Техническое обслуживание и ремонт трубопроводов - трудоемкие процессы и требуют больших затрат. В связи с увеличением срока эксплуатации магистральных нефтепроводов объем работ по их обслуживанию и ремонту возрастает. Поэтому перед специалистами нефтяной отрасли важнейшей задачей становится совершенствование технологий всех операций. При ремонте отечественных нефтепроводов широко применяется технология замены поврежденного участка с остановкой перекачки, когда обнаруженный аварийный участок перекрывают от остальной трассы двумя линейными задвижками. При авариях на нефтепроводах с системой телемеханизации происходит автоматическое отключение насосных агрегатов и локализация поврежденного участка линейными задвижками.

На магистральных нефтепроводах используются виды и типы арматуры различного функционального назначения в широком диапазоне давлений рабочей среды (до 12,5 МПа) и диаметров (до 1200 мм). Это шиберные и клиновые задвижки, предназначенные для перекрытия участков линейной части магистральных нефтепроводов в случае их повреждения, а также для технологической обвязки систем насосных станций, чистки и диагностирования магистральных трубопроводов и др. [1].

От надежного, безотказного выполнения арматурой своих функций в решающей степени зависит промышленная безопасность магистральных нефтепроводов. Обратные затворы обеспечивают защиту систем при возникновении обратного тока рабочей среды. Предохранительные клапаны предназначены для защиты систем от аварийного превышения давления.

Шиберная задвижка является очень надежным видом запорной арматуры и имеет характерные особенности исполнения запорного элемента. Затвор в данных задвижках чаще всего имеет названия "нож", "шибер" или "диск". В шиберной задвижке применяется металлическая пластина или металлический клин, который способен разрезать различные включения в жидкости, протекающей внутри ее тела. Из этого и следует назначение данного вида запорной арматуры: перекрытие потока рабочей среды, которая имеет повышенную вязкость, способность кристаллизоваться и характеризуется наличием твердых и абразивных частиц, которые большей частью являются активными химическими веществами.

К клиновым задвижкам относят изделия, затвор которых изготовлен в виде плоского клина. В этих изделиях седла с уплотнительными поверхностями расположены параллельно уплотнительным поверхностям затвора и под определенным углом к направлению его движения. Задвижки производятся с цельным и упругим клином. Конструкция затвора этого изделия способна обеспечить в закрытом положении надежное уплотнение прохода. Под действием прижимного усилия, передаваемого шпинделем, он в закрытом положении изгибается в пределах упругой деформации, тем самым обеспечивает плотное прилегание поверхностей клина к седлам. Как правило, клиновая задвижка используется в случаях необходимости создания весьма высокой степени герметичности затвора в ее закрытом положении [2].

Задвижку шиберную ножевую применяют на трубопроводах, которые предназначены для транспортировки не только сточных вод, но и шахтной пыли, текстильных измельчений, тяжелых нефтепродуктов, полимерной крошки, цемента и т.д.

Задвижку ножевую используют на предприятиях нефтепереработки, водоочистки, в целлюлозно-бумажной промышленности и, конечно же, в химической промышленности. Такие задвижки находят свое применение на птицефабриках, различных рудниках и горно-обогатительных комбинатах.

Задвижка с запорным элементом, который выполнен в виде пластины из металла небольшой толщины, широко применяется в вакуумной технике. Это стало возможным благодаря тому, что изготовление шиберной задвижки может быть практически с любым сечением при ее минимальной длине, кроме того задвижка в открытом состоянии не содержит абсолютно никаких элементов, которые могут выступать внутрь трубы. Из-за этого сопротивление остаточного газа сводится к минимуму, что очень важно для эффективного формирования высокого вакуума.

Шиберную задвижку иногда используют для регулирования потока среды, но ее основное назначение - полное открытие или закрытие движения среды. Запорная арматура, устанавливаемая на нефтепроводах, нефтепродуктопроводах и трубопроводах сжиженного газа в местах перехода через реки или прохождения их на отметках выше населенных пунктов и промышленных предприятий на расстоянии менее 700 м, должна быть оборудована устройствами, обеспечивающими дистанционное управление.

Линейная запорная арматура газопроводов 1 класса диаметром 1000 мм и более, а также нефтепроводов и нефтепродуктопроводов на переходах через водные преграды должна быть оснащена автоматикой аварийного закрытия, которая устанавливается на расстоянии не более 20 км. Средняя установленная электрическая мощность каждой задвижки составляет 9 кВт (3 кВт на электропривод задвижек, 1 кВт шкаф связи, 5,8 кВт на телеметрию, 3 кВт собственные нужды: обогрев, вентиляция, освещение). Круглый год требуется мощность на телеметрию. Электроэнергию на обогрев, которая используется только в холодное время года, и на электропривод, которая требуется только при срабатывании задвижек, можно получать от источника мощностью 3 кВт. Это допустимо из соображений, что время срабатывания задвижек 2-7 с, и за столь короткое время температура оборудования не может быстро измениться до критически низких показаний. Один из вариантов решения - централизованное питание оборудования по линиям электропередачи. Однако прокладывать линии до установок экономически не целесообразно, если взять линию высокого напряжения 110 кВ и выше, передавая мощность, не будет соответствовать классу напряжения. А в линиях более низкого напряжения будут очень большие потери мощности.

В основном для электроснабжения устройств аварийной защиты используются дизельные генераторы мощностью 10 кВт, со средним потреблением топлива 3 л/ч. Однако для обеспечения их работы необходимо постоянное наличие топлива, что в условиях Восточной Сибири и Дальнего Востока весьма затруднительно и дорогостояще.

В последнее время наблюдается падение цен на нефть, и перед компаниями нефтегазовой отрасли встает вопрос об увеличении эффективности добычи, транспортировки и переработки углеводородов. Затраты на электроэнергию - основная составляющая операционных затрат на добычу нефти и газа (30-35% от общих затрат). Нефтяная промышленность потребляет 5,5% электроэнергии, вырабатываемой на территории России (50 млрд кВт•ч/год), а в себестоимости подготовки и транспортировки нефти доля затрат на электроэнергию составляет 8-23%. Когда завоз топлива осуществляется либо зимой, либо на специальном гусеничном транспорте, то это приводит к увеличению стоимости топлива в 2-3 раза по сравнению с розничными ценами. Дизельные генераторы хорошо показывают себя в эксплуатации, однако обладают следующими явными недостатками:

1. Перемерзание дизельного топлива при низких температурах.

2. Высокие затраты на транспортировку топлива и техническое обслуживание.

3. Сложность в ремонте топливной аппаратуры.

4. Дизели весьма чувствительны к качеству топлива и требуют постоянного мониторинга состояния узлов агрегата и работы двигателя.

5. Загрязнения очень быстро выводят топливную аппаратуру из строя.

6. Достаточно шумная работа дизельных генераторов.

На данный момент электроснабжение аварийных задвижек осуществляется дизель-генераторами марки АД-10С-Т400-1РМ18 ТСС PERKINS (10 кВт) с расходом топлива 3 л/ч. Работы по обслуживанию генератора: капитальный ремонт, замена масла, фильтров (масляный, топливный, воздушный), ремня ГРМ имеют периодичность и представлены в табл.1.

Периодичность работ по обслуживанию дизель-генератора

В связи с тем, что затраты на обслуживание дизель-генератора высоки и имеется ряд других явных недостатков, следует вывод о том, что требуется новое решение проблемы электроснабжения.

Материал и методы исследования