Коршак А.А. Шаммазов А.М. Основы нефтегазового дела

Подождите немного. Документ загружается.

Полимерный слой в конструкции покрытия «Пластобит» иг-

рает роль своеобразной «арматуры», которая обеспечивает сохранение

целостности основного изоляционного слоя битумного. В свою оче-

редь, прокол полимерной пленки не приводит к нарушению

целостности покрытия, т.к. слой битумной мастики имеет достаточно

большую толщину.

Электрохимическая защита трубопроводов от коррозии

Практика показывает, что даже тщательно выполненное изо-

ляционное покрытие в процессе эксплуатации стареет: теряет свои

диэлектрические свойства, водоустойчивость, адгезию. Встречаются

повреждения изоляции при засыпке трубопроводов в траншее, при

их температурных перемещениях, при воздействии корней растений.

Кроме того, в покрытиях остается некоторое количество незамечен-

ных при проверке дефектов. Следовательно, изоляционные покрытия

не гарантируют необходимой защиты подземных трубопроводов от

коррозии. Исходя из этого, в строительных нормах и правилах отме-

чается, что защита трубопроводов от подземной коррозии независимо

от коррозионной активности фунта и района их прокладки должна

осуществляться комплексно: защитными покрытиями и средствами

электрохимической защиты (ЭХЗ).

Электрохимическая защита осуществляется катодной поля-

ризацией трубопроводов. Если катодная поляризация производится

с помощью внешнего источника постоянного тока, то такая защита

называется катодной, если же поляризация осуществляется присое-

динением защищаемого трубопровода к металлу, имеющему более

отрицательный потенциал, то такая защита называется протекторной.

Катодная защита

Принципиальная схема катодной защиты показана на рис.

12.14. Источником постоянного тока является станция катодной

защиты 3, где с помощью выпрямителей переменный ток,

поступающий от вдольтрассовой ЛЭП 1 через трансформаторный

пункт 2, преобразуется в постоянный.

Отрицательным полюсом источник с помощью кабеля 6

подключен к защищаемому трубопроводу 4, а положительным - к

анодному заземлению 5. При включении источника тока

электрическая цепь замыкается через почвенный электролит.

Принцип действия катодной защиты (рис. 12.15)

аналогичен процессу электролиза. Под воздействием приложенного

электричес-

316

Рис. 2.14. Принципиальная схема катодной защиты: 1

- ЛЭП; 2 - трансформаторный пункт; 3 - станция катодной

защиты; 4 - защищаемый трубопровод; 5 - анодное

заземление; 6 - кабель

317

кого поля источника начинается движение полусвободных валентных

электронов в направлении «анодное заземление - источник тока -

защищаемое сооружение». Теряя электроны, атомы металла анодного

заземления переходят в виде ион-атомов в раствор почвенного элект-

ролита, т. е. анодное заземление разрушается. Ион-атомы

подвергаются гидратации и отводятся вглубь раствора. У защищае-

мого же сооружения вследствие работы источника постоянного тока

наблюдается избыток свободных электронов, т. е. создаются условия

для протекания реакций кислородной и водородной деполяризации,

характерных для катода.

Считается, что для защиты от коррозии подземных металличес-

ких трубопроводов необходимо, чтобы их потенциал был не более минус

0,85 В. Минимальный защитный потенциал должен

поддерживаться на границе зон действия смежных станций катодной

защиты (СКЗ).

Протекторная защита

Принцип действия протекторной защиты аналогичен работе

гальванического элемента (рис. 12.16).

Два электрода (трубопровод 1 и протектор 2,

изготовленный из более электроотрицательного металла, чем сталь)

опущены в почвенный электролит и соединены проводником 3.

Так как материал протектора является более электроотрицательным,

то под действием разности потенциалов происходит направленное

движение электронов от протектора к трубопроводу по проводнику

3. Одновременно ион-атомы материала протектора переходят в

раствор, что приводит к его разрушению. Сила тока при этом

контролируется с помощью контрольно-измерительной колонки 4.

Таким образом, разрушение металла все равно имеет место.

Но не трубопровода, а протектора.

Теоретически для защиты стальных сооружений от коррозии

могут быть использованы все металлы, расположенные в электрохи-

мическом ряду напряжений левее от железа, т.к. они более

электроотрицательны. Практически же протекторы изготавливаются

только из материалов, удовлетворяющих следующим требованиям:

- разность потенциалов материала протектора и железа (ста

ли) должна быть как можно больше;

- ток, получаемый при электрохимическом растворении еди-

ницы массы протектора (токоотдача), должен быть максимальным;

- отношение массы протектора, израсходованной на создание

защитного тока, к общей потере массы протектора (коэффициент ис-

пользования) должно быть наибольшим.

318

319

Данным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют

магний, цинк и алюминий, сплавы которых и используются для изго-

товления протекторов.

Протекторную защиту рекомендуется использовать в грунтах

с удельным сопротивлением не более 50 Ом*м.

Применяют защиту протекторами, расположенными как

поодиночке, так и группами. Кроме того, защита от коррозии трубо-

проводов может быть выполнена ленточными протекторами.

Защита от блуждающих токов. Механизм наведения

блуждающих токов на подземные металлические

сооружения и их разрушения

Появление блуждающих токов в подземных металлических

сооружениях связано с работой электрифицированного транспорта и

электрических устройств, использующих землю в качестве

токопровода. Источниками блуждающих токов являются

линии электрифицированных железных дорог, трамваев, линии

электропередачи, установки катодной защиты и др.

При работе электрифицированного транспорта ток соверша-

ет движение от положительной шины тяговой подстанции по

контактному проводу к двигателю транспортного средства, а затем

через колеса попадает на рельсы, по которым возвращается к отрица-

тельной шине тяговой подстанции. Однако из-за нарушения

перемычек между рельсами (увеличение сопротивления цепи), а так-

же низкого переходного сопротивления «рельсы - грунт» часть

тока стекает в землю. Здесь она натекает на подземные

металлические сооружения, имеющие низкое продольное

сопротивление, и распространяется до места с нарушенной

изоляцией, расположенного недалеко от сооружения с еще

меньшим продольным сопротивлением. В месте стекания

блуждающих токов металл сооружения теряет свои ион - атомы, т.

е. разрушается.

Блуждающие токи опасны тем, что они стекают, как правило,

с небольшой площади поверхности, что приводит к образованию глу-

боких язв в металле в течение короткого времени.

Электродренажная защита трубопроводов

Метод защиты трубопроводов от разрушения блуждающими

токами, предусматривающий их отвод (дренаж) с защищаемого со-

оружения на сооружение - источник блуждающих токов, либо

специальное заземление - называется электродренажной

защитой.

Применяют прямой, поляризованный и усиленный дренажи.

Прямой электрический дренаж - это дренажное устройство двусто-

ронней проводимости. Схема прямого электрического дренажа (рис.

12.17 а) включает: реостат R, рубильник К, плавкий

предохранитель П и сигнальное реле С . Сила тока в цепи

«трубопровод-рельс» регулируется реостатом. Если величина

тока превысит допустимую величину, то плавкий предохранитель

сгорит, ток потечет по обмотке реле, при включении которого

включается звуковой или световой сигнал.

Прямой электрический дренаж применяется в тех случаях,

когда потенциал трубопровода постоянно выше потенциала рельсо-

вой сети, куда отводятся блуждающие токи. В противном случае

дренаж превратится в канал для натекания блуждающих токов на тру-

бопровод.

Поляризованный электрический дренаж (рис. 12.17 б) - это

дренажное устройство, обладающее односторонней проводимостью.

От прямого дренажа поляризованный отличается наличием элемента

односторонней проводимости (вентильный элемент) ВЭ. При поля-

ризованном дренаже ток протекает только от трубопровода к рельсу,

что исключает натекание блуждающих токов на трубопровод по дре-

нажному проводу.

Усиленный дренаж (рис. 12.17 в) применяется в тех

случаях, когда нужно не только отводить блуждающие токи с

трубопровода, но и обеспечить на нем необходимую величину

защитного потенциала. Усиленный дренаж представляет собой

обычную катодную станцию, подключенную отрицательным

полюсом к защищаемому сооружению, а положительным - не к

анодному заземлению, а к рельсам электрифицированного

транспорта.

За счет такой схемы подключения обеспечивается: во-первых,

поляризованный дренаж (за счет работы вентильных элементов в схе-

ме СКЗ), а во-вторых, катодная станция удерживает необходимый

защитный потенциал трубопровода.

После ввода трубопровода в эксплуатацию производится ре-

гулировка параметров работы системы их защиты от коррозии. При

необходимости с учетом фактического положения дел могут вводить-

ся в эксплуатацию дополнительные станции катодной и дренажной

защиты, а также протекторные установки.

12.8. Насосно-силовое оборудование

Насосами называются гидравлические машины, которые слу-

жат для перекачки жидкостей.

321

При трубопроводном транспорте нефти используются цент-

робежные насосы. Конструктивно (рис. 12.18) они представляют

собой улитообразный корпус (элементами которого являются спи-

ральная камера 3, всасывающий 2 и нагнетательный 4 патрубки),

внутри которого вращается закрепленное на валу рабочее колесо 8.

Последнее состоит из двух дисков, между которыми находятся лопат-

ки, загнутые в сторону, обратную направлению вращения.

Принцип работы центробежных насосов следующий. Из вса-

сывающего трубопровода через всасывающий патрубок жидкость

поступает на быстровращающиеся лопатки рабочего колеса 8, где

под действием центробежных сил отбрасывается к периферии насоса.

Таким образом, механическая энергия вращения вала

двигателя преобразуется в кинетическую энергию жидкости.

Двигаясь по спиральной камере 3, жидкость попадает в

расширяющийся нагнетательный патрубок 4, где по мере

уменьшения скорости увеличивается давление жидкости. Далее

через напорную задвижку 5 жидкость поступает в напорный

трубопровод 6. Для контроля за работой насоса измеряют давление в

его всасывающем и нагнетательном патрубках с помощью

мановакууметра 7 и манометра 9.

Для успешного ведения перекачки на входе в центробежные

насосы должен поддерживаться определенный подпор. Его величина

не должна быть меньше некоторого значения, называемого допусти-

мым кавитационным запасом.

По величине развиваемого напора центробежные насосы ма-

гистральных нефтепроводов делятся на основные и подпорные. В

качестве основных используются нефтяные центробежные насосы се-

рии НМ (табл. 12.5).

Марка насосов расшифровывается следующим образом: Н

-насос, М - магистральный, первое число после букв - подача

насоса (м

/ч) при максимальном кпд, второе число - напор насоса

(м) при максимальном кпд. Насосы НМ на небольшую подачу (до

710 м

/ч) -секционные, имеют три последовательно установленных

рабочих колеса с односторонним входом жидкости. Остальные

насосы являются одноступенчатыми и имеют рабочее колесо с

двусторонним входом, обеспечивающим разгрузку ротора от осевых

усилий.

Основное назначение подпорных насосов - создание на

входе в основные насосы подпора, обеспечивающего их устойчивую

работу. При подачах 2500 м

/ч и более применяются подпорные

насосы серии НМП (табл. 12.5). При меньших подачах

используются насосы серии НД (насос с колесом двустороннего

всасывания). Цифра в марке - это диаметр всасывающего патрубка,

выраженный в дюймах. Применяются также насосы марки НПВ (Н

- насос; П - подпорный; В -

оо to

if*

Техническая характеристика насосных агрегатов

Таблица

12.5

Насосы

Электродвигатели

Марка

Подача,

/ч

Напор, м

Допускаемый

кавитационный

запас, м

КПД,

Марка

МОЩНОСТЬ,

кВт

Основные секционные

НМ 125-550

125

550

2АРМП1-400/6000

2АЗМШ-400/6000

400

НМ 180-500

180

500

2АРМП1-400/6000

2АЗМП1-400/6000

400

НМ 250-475

250

475

2АРМП1-500/6000

2АЗМП1-500/6000

500

НМ 360-460

360

460

4,5

2АРМП1-630/6000

2АЗМП1-630/6000

630

НМ 500-300

500

300

4,5

2 АРМШ-500/6000

2АЗМП1-500/6000

500

НМ 710-280

710

280

2АРМП1-800/6000

2АЗМП1-800/6000

800

Основные одноступенчатые

НМ 1250-260

1250

260

СТДП 1250-2

1250

НМ 2500-230

2500

230

86 СТДП 2000-2

2000

НМ 3600-230

3600

230

87 СТДП 2500-2

2500

НМ 5000-210

5000

210

СТДП 3150-2

3150

НМ 7000-210

7000

210

89 СТДП 5000-2

5000

НМ 10000-210

10000

210

СТДП 6300-2

6300

НМ 10000-210

(На повыш. подачу)

12500

• 210

87 СТДП 8000-2

8000

Продолжение

табл. 12.5

, 1

2 3 4 5 6

Подпорные

8НДвН

600

5,5

МА-36-51/6

100

14НДсН

1260

МА-35-61/6 160

НМЛ 2500-74

2500

ДС-118/44-6 800

НМЛ 3600-78

3600

ДС-118/44-6 800

НМЛ 5000-115

5000

115

3,5

СДН-2-16-59-6 1600

НИВ 1250-60

1250

2,2

ВАОВ 500 М-4У1 400

НПВ 2500-80

2500

3,2

ВАОВ 630 L-4YI 800

НПВ 3600-90

3600

4,8

ВАОВ 710 L-4Y1

1250

НПВ 5000-120 5000 120 5 85

ВАОВ 800 L-4Y1 2000

325

вертикальный). Это одноступенчатые насосы, располагаемые ниже

поверхности земли в металлическом или бетонном колодце («стака-

не»).

В качестве привода насосов используются электродвигатели син-

хронного и асинхронного типа. В зависимости от исполнения

электродвигатели могут быть установлены в общем зале с насосами или

в помещении, отделенном от насосного зала газонепроницаемой стеной.

Взрывозащищенное исполнение электродвигателей, применяемых в об-

щих залах нефтенасосных, достигается продувкой корпуса

электродвигателя воздухом под избыточным давлением.

Основные и подпорные насосы устанавливаются соответствен-

но в основной и в подпорной насосных.

При обычном исполнении электродвигателей их устанавлива-

ют в отдельном зале, герметично изолированном от насосного зала

специальной стеной. В этом случае место прохождения через раздели-

тельную стену вала, соединяющего насос и электродвигатель, имеет

конструкцию, препятствующую проникновению через него паров нефти.

12.9. Резервуары и резервуарные парки в

системе магистральных нефтепроводов

Резервуарные парки в системе магистральных нефтепроводов

служат:

- для компенсации неравномерности приема-отпуска нефти

на границах участков транспортной цепи;

- для учета нефти;

- для достижения требуемого качества нефти (отстаивание от

воды и мехпримесей, смешение и др.).

В соответствии с этим резервуарные парки размещаются:

- на головной НПС;

- на границах эксплуатационных участков;

- в местах подкачки нефти с близлежащих месторождений или

сброса нефти попутным потребителям.

Резервуарным парком в конце магистрального нефтепровода

является либо сырьевой парк НПЗ, либо резервуары крупной перева-

лочной нефтебазы или пункта налива.

Полезный объем резервуарных парков на НПС рекомендует-

ся принимать следующим (единица измерения - суточный объем

перекачки):

- головная НПС 2...3

- НПС на границе эксплуатационных участков 0,3...0,5

- то же при проведении приемо-сдаточных операций 1,0...

1,5

326

В системе магистральных нефтепроводов применяют верти-

кальные и горизонтальные стальные, а также железобетонные

резервуары.

Резервуары бывают подземные и наземные. Подземными

называют резервуары, у которых наивысший уровень взлива не

менее чем на 0,2 м ниже наинизшей планировочной отметки

прилегающей площадки. Остальные резервуары относятся к

наземным.

Вертикальные стальные цилиндрические резервуары со

стационарной крышей (типа РВС) являются наиболее распрост-

раненными. Они представляют собой (рис. 12.19) цилиндрический

корпус, сваренный из стальных листов размером 1,5x6 м,

толщиной 4...25 мм, со щитовой конической или сферической

кровлей. При изготовлении корпуса длинная сторона листов

располагается горизонтально. Один горизонтальный ряд

сваренных между собой листов называется поясом резервуара.

Пояса резервуара соединяются между собой ступенчато,

телескопически или встык.

Щитовая кровля опирается на фермы и (у резервуаров

большой емкости) на центральную стойку.

Днище резервуара сварное, располагается на песчаной по-

душке, обработанной с целью предотвращения коррозии битумом,

и имеет уклон от центра к периферии. Этим обеспечивается более

полное удаление подтоварной воды.

Резервуары типа РВС сооружаются объемом от 100 до

50000 м

. Они рассчитаны на избыточное давление 2000 Па и ваку-

ум 200 Па.

Для сокращения потерь нефти от испарения вертикальные

цилиндрические резервуары оснащают понтонами и плавающи-

ми крышами.

Вертикальные стальные цилиндрические резервуары с пла-

вающей крышей (типа РВСПК) отличаются от резервуаров

типа РВС тем, что они не имеют стационарной кровли (рис. 12.20).

Роль крыши у них выполняет диск, изготовленный из стальных

листов, плавающий на поверхности жидкости. Известные конструк-

ции плавающих крыш можно свести к четырем основным типам

(рис. 12.21): дисковая, однослойная с кольцевым коробом, одно-

слойная с кольцевым и центральным коробами, двуслойная.

Дисковые крыши наименее металлоемки, но и наименее надежны,

т. к. появление течи в любой ее части приводит к заполнению чаши

крыши нефтью и далее - к ее потоплению. Двуслойные крыши,

наоборот, наиболее металлоемки, но и наиболее надежны, т. к. пус-

тотелые короба, обеспечивающие плавучесть, герметично закрыты

сверху и разделены перегородками на отсеки.

327

328

Рис. 12.19. Вертикальный цилиндрический резервуар объемом

5000 м

со щитовой кровлей:

1 - корпус; 2 - щитовая кровля; 3 - центральная стойка;

4 - шахтная лестница, 5 - днище

Рис. 12.20. Резервуар с плавающей крышей: 1 -

уплотняющий затвор; 2 - крыша; 3 - шарнирная лестница; 4 -

предохранительный клапан; 5 - дренажная система; 6 - труба; 7 -

стойки; 8 - люк

Рис. 12.21. Схемы основных типов плавающих крыш:

а - дисковая; б - однослойная с кольцевым коробом; в -

однослойная с кольцевым и центральным коробами; г -

двуслойная