Расчет оборудования заглубленной насосной станции нефтебазы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Обоснование заглубления насосной станции. Описание назначения, устройства зданий заглубленной насосной станции нефтебазы

1.2 Оборудование заглубленной насосной станции

2. Расчётная часть

2.1 Расчёт гидравлический трубопровода от насосной станции до наиболее удалённого резервуара

2.2 Расчёт механический трубопровода

2.3 Подобрать насосы и электродвигатели к насосам для обеспечения операций по перекачки нефтепродуктов

2.4 Дать экономическое обоснование подобранному оборудованию

3. Заключительная часть

3.1 Мероприятия по охране окружающей среды, проводимые на нефтебазах

Список литературы

Введение

Насосные станции - один из важнейших объектов нефтебазы - предназначаются для перекачки нефтепродуктов по внутрибазовым технологическим нефтепроводам, при их приёме (сливе), отпуске (наливе) и для всевозможных внутри складских операций. В отдельных случаях насосные станции нефтебаз перекачивают нефтепродукты по нефтепроводам на значительные расстояния потребителям или на пункты налива.

Различают стационарные и передвижные насосные станции.

К стационарным относятся все станции, в которых насосы, двигатели и другое оборудование монтируется на стационарных фундаментах и опорах и располагаются, как правило в зданиях. К передвижным относятся насосные, монтируемые на шасси автомашин и прицепов, на баржах и понтонах.

По способу устройства зданий и установке насосов различают наземные, подземные и полуподземные стационарные насосные станции. По роду перекачиваемых нефтепродуктов они делятся на насосные для темных нефтепродуктов, для светлых нефтепродуктов и смешенные.

Здания насосных станций строят в соответствии с требованиями СНиП.

Для обеспечения нормального всасывания насосов строят заглубленные станции. Хотя строить заглубленные насосные здания очень дорого; чтобы уменьшить общий размер насосной и тем удешевить стоимость здания, насосные агрегаты располагают несколько теснее, чем в наземной насосной.

Вентиляция таких станций должна быть усиленной, так как нефтяные пары и газы, тяжелее воздуха, стремятся накапливаться в нижних точках насосной. И для их удаления требуется более мощная приточно-вытяжная вентиляция и значительное время вентилирования для удаления паров нефтепродуктов.

Данный вид насосной значительно упрощает и ускоряет многие процессы при перекачке нефтепродуктов на нефтебазах, в первую очередь-это более быстрое и легкое опорожнение трубопроводов. Именно поэтому мне интересна тема данного курсового проекта, и я взял ее на рассмотрение.

1. Технологическая часть

1.1 Обоснование заглубления насосной станции. Описание назначения, устройства зданий заглубленной насосной станции нефтебазы

Насосные станции на нефтебазах предназначаются для проведения перекачек нефтепродуктов. Для этой цели они соединяются трубопроводами со всеми технологическими сооружениями: железнодорожными сливо-наливными эстакадами, резервуарным парком для хранения нефтепродуктов и устройствами отпуска.

Операции по перекачке нефтепродуктов делятся на основные, к которым относятся перекачки по приёму и отпуску нефтепродуктов, и вспомогательные, имеющие задачей зачистку вагонов-цистерн от остатков нефтепродуктов, зачистку резервуаров, опорожнение трубопроводов, внутрискладские перекачки различного характера, заполнение сифонов при самотёчном железнодорожном сливе и т. д.

Вследствие того, что высота всасывания насосов ограничена и не превосходит 5,5-6 м для центробежных насосов, насосные станции располагают так, чтобы насосы могли всасывать нефтепродукты из всех обслуживаемых станцией объектов нефтебазы. Помимо этого, условия расположения насосных станций должно быть выбрано таким образом, чтобы длина трубопроводной сети нефтебазы была наименьшей.

Насосные станции обычно располагают в наиболее низких местах нефтебазы, чтобы обеспечить опорожнение трубопроводов и подпор насосов, а если площадь нефтебазы не имеет низких мест, то насосную заглубляют в непосредственной близости от мест приёма нефтепродуктов: стационарные насосные у железнодорожных сливных эстакад. Чаще всего на нефтебазах насосные станции с этой целью строят между железнодорожными эстакадами, с одной стороны, и резервуарными парками с другой. Так как при откачке резервуаров продукт к насосам поступает в большинстве случаев с подпором, насосные станции располагают ближе к приёмным сооружениям. Здания насосных должны располагаться с соблюдением минимальных расстояний от других объектов нефтебазы.

Для приёма топлива из железнодорожных вагон-цистерн и выдачи их в железнодорожные вагоны цистерны, а также для внутрибазовых перекачек принята насосная станция по типовому проекту.

Оборудование и система трубопроводов насосной станции позволяют производить указанные операции одновременно для двух видов топлива по двум разделённым системам.

Здания насосных станций должны строятся с бесчердачнами перекрытиями из огнестойких материалов, таких как железобетонные плиты.

Расположение насосных агрегатов в зданиях насосной станции производится обычно в один ряд, вдоль одной из стен - при небольшом количестве насосов, и в два ряда - при большом их числе, при этом оставляется между рядами проход шириной в два метра. Проходы между стенами и агрегатами и между самими агрегатами должно быть не менее одного метра.

Расположение трубопроводов и арматуры в насосных станциях должно быть удобным для осмотра и обслуживания.

Полы насосных станций делают из материалов, не впитывающих нефтепродукты и обеспечивающих хорошее смывание разлитых нефтепродуктов (метлахские плитки, бетон с поверхностным железнением и др.).

В полах устраивают стоки, соединяемые с промышленной канализацией через гидравлические затворы.

Двери и окна насосных станций должны открываться наружу.

Степень огнестойкости здания зависит от категории нефтебазы и вида нефтепродукта, с которым работает насосная станция, должна бать не менее 1 часа.

Так как резервуары наземные насосная станция заглублена на расстояние ниже уровня земли.

1.2 Оборудование заглубленной насосной станции

Оборудование насосных станций состоит из:

- нефтемеханического;

- энергетического;

- грузоподъёмного;

- санитарно-технического.

К нефтемеханическому оборудованию относятся насосы, подразделяющиеся на главные, зачистные и вспомогательные, служащие для пуска главных насосов (вакуум-насосы) и для обслуживания энергетического оборудования (топливные и масляные насосы), а также контрольно-измерительная аппаратура (счётчики, манометры, вакуумметры, термометры), арматура (задвижки, вентили, фильтры, клапаны-регуляторы и др.) и трубопроводы.

В состав энергетического оборудования входят двигатели привада в действие всех видов насосов, пусковая аппаратура двигателей, генераторы для освещения насосных станций в случаях, где это необходимо, и генераторы или выпрямители, обслуживающие автоматическое управление насосной станцией.

К грузоподъёмному оборудованию относятся мостовые подъёмные краны, монорельсы с тельферами, подъёмные блоки и т.п. используемые при разборке и сборке агрегатов во время ремонта.

Санитарно-техническое оборудование состоит из оборудования отопительных и вентиляционных установок.

Для перекачки нефтепродуктов в насосных станциях устанавливаются насосы центробежного типа.

Центробежные насосы на нефтебазовом хозяйствах являются самыми распространёнными насосами, так как обладают рядом достоинств, к которым относятся: компактность, быстроходность, удобное соединение с двигателем (без промежуточных передаточных редукторов), дешевизна, простота обслуживания, отсутствие инерционных усилий, возникающих в других типах насосов во время работы, равномерная подача жидкости, возможность перекачки жидкости содержащих механические примеси, и ряд других достоинств.

Но на ряду с достоинствами центробежных насосы имеют и недостатки, мешающие ещё более широкому их применению.

Самовсасывающая способность у центробежных насосов отсутствует, и они требуют перед пуском обязательной заливки.

жидкостью всасывающего трубопровода или создания разрежения в последнем посредством специально устанавливаемых вакуум-насосов.

Высота всасывания центробежных насосов не превышает 6 метров. Эти насосы потребляют больше энергии, по сравнению с поршневыми, вследствие более низкого коэффициента полезного действия (=0,4-0,8). При увеличении вязкости перекачиваемой жидкости у насосов резко снижается производительность, напор и к.п.д.

Насосы других типов, по сравнению с указанным, имеют другие относительно меньшие масштабы применения, ограничиваемые проведением главным образом вспомогательных операций.

Выполнение вспомогательных операций по зарядке сифонов, зачистке вагонов-цистерн при перекачке светлых нефтепродуктов осуществляется центробежными насосами совместно с вакуум-насосами создающими необходимое разрежение во всасывающих линиях.

При использовании насосов для зарядки сифонов проверяется продолжительность создания требуемого разрежения, исходя из производительности насоса по воздуху и общего объёма воздуха, подлежащего удалению из системы трубопроводов.

Внутрискладские перекачки нефтепродуктов, зачистка резервуаров и трубопроводов производится обычно как основными грузовыми, так и вспомогательными насосами.

При определении количества насосов, необходимых для установки в насосной станции, исходят из возможности совмещения отдельных операций, сортности нефтепродуктов, производительности отдельных агрегатов.

Двигатели для насосных станций применяются электрические.

Электродвигатели малой и средней мощности применяются главным образом асинхронные, с короткозамкнутым ротором и с контактными кольцами. Такие двигатели сравнительно дешевы, и пуск их отличается простотой; он может производиться на расстоянии при помощи кнопок, магнитных и других пускателей.

Синхронные электродвигатели находят применение насосных станциях большой мощности, так как они работают устойчивее асинхронных и имеют лучший коэффициент мощности, не зависящий от номинального числа оборотов электродвигателя.

Электродвигатели не выдерживают длительной перегрузки, которая может возникать от различных причин; поэтому они должны обладать некоторым запасом мощности.

В насосной станции размещены основные задвижки у насосов, а все остальные, необходимые для управления перекачками, вынесены в помещение управления задвижками.

Расположение трубопроводов и арматуры в насосных станциях должно быть удобным для осмотра и обслуживания; трубопроводы обычно прокладываются в каналах в полу насосной, перекрываемых сверху съёмными крышками из стали покрытой резиновыми ковриками.

Основные грузовые насосы и трубопроводы разделены на группы, закреплённые за перекачкой сортов нефтепродуктов.

2. Расчётная часть

2.1 Расчёт гидравлический трубопровода от насосной станции до наиболее удалённого резервуара

Цель расчёта сводится к определению диаметра трубопровода и определение потерь напора.

Исходные данные

- количество цистерн 28 штук;

- ёмкость цистерны ;

- вязкость нефтепродукта ;

- плотность ;

- длину принимаю 657 м.

Расчётная схема: 1-насосная станция; 2-задвижка; 3-обратный клапан; 4-предохранительный клапан; 5-линзовый компенсатор; 6-хлопушка; 7-резервуар.

1. Объёмная производительность трубопровода секундная.

Обработка маршрута составляет два часа. Это время распределяется: 0,5 часа вспомогательные операции (проверка номеров вагон цистерн их вскрытие, замер уровня нефтепродукта, и подсчёт его) и на технологию слива 1,5 часа.

, (1)

где V- объём нефтепродукта;

t - время слива.

.

2. Определяю ориентировочный внутренний диаметр:

[5] (2)

где н - скорость движения принимаю из таблицы в зависимости от вязкости н=2,5.

.

В соответствии с таблицей принимаю ближайший стандартный диаметр трубы равный Толщина стеки принимаю , потому что трубы такого диаметра с меньшей толщиной стенки не выпускаются.

3. Определяю внутренний диаметр трубопровода:

[5](3)

.

4. Определяю действительную скорость нефтепродукта:

[5](4)

.

5. Определяю режим движения жидкости:

[5](5)

где х - вязкость нефтепродукта

Вывод: Режим течения турбулентный.

6. Определяю коэффициент гидравлического сопротивления:

. [5](6)

.

7. Определяю линейные потери:

[5](7)

.

8. Определяю местные потери напора:

1. Вход в хлопушку - - 1 шт.

2. Задвижка - - 3 шт.

3. Компенсатор линзовый - - 2 шт.

4. Колено - - 6 шт.

5. Клапан предохранительный - - 1 шт.

6. Клапан обратный - - 1 шт.

.

[4](8)

.

[4](9)

.

2.2 Расчёт механический трубопровода

Механический расчёт трубопроводов позволяет выявить необходимую толщину стенки трубопровода и обеспечить прочность сварных стыков между трубами.

1. Толщина стенки трубопровода определяется:

[5](1)

где - допустимое нормативное сопротивление, принимаю сталь Ст. 3 =2400 ;

- коэффициент перегрузки, учитывающий возможность повышение эксплуатационного давления =1,1;

- коэффициент однородности металла, учитывающий возможные отклонения качества металла труб и их основных размеров от стандартных =0,9;

m - коэффициент условия работы трубопровода равный m=0,9;

P - максимальное расчётное давление P=16.

.

2. Определяю напряжения, возникающее от внутреннего давления:

[5](2)

.

[5](3)

.

[5](4)

3. Определяю напряжения связанные с изменением температуры трубопровода.

[5](5)

где - коэффициент линейного расширения металла равный 0,000011.

E - модуль упругости равный .

- начальная температура трубопровода равная 10 .

- конечная температура трубопровода равная 15 .

.

4. Определяю напряжения возникающие при укладке трубопровода:

[5](6)

где R - радиус кривой, по которой изогнута ось трубопровода. Принимается не менее 1000 диаметров =>R=1000·39,7=39700 см.

.

5. Выясняем максимальное значение напряжений для проведения проверочного расчёта.

.

, (7)

у_о=441 кгс/см².

у_о=115,5 кгс/см².

у_о=1050 кгс/см².

.

Уу_о=441+115,5+1050=1606,5 кгс/см².

6. Осевые напряжения имеют максимальные значения и по ним, проводим проверочный расчёт.

У (8)

1764?0,9·0,9·2400.

1764<2400.

Вывод: Проверочный расчёт на толщину стенки показал, что условия механической прочности выполняются.

2.3 Подобрать насосы и электродвигатели к насосам для обеспечения операций по перекачки нефтепродуктов

Необходимо слить 28 вагон цистерн вместимостью каждой и перекачать в резервуар.

Перекачиваемая жидкость ДТ с вязкостью и плотностью . оборудование заглубленная насосная нефтепродукт

Выбор того или иного типа насосов определяется:

1. Параметрами и характером перекачиваемой жидкости;

2. Количеством перекачиваемой жидкости в единицу времени;

3. Потребным напором;

4. Требуемой высотой всасывания и самовсасывающей способностью наосов.

Часовая производительность равняется:

, (1)

.

Выбираю марку насоса по таблице.

Марка	Характеристика	Диаметры патрубков насоса	Вес насоса, кг
	Подача,	Напор, м	Число оборотов	Мощность на валу, кВт
1. 8НДвН	540-720	94-67	1450	180-220-240		950
2. 8НДвН	400-600	42-28	960	55-75-100		950

Выбираю производительность первого насоса равной .

насоса.

Выбираю производительность насоса равной .

насоса.

В первом случае требуется 3 насоса, два рабочих, соединённых параллельно и один в резерве.

Во втором случае требуется 4 насоса, три рабочих, соединённых параллельно и 1 в резерве.

Выбираю электродвигатели к подобранным насосам:

- Для первой марки насоса 8НДвН с подачей 540-720, числом оборотов 1450 об/мин, мощностью на валу 180-220-240 кВт.

Выбираю электродвигатель марки МА?36?62/4, N=250кВт, n=1485 об/мин.

- Для второй марки насоса 8НДвН с подачей 400-600, числом оборотов 960 об/мин, мощностью на валу 55-75-100 кВт.

Выбираю электродвигатель марки МА?36?51/6, N=100 кВт, n=985 об/мин.

2.4 Дать экономическое обоснование подобранному оборудованию

Выбираю из двух видов подобранных марок насосов более экономичный.

Подача первого вида насоса составляет 600, общая подача соединённых параллельно составляет 1200.

Напор столба жидкости равен 67?94 м.

Общая потребляемая мощность составляет 220·2=440 кВт.

Вес насоса составляет 950 кг. Общая масса насосов будет равна 950·3=2850 кг (2 рабочих насоса, 1 в резерве).

Подача второго вида насоса составляет 500, общая подача соединённых параллельно насосов составляет 1500.

Напор столба жидкости равен 28?42 м.

Общая потребляемая мощность составляет 75·3=225 кВт.

Вес насоса составляет 950 кг., общая масса насосов будет равна 950·4=3800 кг (3 рабочих насоса, 1 в резерве).

Судя по общему весу насосов второй вариант, будет более дорогим в сравнении с первым вариантом.

Но потребляемая мощность второго варианта насоса меньше чем первого варианта 440>225 кВт, следовательно, второй насос окупится быстрее первого.

Вывод:

В связи с тем, что насосы второй марки занимают большие габариты насосной, и требуют большие противопожарные расстояния, что влияет на габариты насосной станции. Экономически целесообразно будет выбрать насос первой марки:8НДвН с подачей 540?720

3. Заключительная часть

3.1 Мероприятия по охране окружающей среды, проводимые на нефтебазах

При эксплуатации насосной станции могут происходить утечки нефтепродуктов и попадание их в окружающую среду: в водоёмы, атмосферу, почву и т.д.

Утечки нефтепродуктов в насосной станции могут происходить через не плотности насосов, задвижек, фланцевых соединений, через торцевые уплотнения, насосов и т. д. Разливаясь по полу испаряясь, отводятся через специальные каналы в промышленную канализацию.

Попадание нефтепродуктов в атмосферу происходит в связи их испарения и удаление его через принудительную вентиляцию.

В настоящее время на нефтебазах построены очистные сооружения в комплексе с производственно ливневой канализацией.

При проектировании нефтебаз, насосные станции проектные организации строго придерживаются СНиП в части степени очистки сточных вод и выпуска их в водоёмы.

Для очистки сточных вод применяются следующие виды очистки:

-механический способ очистки;

-физико-химический;

-химический;

-биологический.

1. Механический способ очистки.

Этот способ заключается в извлечении из сточных вод нерастворимых примесей, которые при соответствующей обработке сточных вод способны всплывать или оседать. В процессе механической очистки из нефтесодержащих сточных вод выделяются нерастворимые, грубодисперсные примеси и диспергированные частицы нефтепродуктов путём их отстаивания и фильтрования. При таком методе очистки тяжелые частицы, песок и другие вещества, имеющие по сравнению со сточной водой большую плотность, выпадают на дно, а лёгкие частицы нефти и нефтепродуктов всплывают на поверхность воды.

В большинстве случаев метод механической очистки сточных вод является предварительной стадией очистки сточных вод, которые должны подвергаться последующей очистки другими способами.

Для механической очистки сточных вод применяются следующие очистные сооружения: решетки, песколовки, отстойники, нефтеловушки, флотаторы и др.

2. Физико-химический способ очистки.

Этот способ очистки сточных вод, применяется для более глубокой очистки производственных стоков, заключается во введении какого-либо вещества в очищаемую воду.

Это вещество реагент или коагулянт, вступая в химическую реакцию с находящимися в воде примесями, способствует максимальному выделению нерастворимых примесей, коллоидов и части растворенных соединений, в результате чего уменьшается концентрация загрязнений в сточной воде. Физико-химический способ позволяет значительно улучшить механическую очистку или заменить биологическую очистку.

Очистка нефтесодержащих сточных вод по физико-химическому способу осуществляется на флотационных установках, резервуарах-отстойниках, электрофлотаторах и других сооружениях.

3. Химический способ очистки.

Для химической очистки существует способы окисления загрязняющих веществ в сточных водах, которые применяются в тех случаях, когда эти вещества трудно или невозможно извлечь и разрушить другими способами.

К таким способам относятся:

-хлорирование;

-экстрагирование;

-озонирование.

Так как насосная станция перекачивает мало испаряющийся нефтепродукт, применяется приточно-вытяжная вентиляция.

Список литературы

1. С.Г. Едигаров, С.А. Бобровский., Проектирование и эксплуация нефтебаз и газохранилищ, Недра, 1973.

2. Л.Н. Глухов, П.А. Плешаков, М.В. Шульман., Сооружение и эксплуатация нефтебаз долгосрочного хранения нефтепродуктов, 1977.

3. В.И. Черникин., Проектирование, сооружение и эксплуатация нефтебаз, Гостоптехиздат, 1949.

4. Б.В. Мишин, М.Н. Шпотаковский., Краткий справочник по оборудованию нефтебаз, Недра, 1965.

5. В.Е. Губин, В.Ф. Новоселов, П.И. Тугунов., Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепродуктопроводов. Недра, 1968.

Размещено на Allbest.ru

...