Проектирование продуктопровода для перекачки продукции Вынгапуровского газоперерабатывающего завода. Выбор средств измерения давления для проектируемого участка трассы
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Уфимский государственный нефтяной технический университет
Кафедра автоматизации технологических процессов и производств
Комплексный дипломный проект
Тема:
Проектирование продуктопровода для перекачки продукции Вынгапуровского газоперерабатывающего завода. Выбор средств измерения давления для проектируемого участка трассы
Студентка группы АГ 07-01
Р.Р. Мутагарова
Руководитель д.т.н., профессор
С.М. Султанмагомедов
Уфа - 2012
РЕФЕРАТ
Комплексный дипломный проект (часть 2) 115 л, 20 рисунков, 14 таблиц, 16 использованных источников, 1 приложение.
Выбор средств измерения давления для проектируемого участка трассы, метрологические характеристики, манометр, датчик давления, гидроуклон, система обнаружения утечек, автоматизация линейной задвижки
Объектом исследования является магистральный продуктопровод «Вынгапуровский газоперерабатывающий завод - Наливная железнодорожная эстакада широкой фракции легких углеводородов в районе г. Ноябрьск».
В процессе исследования выполнен расчет перепадов давления на продуктопроводе, а также произведен подбор средств измерения давления.
Цель работы - разработка системы автоматизации узла задвижки.
В результате исследования спроектирована система автоматизации магистрального трубопровода для подачи широкой фракции легких углеводородов с Вынгапуровского газоперерабатывающего завода на наливную железнодорожную эстакаду. Произведен расчет фактического давления в предполагаемых контрольных точках, выполнен подбор оборудования для определения давления в каждой конкретной точке. Подобрана современная система обнаружения утечек, работающая на виброакустическом принципе, которая позволяет производить интеллектуальную фильтрацию сигналов, с целью недопущения ложных срабатываний.
Технико-экономические показатели подтверждают повышение экономических выгод от внедрения системы обнаружения утечек.
Внедрение отсутствует.
Эффективность работы заключается в повышении информативной точности.
СОДЕРЖАНИЕ
Определения, обозначения, сокращения
Введение
. Технологические решения объекта проектирования
.1 Инженерные изыскания
.2 Технологический расчет продуктопровода
.3 Конструктивная характеристика продуктопровода
.4 Защита трубопровода от коррозии
. Патентная проработка
.1 Выбор и основание предмета поиска
.2 Регламент патентного поиска
.3 Результаты поиска
.4 Анализ результатов патентного поиска
. Автоматизация линейной части продуктопровода
.1 Задачи и цели автоматизации
.2 Система диспетчерского контроля и управления
.3 Программируемый логический контроллер ЭЛСИ-ТМ
.4 Верхний уровень автоматизации. SCADA Infinity
.5 Технические средства автоматизации
. Выбор средств измерения давления на проектируемом участке трассы
.1 Метрологические характеристики
.2 Свойства трубчатого манометра
.3 Расчет фактического давления на контрольных пунктах
. Охрана труда и техника безопасности
.1 Опасные и вредные факторы на объектах нефте- и нефтепродуктопроводного транспорта
.2 Взрыво- и пожароопасность производства
.3 Токсичность и вредность рассматриваемого продукта перекачки
.4 Мероприятия по обеспечению безопасности работы на линейной части продуктопровода
.5 Выбор молниеотводов для защиты объектов производства
. Правонарушения в России в области трубопроводного транспорта
.1 Решение экономической проблемы
.2 Обоснование возможного облика комплексированной системы защиты магистральных трубопроводов от преднамеренных угроз
.3 Контуры комплексированной системы рассматриваемого назначения
.4 Пути улучшения системы
.5 Экономическая оценка эффективности системы
Заключение
Список использованных источников
Приложение А. Перечень демонстрационных листов
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ, СОКРАЩЕНИЯ
ж.д. - железнодорожная
ШФЛУ - широкие фракции легких углеводородов
ВЛ - высоковольтная линия
АСУ ТП - автоматизированная система управления трубопроводом
ЦПУ - центральной пункт управления
КС - компрессорная станция
ДВК - довзрывоопасная концентрация
НКПВ - нижний концентрационный предел взрываемости
ТБ - техника безопасности
ППР - проект производства работ
ГВВ - горизонт высоких вод
СМР - строительно-монтажные работы
СОД - средство очистки и диагностики
ЦП - центральный процессор
ПК - персональный компьютер
ЧЭ - чувствительный элемент
КИП - контрольно-измерительные приборы
ПТК - программно-технический комплекс
СДКУ - системы диспетчерского контроля и управления
СКЗ - станций катодной защиты
ТС телесигналов
ТИ телеизмерений
ПУ - пункт управления
КП - контрольный пункт
СОУ - система обнаружения утечек
СОД - ситема обнаружения и диагностики
ПЛК - программно-логический контроллер
ЛПДС - линейная производственно-диспетчерская станция
ПДК - Предельно допустимая концентрация
АСУ ПБ - Автоматизированная система управления производственной безопасности
ОТ и ПБ - Охрана труда и техника безопасности
ВВЕДЕНИЕ
Сегодня система нефте- и нефтепродуктопроводов обслуживает трубопроводы, пролегающие во всех районах Российской Федерации, а также за рубежом. Их общая протяженность в однониточном исполнении составляет более 200 тыс. км. В связи с огромной важностью для экономики государства эффективной и надежной работы трубопроводного транспорта, а так же высокими требованиями, предъявляемыми к охране окружающей среды от вредных воздействий, огромное значение придается повышению роли автоматизации, контролю за работой объектов магистральных трубопроводов, а также координации их работы.
В настоящее время основной задачей транспорта нефти является повышение эффективности и качества работы транспортной системы. Для выполнения этой задачи предусмотрено строительство новых и модернизированных действующих нефтепроводов, широкое внедрение средств автоматики, телемеханики и автоматизированных систем управления транспортом нефти.
В данном комплексном дипломном проекте (часть 2) особое внимание уделено подбору средств измерения и контроля давления магистрального продуктопровода, а также основным решениям по микропроцессорной системе диспетчерского контроля и управления.
Цель данного комплексного дипломного проекта - разработка системы автоматизации узла задвижки.
Задачами дипломного проекта являются:
обзор технологических процессов перекачки различных продуктов, структуры системы автоматизации линейной задвижки и системы обнаружения утечек;
выбор средств измерения давления на проектируемом участке трассы, основанный на расчете давления в определенных точках трассы;
внедрение системы автоматизации основного и вспомогательного оборудования линейной части магистрального трубопровода.
Объем принимаемой и передаваемой информации по последовательному интерфейсу с электропривода задвижки принят в соответствии с действующими нормативными и законодательными актами РФ, а так же требованиями Ростехнадзора и Росприроднадзора.
При работе над проектом были использованы материалы ОАО «НИПИгазпереработка» (проект продуктопровода «Вынгапуровский ГПЗ - Наливная железнодорожная эстакада широкой фракции легких углеводородов в районе г. Ноябрьск»).
1. Технологические решения объекта проектирования
Проектируемый продуктопровод «Вынгапуровский газоперерабатывающий завод (ГПЗ) - Наливная железнодорожная эстакада широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) в районе г. Ноябрьск» условным диаметром 250 мм протяженностью 80,2 км на рабочее давление 4,0 МПа предназначен для подачи ШФЛУ марки «А» по ТУ 38.101524-93 с Вынгапуровского ГПЗ на Наливную ж.д. эстакаду ШФЛУ в районе г. Ноябрьск.
ШФЛУ подается в проектируемый продуктопровод с Вынгапуровского ГПЗ со следующими параметрами:
- расход - до 790 тыс. т/год;
максимальное давление - 2,8 МПа;
температура - от минус 5 до плюс 40оС.
ШФЛУ по продуктопроводу подается на вход Наливной ж.д. эстакады ШФЛУ в районе г. Ноябрьск со следующими параметрами:
- температура - от минус 5 до плюс 12оС (соответствует температуре грунта на уровне залегания продуктопровода);
давление - не менее 1,4 МПа.
Пропускная способность продуктопровода «Вынгапуровский ГПЗ - Наливная железнодорожная эстакада широкой фракции легких углеводородов в районе г. Ноябрьск» Ду 250 протяженностью 80,2 км при давлении ШФЛУ на входе продуктопровода 4,0 МПа и на выходе 1,4 МПа составит 1100 тыс. т/год.
Расчетный срок эксплуатации продуктопровода - 30 лет.
Режим работы продуктопровода непрерывный, круглосуточный.
Расчетное время работы продуктопровода принимается равным 8400 ч/год.
Трасса продуктопровода проходит по равнинно-болотистой местности Ямало-Ненецкого автономного округа, Пуровского района Тюменской области, по территории с крайне сложными топографическими условиями - широкое распространение заозеренных болот, рек, ручьев, многолетнемерзлых грунтов и бугров пучения.
Проектом предусмотрена подземная прокладка трубопровода.
Во избежание оттаивания многолетнемерзлых грунтов вблизи продуктопровода, транспортирующего ШФЛУ с температурой до 40°С, предусмотрена теплоизоляция продуктопровода.
Учет ШФЛУ, транспортируемой по проектируемому продуктопроводу, выполняется в начале продуктопровода на узле коммерческого учета, расположенного на площадке Вынгапуровского ГПЗ, и в конце продуктопровода - на узле оперативного учета, расположенного на площадке Наливной ж.д. эстакады ШФЛУ в районе г. Ноябрьск.
В проекте предусмотрено управление запорной арматурой на линейных крановых узлах продуктопровода: по месту; дистанционно из блок-боксов электронного оборудования; автоматизированное с АСУ ТП.
Для контроля технического состояния продуктопровода, в том числе средств электрохимической защиты, герметичности трубопроводов, узлов запуска и приема очистных устройств и запорной арматуры проектом предусмотрена система диспетчерского контроля и сбора данных (SCADA). Мониторинг и дистанционное управление продуктопроводом осуществляется из ЦПУ Наливной ж.д. эстакады ШФЛУ в районе г. Ноябрьск.
Для обеспечения безопасной эксплуатации продуктопровода, уменьшения выбросов в окружающую среду проектом предусмотрены системы обнаружения утечек ШФЛУ и контроля загазованности.
Для производства ремонтных работ проектом предусмотрено вытеснение ШФЛУ из продуктопровода продувочным газом. Продувочный газ подается в продуктопровод с Вынгапуровского ГПЗ по проектируемому газопроводу Ду 80. Этот же газопровод используется для освобождения продуктопровода от продувочного газа на прием сырьевой КС Вынгапуровского ГПЗ.
Для учета продувочного газа на Вынгапуровском ГПЗ предусмотрен узел оперативного учета продувочного газа.
ноября 2011 года состоялся официальный ввод в опытно-промышленную эксплуатацию наливной эстакады по транспортировке широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) - продукта переработки попутного нефтяного газа, используемого в качестве сырья в нефтехимической отрасли.
Пропускная способность нового транспортного комплекса составит до 1,5 млн. тонн ШФЛУ в год. Общие инвестиции в реализацию проекта достигли 8,6 млрд. рублей. В состав объекта входят товарный парк на 10 тыс. м3, система трубопроводов, железнодорожная эстакада с системой двусторонних наливных стояков, а также объекты общезаводской инфраструктуры. Система приема, хранения и налива ШФЛУ полностью автоматизирована.
Ввод в эксплуатацию терминального комплекса в Ноябрьске обеспечивает до 20% расширения транспортных возможностей по доставке ШФЛУ из ЯНАО на газофракционирующие мощности, расположенные в Уральском федеральном округе, дополняя существующие железнодорожные и трубопроводные транспортные каналы.
Окончательным этапом реализации комплексной программы станет завершение строительства Вынгапуровского газоперерабатывающего завода с увеличением мощности до 2,4 млрд. м3 в год по приему попутного нефтяного газа и с процентом извлечения целевых фракций до 99%. На текущий момент завершены проектирование объекта и свайно-бетонные работы, осуществляется поставка оборудования, в активной фазе монтаж металлоконструкций и оборудования. Завершение строительства и ввод Вынгапуровского ГПЗ в эксплуатацию планируется летом 2012 года.
1.1 Инженерные изыскания
Описание трассы продуктопровода
В административном отношении трасса продуктопровода «Вынгапуровский ГПЗ - Наливная ж.д. эстакада ШФЛУ в районе г. Ноябрьск» проходит по территории, расположенной в Пуровском районе Ямало-Ненецкого автономного округа Тюменской области.
Выбор и разбивка трассы на местности, а также проектирование продуктопровода выполнены согласно требованиям действующих на период проектирования нормативных документов. Трасса выбрана с учетом крайне сложных топографических условий - широкое распространение заозеренных болот, рек, ручьев, многолетнемерзлых грунтов с соблюдением расстояний от оси продуктопровода до различных объектов [1].
Трасса продуктопровода пересекает ряд искусственных и естественных препятствий, перечень и количество которых приведено в таблице 1.1.
Таблица 1.1
Перечень и количество искусственных и естественных препятствий, пересекаемых проектируемым продуктопроводом
Наименование препятствияЗначениеПереходы через водные преграды, шт.: - реки 10- ручьи1Протяженность переходов через болота и озера, км17,4Переходы через автодороги, шт.5Пересекаемые коммуникации, шт.: - ВЛ 0,4 кВ - ВЛ 6 кВ - ВЛ 35кВ - подземные трубопроводы 1 4 1 14
Перечень и основные характеристики рек, пересекаемых проектируемым продуктопроводом, приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2
Реки, пересекаемые продуктопроводом «Вынгапуровский ГПЗ - Наливная ж.д. эстакада ШФЛУ в районе г. Ноябрьск»
Водная преградаПикетажное значение преградыШирина перехода, мГлубина реки, мНачалоКонецр. ПидяяхаПК269+68,5ПК269+71,53,00,8р. ПидяяхаПК286+94,7ПК287+2,07,32,0р. Нюдя-ПидяяхаПК370+79,5ПК370+91,812,31,0р. ДеннаПК392+71,8ПК392+77,55,70,6р. ГоэнсапурПК412+32,6ПК412+34,31,71,2р. ВынгапурПК440+43,9ПК440+61,717,81,2р. ЧукусамальПК465+99,2ПК466+9,510,30,8р. ТлятсяйяхаПК546+18,5ПК546+24,66,10,7р. Апака-пурПК621+45,4ПК621+55,710,30,8р. Янга-ЯхаПК798+22,0ПК798+26,34,31,1
Район изысканий расположен в бассейне реки Пур на территории водосбора её левобережного притока Пякупур и характеризуется хорошо развитой, но малоизученной, речной сетью. Важной гидрологической особенностью территории является замедленный поверхностный сток и слабый естественный дренаж грунтовых вод, что связано с плоским рельефом, малым врезом речных долин, наличием озер и болот.
Гидрологическая сеть района изысканий представлена реками: Пидяяха, Нюдя-Пидяяха, Денна, Гоэнсапур, Вынгапур, Чукусамаль, Тлятсяйяха, Апака-пур и Янга-Яха, а также ручьем без названия и небольшими озерами и старицами рек.
В результате выполненных инженерных изысканий выявлены следующие инженерно-геологические процессы и явления:
развитие многолетнемерзлых грунтов;
сезонное промерзание и оттаивание грунтов;
морозное пучение грунтов;
распространение болот и заболоченность;
деятельность поверхностных вод.
Многолетнемерзлые грунты (ММГ) представлены торфом среднеразложившимся пластичномерзлым слоистой криотекстуры, суглинком массивной и слоисто-сетчатой криотекстуры, песком мелким твердомерзлым массивной криотекстуры.
Распространение ММГ наблюдаются в начале трассы проектируемого продуктопровода суммарной протяженностью до 5 км.
1.2 Технологический расчет продуктопровода
Цель расчета
Целью технологического расчета является определение диаметра трубопровода, выбор насосного оборудования, расчет толщины стенки трубопровода, определение максимальной пропускной способности продуктопровода.
Исходные данные
Исходные данные для расчета:
годовая производительность продуктопровода, GГ = 790 тыс. т /год;
протяженность продуктопровода (перевальные точки отсутствуют), L = 80,2км;
разность геодезических отметок 25 м;
средняя расчетная температура перекачки, примем минимально-допустимую температуру ШФЛУ tР = -5°С;
расчетная плотность ШФЛУ, при температуре перекачки 268 К (минус 5°С) r268 = 577 кг/м3;
вязкость ШФЛУ, при 268К (минус 5°С) n268 = 0,35 мм2/с;
коэффициент неравномерности перекачки Кнп = 1,07;
допустимое рабочее давление Рдоп = 4,0 МПа;
для обеспечения нормальной эксплуатации давление на выходе из продуктопровода должно быть не менее 1,4 МПа.
Структурная схема продуктопровода
В состав проектируемого продуктопровода входят:
- линейная часть трубопровода от границы Вынгапуровского ГПЗ до границы Наливной ж.д. эстакада ШФЛУ в районе г. Ноябрьск условным диаметром 250 мм протяженностью 80,2 км на рабочее давление 4,0 МПа;
переходы через водные преграды (реки и ручьи) - 11 шт. Резервные нитки на переходах отсутствуют;
переходы через автодороги - 5 шт.;
переходы через коммуникации - 20 шт., в том числе 14 подземных и 6 ВЛ;
линейные крановые узлы - 10 шт., включая:
а) узел запуска очистных и диагностических устройств (УЗОУ), совмещенный с охранным линейным краном - 1 шт.;
б) узел приема очистных и диагностических устройств (УПОУ), совмещенный с охранным линейным краном -1 шт.;
в) земляные амбары для аварийного сжигания ШФЛУ - 10 шт.;
г) станции катодной защиты продуктопровода от коррозии - 5 шт.;
д) блок-боксы электронного оборудования - 10 шт.;
радиорелейные станции - 2 шт.;
мачты антенной радиосвязи - 10 шт.;
комплексные трансформаторные подстанции - 10 шт.;
пункт обогрева линейных служб эксплуатации продуктопровода - 1 шт.;
вертолетно-посадочная площадка - 1 шт;
вдольтрассовая ВЛ 10 кВ.
Для производства ремонтных работ проектом предусмотрено вытеснение ШФЛУ из продуктопровода продувочным газом. Продувочный газ подается в продуктопровод с Вынгапуровского ГПЗ по проектируемому газопроводу Ду 80. Этот же газопровод используется для освобождения продуктопровода от продувочного газа на прием сырьевой КС Вынгапуровского ГПЗ.
Для учета продувочного газа на Вынгапуровском ГПЗ предусмотрен узел оперативного учета продувочного газа.