Нефтепроводная система "Ножовка – Киенгоп – Набержные Челны"

Применяемые на производстве средства пожаротушения должны максимально ограничивать размеры пожара и обеспечивать его быстрое тушение. При этом для каждого конкретного производства должны быть определенны: виды средств пожаротушения, допустимые и недопустимые для применения на пожаре; вид, количество, размещение и содержание первичных средств пожаротушения; порядок хранения веществ, тушение которых недопустимо одними и теми же средствами; источники и средства подачи воды при пожаротушении; минимально допустимый запас специальных средств пожаротушения; виды, количество, быстродействие и производительность установок пожаротушения; помещения для размещения стационарных установок пожаротушения и хранения запаса средств тушения; порядок обслуживания установок пожаротушения и хранения средств тушения.

Пожарная опасность производственных зданий определяется пожарной опасностью технологического процесса и конструктивно-планировачными решениями здания. Насосный цех нефтеперекачивающей станции «Киенгоп» относится к взрывопожароопасной категории А. Это обусловлено наличием в технологическом оборудовании быстроиспаряющейся, легковоспламеняющейся жидкости - сырой нефти под большим давлением. Нефть относится ко второму классу легковоспламеняющихся жидкостей и, в случае аварии, может образовывать взрывоопасные смеси в объёме превышающем 5% объёма помещения насосного цеха. Для обеспечения пожарной безопасности насосного цеха НПС «Киенгоп» предпринят ряд конструктивных и технических мер. Здание насосного цеха построено из трудносгораемых панелей. Подвальные и чердачные помещения отсутствуют. Площадь остекления составляет 290 м2, что превышает 50% площади поверхности стен. По середине цеха проходит глухая, каменная стена, разделяющая цех на отделение насосов и отделение двигателей. В обоих отделениях смонтирована система пожарной сигнализации, реагирующая на температуру помещения. Датчики системы установлены около оборудования и под потолком помещений. У каждого насоса установлены датчики газоанализаторов, контролирующие содержание горючих паров, и датчики контроля утечек из торцевых уплотнений. В отделении насосов установлено 4 пенных генератора марки ПГ-100М автоматической системы пожаротушения. При её включении на воротах цеха включаются световые табло «Уходи! Пена!». Первичные средства пожаротушения размещены на двух пожарных щитах у обоих ворот цеха. На каждом щите находится: лопата, лом, топор, два ведра, кошмар, ёмкость с сухим песком, порошковые огнетушители ОП-10 в количестве 3 штук.

3.6 Система пенного пожаротушения

Система пенного пожаротушения НПС «Киенгоп» предназначена для автоматического тушения пожара высокократной воздушно-механической пеной в помещении насосного цеха. В состав системы входят (см. рисунок 3.1):

ёмкость ЕП для готового раствора пенообразователя ёмкостью 26 м3;

два центробежных насоса Н1 и Н2 марки 4К-6 с подачей 60 м3/час и напором 120 м, установленные в блок-боксе пенотушения;

две задвижки З9 и З10 с автоматическим управлением;

пять пеногенераторов ГП1-ГП5 марки ПГ-100М;

два пожарных крана КП1 и КП2;

пожарные трубопроводы диаметром 89х3 мм и арматура.

Работа системы пенного пожаротушения заключается в следующем. При срабатывании пожарной сигнализации в одном из отделений насосного цеха (например, отделения насосов), запускается основной насос Н1 и автоматически открывается задвижка З10. Раствор пенообразователя поступает из ёмкости ЕП через насос Н1 к пеногенераторам ГП2-ГП5. Эти пеногенераторы вырабатывают высокократную, воздушно-механическую пену, которая заливает помещение и гасит очаг пожара. Если в течение 10 с после включения насос не разовьёт необходимого давления, автоматически включается резервный насос Н2. Пожарные краны КП1 и КП2, установленные на площадке, позволяют производить подключение пожарных рукавов с ручными пеногенераторами.

Произведём проверочный расчёт системы пенного пожаротушения с целью определения наличия необходимых характеристик согласно норм [13]. При этом гидравлический расчёт производим по методике описанной в разделе 2 этой работы.

Рисунок 3.1 - Гидравлическая сисема пенного пожаротушения НПС «Киенгоп»

1) Расход пенообразователя на тушение пожара в насосном цехе:

(16)

где iqs - интенсивность подачи раствора пенообразователя, iqs = 0,06 дм3/см2;

S - площадь поверхности пола насосного цеха, S = 230 м2.

2) Внутренний диаметр трубопровода:

, (17)

где D - наружный диаметр трубопровода, мм;

- толщина стенки трубопровода, мм.

3) Уточенная скорость жидкости в трубопроводе:

4) Режим течения в трубопроводе:

,

где - кинематическая вязкость жидкости, мм2/с.

Так как Re < 2400, режим ламинарный.

5) Коэффициент гидравлического сопротивления:

6) Виды и число местных сопротивлений определяем по расчётной схеме, а коэффициенты расхода по [13], расчёт производим в табличной форме:

Таблица 3.4 - Расчёт местных сопротивлений системы пенного пожаротушения

7) Геометрическая длина трубопровода равна Lг=95,5 м. Приведенная длина трубопровода равна:

(18)

8) Потеря напора на трение в трубопроводе:

9) По техническим характеристикам пеногенератора ПГ-50М минимально допустимое давление необходимое для устойчивой работы составляет 0,6-0,8 МПа. Минимально необходимое давление на выходе насоса:

(19)

или напор равный 99,8 м.

10) Расчётный запас пенообразователя:

(20)

где t - расчётное время гарантированного тушения пожара, t = 600 с;

n - коэффициент запаса пенообразователя, n = 3.

Вывод: насос марки 4К-6 с подачей 60 м3/час и напором 120 м обеспечивает устойчивую работу системы пенного пожаротушения НПС «Киенгоп».

3.7 Расчёт границы растекания нефти

При аварии на магистральном нефтепроводе обычно происходит выход нефти из полости трубы. При этом происходит загрязнение поверхности трудноудаляющимися отложениями, что наносит большой ущерб окружающей среде. Площадь зоны разлива нефти зависит от многих факторов (величины дефекта, напора в трубе, рельефа местности и т.п.), но она может резко увеличиться, если выход нефти пришёлся около водного источника. Поэтому очень важно избежать разливов нефти в водные источники. Для примера произведём расчет ориентировочного количества нефти, которая выйдет в случае аварии на подводном переходе нефтепровода «Ножовка-Мишкино-Киенгоп» через р. Сива. При расчёте необходимо учитывать профиль трассы нефтепровода (см. рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 - Фрагмент профиля нефтепровода «Ножовка-Киенгоп»

Расчет количества нефти, вылившейся из трубопровода подводного перехода через р. Сива производится в два этапа, определяемых разными режимами истечения:

истечение нефти с момента повреждения до закрытия задвижек;

истечение нефти с момента закрытия задвижек до прекращения утечки.

Число Рейнольдса:

(21)

где D - диаметр дефектного отверстия, D=0,003м;

g - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с2;

h1 - перепад напора в точке истечения на подводном переходе,

h1=130 м;

v - кинематический коэффициент вязкости нефти, v = 23·10-6 м2/с.

2) Коэффициент расхода через дефектное отверстие:

(22)

3) Площадь дефектного отверстия:

(23)

4) Расход нефти через место повреждения до момента закрытия задвижек:

(24)

5) Объем нефти вытекшей из нефтепровода с момента возникновения аварии (t0) до момента закрытия задвижек (ta):

(25)

где t1 - время с момента возникновения аварии до закрытия задвижек. В это время входит время на оповещение, сбор и выезд звена ЛЭС «Киенгоп» к месту аварии, t1=3,5 часа.

6) Число Рейнольдса:

(26)

где h2 - разность геодезических отметок между местом дефекта и более высоко расположенной задвижкой, h2=19,01 м.

7) Коэффициент расхода:

(27)

8) Расход нефти через отверстие после закрытия задвижек:

(28)

9) Объем нефти вытекшей из нефтепровода с момента закрытия задвижек до установки боновых заграждений около места дефекта:

(29)

где t2 - время с момента закрытия задвижек до момента установки боновых заграждений, t2= 1 час.

10) Общее количество вышедшей нефти:

(30)

11) Время от момента возникновения утечки до перекрытия русла реки на границе распространения нефти средствами локализации нефти:

(31)

где ТЗАК - время с момента возникновения аварии до закрытия задвижек. В это время входит время на оповещение, сбор и выезд звена ЛЭС «Киенгоп» к месту аварии, ТЗАК=3,5 часа.

ТРАЗ - время с момента закрытия задвижек до момента установки боновых заграждений, ТРАЗ= 1 час.

12) Протяженность зоны загрязнения нефти вдоль русла реки ниже по течению:

(32)

где VТЕЧ - средняя скорость течения р.Сива в районе водного перехода,

VТЕЧ= 1,5 м/с = 5,4 км/ч.

Вывод: данный расчет был произведён для определения границы растекания нефти на момент развертывания средств локализации, и она составила 21,6 км ниже по течению от подводного перехода нефтепровода «Ножовка - Киенгоп» через р. Сива. Следовательно, при локализации аварии с выходом нефти в р. Сива целесообразно устанавливать два рубежа задержания нефти: около места дефекта, чтобы снизить общее количество распространившейся нефти, и в 22 километрах ниже по течению от места аварии, чтобы не допустить увеличения границ распространения нефтяного пятна.

Список использованных источников

Колпаков Л.Г. Эксплуатация магистральных центробежных насосов - Уфа: Изд-во Уфимского нефт. ин-та, 1993 - 123 с.

«Сборник задач по машиностроительной гидравлике» - Под ред. И.И. Куколевского и др. - М.: Машиностроение, 1981 - 635 с.

Нечваль А.М. - Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов - Уфа: Дизайнполиграфсервис, 2001 - 162 с.

Тугунов П.И., Новосёлов В.Ф. - Типовые расчёты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов - Учеб. пособие для вузов. М.: Недра, 1981 - 184 с.

Каталог насосов - ОАО «Ясногорский машзавод» - 2000-2003г. -74 с.

Харитонов Д.В., Солодкин Е.П. - Электронный самописец ЭС-8 в системе автоматики НПС - Трубопроводный транспорт нефти, М.: Транспресс, 1999 - №8. - с. 15-17

Куцин П.В., Мишанин Б.С., Овсянников Ю.Н - Охрана труда на буровых и нефтегазодобывающих предприятиях - М.: Недра, 1978 - 239 с.

Седукин П.П., Лапшин В.П., Подгорных Е.А. - Безопасность технологических процессов и охрана труда - М.: Высшая школа, 1999 - 320 с.

Долин П.А. - Основы техники безопасности в электроустановках - Учеб. пособие для вузов - М. :Энергоатомиздат, 1984 - 448 с.

Стрижков В.Н., Востров Д.Н., Воронин А.Г. - О промышленной безопасности эксплуатации нефтепроводов ОАО «Северные МН» - Трубопроводный транспорт нефти, М.: Транспресс, 2002 - №12 - с. 23-26

РД 153-39.4-144-01 - Правила ликвидации аварий и повреждений на магистральных нефтепроводах - Введены в действие с 01.01.2002г.

Пожарная охрана объектов магистральных нефтепроводов - Ведомственные нормы пожарной безопасности - Введены в действие с 01.06.2000г.

ВНПБ 01-03-01 - Установки пенного пожаротушения. Автоматическая система пожаротушения высокократной пеной нефтеперекачивающих станций ОАО «АК «Транснефть» - Общие технические требования.

Приложения

Размещено на Allbest.ru