависит не только от схемы соединения насосов, но и вида характеристики трубопровода (рисунок 1.1).

c:\documents and settings\михаил\рабочий стол\мам ртип.bmp

Рисунок 1.1 – Совмещенная характеристика трубопровода и ПС при регулировании изменением числа и схемы включения насосов

1 - характеристика насоса; 2 - напорная характеристика ПС при последовательном соединении насосов; 3 - напорная характеристика ПС при параллельном соединении насосов; 4, 5 -характеристика трубопровода; 6 - ?-Q характеристика насоса при последовательном соединении; 7 - ?-Q характеристика насоса при параллельном соединении

Рассмотрим в качестве примера параллельное и последовательное соединение двух одинаковых центробежных насосов при работе их на трубопровод с различным гидравлическим сопротивлением.

Как видно из графических построений (рисунок 1.1), последовательное соединение насосов целесообразно при работе на трубопровод с крутой характеристикой. При этом насосы работают с большей, чем при параллельном соединении, подачей (QB>QC), a также с более высоким суммарным напором и коэффициентом полезного действия. Параллельное соединение насосов более предпочтительно при работе на трубопровод с пологой характеристикой (QF>QE, HF>HE, ?F>?E) [1].
Метод дросселирования.

Метод дросселирования на практике применяется сравнительно часто, хотя и не является экономичным. Он основан на частичном перекрытии потока нефти, на выходе из насосной станции, то есть на введении дополнительного гидравлического сопротивления. При этом рабочая точка из положения А1, смещается в сторону уменьшения расхода в точку А2 (рисунок 1.2).

c:\documents and settings\михаил\рабочий стол\2.bmp

Рисунок 1.2 – Совмещенная характеристика ПС и трубопровода при регулировании дросселированием и байпасированием

Целесообразность применения метода можно характеризовать величиной к.п.д. дросселирования ?др.:
, (1.1)
где hдр.- дросселируемый напор.

С увеличением значения дросселируемого напора значение ?др. уменьшается. Полный к. п. д. насоса (ПС) определяется выражением:
?=?2·?др., (1.2)

где ?2 – к.п.д. насоса после дросселирования.

Метод дросселирования уместно применять для насосов, имеющих пологую напорную характеристику. При этом потери энергии на дросселирование не должны превышать 2% энергозатрат на перекачку.

Изменение частоты вращения вала насоса.

Это прогрессивный и экономичный метод регулирования. Применение плавного регулирования частоты вращения роторов насосов на ПС магистральных нефтепроводов облегчает синхронизацию работы станций, позволяет полностью исключить обточку рабочих колес, применение сменных роторов, а также избежать гидравлических ударов в нефтепроводе. При этом сокращается время запуска и остановки насосных агрегатов. Однако, в силу технических причин, этот способ регулирования пока не нашел широкого распространения.

Метод изменения частоты вращения основан на теории подобия
(1.3)
где Q1,H1 и N2 – подача, напор и потребляемая мощность, соответствующая частоте вращения рабочего колеса n1;

Q2, H2 и N2 – то же при частоте вращения рабочего колеса n2.

При уменьшении частоты вращения характеристика насоса изменится и рабочая точка сместится из положения А1 в А2 (рисунок 1.3).

В соответствии с (1.1) при пересчете характеристик насоса с частоты вращения , на частоту , получим следующие соотношения:
(1.4)
Изменение частоты вращения вала насоса возможно в следующих случаях:

c:\documents and settings\михаил\рабочий стол\3.bmp

Рисунок 1.3 – Совмещенная характеристика нефтепровода и насоса при изменении частоты вращения вала

- применение двигателей с изменяемой частотой вращения;

- установка на валу насосов муфт с регулируемым коэффициентом
проскальзывания (гидравлических или электромагнитных);

- применение преобразователей частоты тока при одновременном
изменении напряжения питания электродвигателей.

Следует отметить, что изменять частоту вращения в широких пределах нельзя, так как при этом существенно уменьшается к. п. д. насосов [1].
1.3 Анализ технологических режимов работы магистрального

нефтепродуктопровода «Уфа – Западное направление»
В дипломном проекте предлагается использовать ЧРЭП на НПС, так как снижается потребляемая мощность при регулировании производительности магистрального насоса, а также весьма значителен и ресурсосберегающий эффект, определяемый снижением утечек и нагрузок на элементы агрегата, исключением гидравлических ударов в системе. Несмотря на столь очевидные достоинства ЧРЭП, подтвержденные опытом работы в коммунальном хозяйстве и на промышленных предприятиях, до недавнего времени оставался нерешенным вопрос внедрения регулируемых электроприводов на НПС магистральных нефтепроводов.

Участок «Черкассы - Прибой» является эксплуатационным участком МНПП «Уфа – Западное направление». Длина участка составляет 580,2 км [4].

В состав эксплуатационного участка «Черкассы - Прибой» входят: ЛПДС «Черкассы», ЛПДС «Языково», ЛПДС «Субханкулово», ЛПДС «Тюрино», ЛПДС «Георгиевка», ЛПДС «Прибой».

Схематичное расположение станций по трассе приведено на рисунке 1.4



Рисунок 1.4 – Схематичное расположение станций по трассе МНПП

Насосное оборудование ЛПДС представлено в таблице 1.

На насосных станциях МНПП «УЗН» основные насосы обвязаны последовательно (рисунок 1.5). Такая обвязка позволяет обеспечить работу НПС при выходе в резерв любого из агрегатов.

На рассматриваемом участке головной НПС «Черкассы» регулирование режимов перекачки нефтепродуктов осуществляется посредством изменения количества работающих насосов (Приложение А).

Таблица 1 - Насосное оборудование ЛПДС

Наименование перекачивающей станции

Параметры насосных агрегатов

Основные и подпорные насосы

Электродвигатели

Тип и назначение насоса

Производи- тельность-Напор,

м3/ч-м

Тип

Номи- нальная нагрузка, А

Частота вращения- мощность,

мин-1,кВт

1

2

3

4

5

6

Черкассы

НМ1250-260 №1 основной
НМ1250-260 №2 основной
НМ1250-400 №3 основной
НМ1250-400 №4 основной

14НДсН №1 подпорный
14НДсН №2 подпорный

1250/260

1250/260

1250/400

1250/400


1260/37


1260/37


СТД-1250/2

СТД-1250/2

СТД-1600/2


4АЗМВ 1600/6000


ВАО2-315L6

ВАО2-315L6


139

139

179

182


365


365


3000/1250

3000/1250

3000/1600

3000/1600

980/200


980/200

Языково

НМ1250-260 №1 основной
НМ1250-260 №2 основной
НМ1250-260 №3 основной


1190/237

1250/240

1250/260

СТД-1250/2

СТД-1250/2


СТД-1250/2

84

84

84

3000/1250

3000/1250

3000/1250



Продолжение таблицы 1

Наименование перекачивающей станции

Параметры насосных агрегатов

Основные и подпорные насосы

Электродвигатели

Тип и назначение насоса

Производи- тельность -Напор,

м3/ч, м

Тип

Номиналь-

ная нагрузка, А

Частота вращения- мощность,

мин-1, кВт

1

2

3

4

5

6

Субханкулово



НМ1250-260 №1 основной
НМ1250-260 №2 основной

НМ1250-260 №3 основной
НМ1250-400 №4 основной


1250/260

1250/260

1250/260

1250/400

СТД-1250/2


СТД-1250/2


СТД-1250/2


4АЗМП-1600/6000

139

139

139

178

3000/1250

3000/1250

3000/1250

2980/1600

Тюрино

НМ1250-260 №1 основной
НМ1250-260 №2 основной
НМ1250-260 №3 основной
НМ1250-400 №4 основной



1250/260

1250/260

1250/260

1250/400



СТД-1250/2


СТД-1250/2


СТД-1250/2


4АЗМП- 1600/6000



139

139

139

179



3000/1250

3000/1250

3000/1250

2980/1600

Георгиевка

НМ1250-260 №1 основной
НМ1250-260 №2 основной
НМ1250-400 №3 основной


1250/260

1250/260

1250/400



СТД-1250/2


СТД-1250/2


4АЗМВ 1600/10000



84

84

109,7



3000/1250

3000/1250

3000/1600


Продолжение таблицы 1

Наименование перекачивающей станции

Параметры насосных агрегатов

Основные и подпорные насосы

Электродвигатели

Тип и назначение насоса

Производи- тельность-Напор,

м3/ч, м

Тип

Номиналь-

ная нагрузка, А

Частота вращения-мощность,

мин-1, кВт

1

2

3

4

5

6

Георгиевка

НМ 1250-400 №4 основной

1250/400

СТДП- 2000/10000

133

3000/2000




Рисунок 1.5 – Последовательная обвязка основных насосных агрегатов

Достоинством этого способа является высокая экономичность (если требуемый режим удается обеспечить без дросселирования), поскольку отсутствуют дополнительные потери при регулировании подачи, а недостатком – невозможность плавного регулирования подачи и потери на дросселирование при его использовании [3].

Для исследования режимов перекачки нефтепродуктов по МНПП «УЗН» было рассмотрено два режима работы участка нефтепровода:

- с производительностью 25 тыс.т/сут (Q1=1230 м3/ч) [4];

- с производительностью 20 тыс.т/сут 80% от первого режима

(Q2=0,8·Q1=984 м3/ч).

Для этого произведен гидравлический расчет участка нефтепровода УЗН по методике указанной в разделе 2.



Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации