Статья посвящена строительству нефтеперекачивающих станций. Как известно, все основные месторождения нефти в России расположены на значительных расстояниях от крупных потребителей. Подача нефти к ним осуществляется по магистральным трубопроводам (МТ) различного диаметра. При движении нефти из-за разного рода гидравлических сопротивлений по длине трубопровода происходит падение его давления, что приводит к снижению пропускной способности трубопровода. Для поддержания заданного расхода, транспортируемого нефти и обеспечения его оптимального давления, устанавливают насосные станции.
Ключевые слова: нефтеперекачивающая станция, магистральный нефтепровод, фундамент, испытания, монтаж.
The article is devoted to the construction of oil pumping stations. As you know, all the main oil fields in Russia are located at considerable distances from large consumers. Oil is supplied to them via trunk pipelines (MT) of various diameters. When oil moves due to various kinds of hydraulic resistances along the length of the pipeline, its pressure drops, which leads to a decrease in the pipeline capacity. Pumping stations are installed to maintain the specified flow rate of the transported oil and ensure its optimal pressure.
Keywords: oil pumping station, main oil pipeline, foundation, testing, installation.
Подготовительный период
До начала общих строительных работ на строительной площадке будущей насосной станции проведем необходимую подготовку строительного производства, которая включает организационные подготовительные мероприятия, внеплощадочные и внутриплощадочные работы.
Основной период
Разбивочные работы
Прежде чем начать какие-либо работы, связанные со строительством любого объекта НС, основные оси и размеры сооружений перенесем с чертежей на местность. Работы, выполняемые при этом, называют разбивочными.
Земляные работы
В ходе земляных работ на площадках НС производим планировку территории, отрываем котлованы под фундаменты зданий, роем траншеи для прокладки трубопроводов и инженерных сетей.
Целью планировки территории является выравнивание территории строительной площадки. Эти работы производим с помощью бульдозеров. Выбираем бульдозер марки ДЗ-101 с мощностью двигателя 96 кВт. Ими грунт, срезаемый с холмов, перемещаем во впадины. Если срезанного грунта недостаточно для засыпки впадин, то недостающий грунт завозят извне.
При отрывке котлованов на строительстве НС используются две схемы выполнения работ: разработка отдельных котлованов (под фундаменты стен, колонн, агрегатов) и устройство общего котлована сразу под всё здание с тем, чтобы можно было выполнить все работы нулевого цикла, а затем свободное пространство засыпать.
К нулевому циклу при сооружении насосных станций относят работы, связанные с вертикальной планировкой территории площадки, рытьём котлованов и траншей, и работы по устройству фундаментов зданий, сооружений и оборудования. Иначе, к нулевому циклу относят строительные работы, по возведению всех частей зданий или сооружений, расположенных ниже вертикальной нулевой отметки.
Рис. 1. План котлована
Фундаменты зданий НС
Насосные цехи разместим в общих и индивидуальных зданиях, с легким металлическим каркасом. Под стальные колонны каркаса этих зданий соорудим свайные фундаменты из типовых забивных железобетонных свай.
Сваи представляют собой стержни, погруженные в грунт или изготовленные в грунте и передающие нагрузки от сооружения грунту. Верхние части свай объединяются плитой или балкой, которые называются ростверком. Ростверк передает нагрузки от сооружения на сваи и обеспечивает их совместную работу. Сваи с ростверком составляют свайный фундамент.
Принимаем железобетонные сваи и плитные ростверки.
Сваи погрузим ударным методом, т. е. погружение свай будет происходить под воздействием вертикально направленных динамических нагрузок, оказываемых на сваю дизельным молотом копровой установки.
Бетонные работы
Бетонные работы и арматурные работы применим при возведении монолитных массивных фундаментов насосных агрегатов, монолитных ростверков свайных фундаментов зданий и монолитных плит свайных фундаментов перекачивающих агрегатов. Основной объем бетонных работ приходится на возведение монолитных массивных фундаментов перекачивающих агрегатов.
Сооружение блочно-комплектных насосных станций
В последние годы большое число НС строится в отдалённых районах Севера и Северо-Западной Сибири с суровыми природно-климатическими условиями, слабо развитой дорожной сетью и недостаточным развитием индустриальной базы строительства. Для обеспечения высоких темпов сооружения НC в этих условиях применем комплектно-блочный метод строительства. Сущность данного метода заключается в том, что объекты возведем из изделий высокой степени заводской готовности в виде блочно-комплектных устройств (БКУ), укрупнённых монтажных узлов и заготовок инженерных коммуникаций.
Контроль качества строительных работ
Контроль строительных работ при сооружении насосной станции имеет большое значение, так как своевременное и полное выявление допущенных при проведении монтажных и других видов строительных работ дефектов позволяет принять меры к их устранению и к повышению безаварийной работы насосной станции.
Заключительный период
Испытания технологических трубопроводов и оборудования
Трубопроводы необходимо испытывать на прочность и герметичность. Вид (прочность, герметичность), способ (гидравлический, пневматический), продолжительность и оценку результатов испытаний следует принимать в соответствии с рабочей документацией.
Перед испытанием трубопровод промываем водой или продуваем воздухом с целью удаления мусора, окалины, грязи внутри трубопровода.
Нефте- и нефтепродуктопроводы испытываем гидравлическим способом.
Участки технологических трубопроводов эксплуатируемых НПС проводят гидравлическим испытаниям на прочность давлением 1,25
Сдача объекта в эксплуатацию
Приемка НПС или отдельных узлов и агрегатов в эксплуатацию выполняем после окончания всех ремонтных и монтажных работ, предусмотренных проектной документацией на капительный ремонт, выполнения пусконаладочных работ, индивидуальных испытаний и комплексного опробования.
Приемка НПС или отдельных узлов и агрегатов в эксплуатацию выполняется рабочей и приемочной комиссиями. Подготовка технической документации для приемочной комиссии возлагается на отдел капитального строительства.
Расчетная часть
Гидравлический расчет нефтепровода
Для определения режима потока находим число Рейнольдса (Re) по следующей формуле:
|
|
|||||
|
где |
Q С |
– |
объёмный секундный расход, м 3 /с, |
||
|
v |
– |
кинематическая вязкость, м2/с |
|||
Режим течения является турбулентным в зоне гидравлически гладких труб.
Полные потери напора в трубопроводе H , м
|
|
|||||
|
где |
1,02 |
– |
коэффициент, учитывающий местные сопротивления; |
||
|
∆Z |
– |
разность отметок конца и начала трубопровода, м; |
|||
|
L |
– |
длина трубопровода, м; |
|||
|
|
– |
остаточный напор в конце эксплуатационного участка, необходимый для закачки нефти в резервуар, 40 м |
|||
При протяженности нефтепровода L = 120 км примем число эксплуатационных участков N эксп = 1.
Н =
Выбор насосного оборудования ПНПС и рабочего давления.
По заданной пропускной способности подберем основной насос и определим напор при расчетной пропускной способности. По вычисленным полной потере напора Н = 158,26 м и подаче Q = 6340,6 м 3 /ч выбираем основной насос НМ 7000–210 со следующими коэффициентами:
а = 295,1; b=1,8752∙10 –6 .
Напор магистрального насоса составляет:
|
|
|||||
|
где |
а, b |
– |
постоянные коэффициенты |
||
Н м =295– 1,8752∙10 –6 ∙6340,6 2 = 219,6 м
Для обеспечения кавитационного запаса подбираем подпорный насос. Возьмем насос НПВ-3600–90 со следующими коэффициентами:
а = 126,1 b=2,8∙10– 6 .
Напор подпорного насоса составляет:
|
|
|||||
|
где |
а, b |
– |
постоянные коэффициенты |
||
Н п =126,1–2,8∙10 –6 ∙3170,3 2 = 98 м
Определяем рабочее давление при условии, что число МН на НПС m м =3.
|
|
|||||
|
где |
g |
– |
ускорение свободного падения, м/с 2 ; |
||
|
h n , h м |
– |
напоры, развиваемые подпорным и магистральным насосами, м; |
|||
|
m м |
– |
число работающих МН на НПС; |
|||
|
Р доп |
– |
допустимое давление на НПС, МПа |
|||
Р =828
Согласно [1] если условие не выполняется, то рабочее давление принимается равным
|
|
Исходя из расчетов выбираем схему, в которой две группу по три насоса работающих, один в резерве и два подпорных насоса. Были выбраны насосы марки НМ 7000–210 и НПВ 3600–90.
Выводы
В данной статье осуществлено сооружение насосной станции производительностью Q = 42 млн. т/год. В ходе строительства был рассчитан необходимый напор для преодоления гидравлических сопротивлений по длине трубопровода, разности геодезических отметок и для создания конечного напора. Для поддержания заданного напора и обеспечения производительности трубопровода подобраны 3 насоса НМ 7000–210, а также 2 подпорных насоса НПВ-3600–90. Подобрали монтажный кран КТА-28. Напор станции составил: H ст = 530 м.
Строительство станции выполнено комплектно-блочным способом.
Разработаны подготовительные работы на площадке и вне площадки, подготовлена площадка под строительство, проведены основные работы при сооружении насосной станции, проведен монтаж строительных конструкций, проведены испытания технологических трубопроводов и оборудования.
Литература:
-
Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов: учебное пособие / Быков Л. И., Мустафин Ф. М., Рафиков С. К.,
- Часть 1. Сооружение и ремонт компрессорных станций. Часть 2. Сооружение и ремонт насосных станций [Текст]: метод. указания к выполнению курсовой работы / Н. С. Вишневская, Е. Е. Яворская — Ухта: УГТУ, 2014. — 88 с.
- СП 36.13330.2012 магистральные трубопроводы
- Коршак А. А., Шаммазов А. М. Основы нефтегазового дела: Учебник для вузов. — 3-е изд., испр. и доп. — Уфа.: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2005. — 528 с.: ил.
- Зиневич A. M. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов больших диаметров / A. M. Зиневич, В. И. Прокофьев, В. П. Ментюков. — М.: Недра, 1979.
- Бородавкин П. П. Сооружение магистральных трубопроводов. / П. П. Бородавкин, В. А. Березин. — М.: Недра, 1977. — 407 с.
- СП 33.13330.2012 расчет на прочность стальных трубопроводов.
