НЕФТЕПЕРЕКАЧИВАЮЩАЯ СТАНЦИЯ БЕСПЕРЕБОЙНОЙ РАБОТЫ
OIL PUMPING STATION FOR UNINTERRUPTED OPERATION

Изобретение относится к нефтепроводному оборудованию, а именно к нефтеперекачивающим станциям (НПС) магистральных нефтепроводов, имеющим в своем составе резервуарные парки.
Для создания и поддержания в магистральных нефтепроводах напора, достаточного для обеспечения транспортировки нефти, создаются системы перекачки, главным элементом которых являются нефтеперекачивающие станции, работающие по схеме «с подключенной емкостью» или «из резервуара в резервуар».
Известна система перекачки нефти по магистральному нефтепроводу, содержащая магистральный нефтепровод, снабженный запорно-регулирующей арматурой, головную нефтеперекачивающую станцию с узлом подключения к напорному трубопроводу, резервуарный парк, насосное оборудование, включающее основные и подпорные насосы, узлы приема и ввода нефти (патент на изобретение RU 2352857 C1, МПК: F17D 1/08, F16L 55/00, F16K 31/12, опубл. 20.04.2009).
Данная система позволяет транспортировать нефть и нефтепродукты по трубопроводу. Однако при возникновении аварийной ситуации в резервуарном парке и его последующем отключении от технологических трубопроводов необходима остановка перекачки нефти или нефтепродуктов на данном участке магистрального трубопровода.
Известна также типовая технологическая схема нефтеперекачивающей станции (Трубопроводный транспорт нефти / Под редакцией С.М. Вайнштока. Учеб. для вузов. В 2 т. - М.: «Недра-Бизнесцентр», 2002. - Т. 1, с. 158), которая содержит следующие основные элементы:
- магистральная насосная станция (основные насосы);
- подпорная насосная станция (подпорные насосы);
- соединение трубопроводных коммуникаций (обвязка);
- резервуарный парк;
- технологическое оборудование (узел фильтров-уловителей, узел регулирования давления, резервуар аварийного сброса);
- предохранительные клапаны (два клапанных узла);
- технологические задвижки (задвижки и затворы).
По совокупности признаков и достигаемому техническому результату данная схема нефтеперекачивающей станции является наиболее близкой к заявляемому изобретению и выбрана в качестве прототипа.
Существующая типовая технологическая схема нефтеперекачивающей станции предусматривает раздельную работу участков магистрального нефтепровода до и после нефтеперекачивающей станции. При этом в соответствии с нормативными требованиями при возникновении аварийной ситуации в резервуарном парке предусмотрено его отключение от технологических трубопроводов на входе НПС только после остановки перекачки на участке до НПС.
Это требование обусловлено необходимостью исключения превышения допустимого рабочего давления линейной части магистральных нефтепроводов и допустимого давления технологических трубопроводов и оборудования НПС. Данное требование обуславливает следующие нежелательные последствия (недостатки):
- необходимость отключения резервуарного парка приводит к остановке перекачки на предыдущем участке магистрального нефтепровода;
- поступление нефти в резервуарный парк в аварийной ситуации продолжается в течение времени остановки предыдущего участка магистрального нефтепровода. При этом, если аварийная ситуация связана с пожаром в резервуаре, то подпитка горящего резервуара нефтью из магистрального нефтепровода будет продолжаться в течение времени его остановки и закрытия задвижек резервуара.
Задачей заявляемого изобретения является обеспечение непрерывности перекачки нефти при возникновении аварийной ситуации в резервуарном парке нефтеперекачивающей станцией.
Технический результат заключается в обеспечении бесперебойности работы и повышении безопасности нефтеперекачивающей станции за счет переключения обратным клапаном потока перекачиваемой нефти, поступающего от магистрального нефтепровода, на вход магистральной насосной станции при отключении резервуарного парка.
Задача решается, а технический результат достигается за счет того, что нефтеперекачивающая станция бесперебойной работы, соединенная через узел подключения с магистральным нефтепроводом, содержит связанное сетью технологических трубопроводов оборудование: узел фильтров-грязеуловителей, вход которого соединен с узлом подключения, резервуарный парк, вход которого связан с выходом узла фильтра-грязеуловителя, подпорную насосную станцию, вход которой соединен с выходом резервуарного парка, магистральную насосную станцию, соединенную с выходом подпорной насосной станции, причем выход магистральной насосной станции через узел регулирования давления связан с узлом подключения, при этом выход узла фильтров-грязеуловителей соединен через обратный клапан с входом магистральной насосной станции, на трубопроводе, соединяющем выход подпорной насосной станции с входом магистральной насосной станции, после точки присоединения выхода обратного клапана установлен узел сбросных пружинных предохранительных клапанов, выход которого подключен к резервуару аварийного сброса, а на трубопроводе, соединяющем выход узла фильтров-грязеуловителей с входом резервуарного парка, установлена отключающая задвижка.
Кроме того, трубопроводы, соединяющие узел фильтров-грязеуловителей с отключающей задвижкой и обратным клапаном, и трубопровод, соединяющий обратный клапан с магистральной насосной станцией, выполнены рассчитанными на номинальное давление 2,5 МПа.
Заявленное изобретение поясняется чертежом (фиг. 1), на котором изображена технологическая схема нефтеперекачивающей станции бесперебойной работы.
Позициями на чертеже обозначены:
1 - магистральная насосная станция;
2 - подпорная насосная станция;
3 - резервуарный парк;
4 - узел сбросных пружинных предохранительных клапанов;
5 - узел фильтров-грязеуловителей;
6 - отключающая задвижка;
7 - узел регулирования давления;
8 - резервуар аварийного сброса;
9 - обратный клапан;
10 - узел подключения;
11 - магистральный нефтепровод.
Нефтеперекачивающая станция бесперебойной работы, как и типовые НПС, содержит последовательно соединенные с помощью технологических трубопроводов узел фильтров-грязеуловителей 5, резервуарный парк 3, подпорную насосную станцию 2, магистральную насосную станцию 1, узел регулирования давления 7, вход и выход которой соединены соответственно с выходом и входом узла подключения 10 магистрального нефтепровода 11.
Предлагаемая технологическая схема нефтеперекачивающей станции бесперебойной работы в отличие от типовой предусматривает оборудование перемычки с обратным клапаном 9 для соединения технологического трубопровода на входе НПС (после узла фильтров-грязеуловителей 5) и трубопровода на входе магистральной насосной станции 1. Для этого устанавливают трубопроводы, соединяющие узел фильтров-грязеуловителей 5 с отключающей задвижкой 6 и обратным клапаном 9, и трубопровод, соединяющий обратный клапан 9 с магистральной насосной станцией 1, которые рассчитаны на номинальное давление 2,5 МПа.
В результате выход узла фильтров-грязеуловителей 5 соединен через обратный клапан 9 с входом магистральной насосной станции 1, узел сбросных пружинных предохранительных клапанов 4, выход которого подключен к резервуару аварийного сброса 8, расположен на трубопроводе, соединяющем выход подпорной насосной станции 2 с входом магистральной насосной станции 1, после точки присоединения выхода обратного клапана 9. Вход отключающей задвижки 6 при этом соединен с выходом узла фильтров-грязеуловителей 5 и входом обратного клапана 9.
В нефтеперекачивающей станции бесперебойной работы необходим только один узел сбросных пружинных предохранительных клапанов 4 (в существующих типовых нефтеперекачивающих станциях применяются два узла с трубопроводами сброса от данных узлов в резервуар аварийного сброса), размещенный на трубопроводе, соединяющем выход подпорной насосной станции 2 с входом магистральной насосной станции 1, после точки присоединения выхода обратного клапана 9.
Указанные технические нововведения кроме решения основной задачи - обеспечения непрерывности перекачки нефти при возникновении аварийной ситуации в резервуарном парке нефтеперекачивающей станции, дают дополнительное преимущество, а именно: с учетом более высокого давления срабатывания узла сбросных пружинных предохранительных клапанов 4 (фиг. 1) (до 2,5 МПа) по сравнению с исключенным узлом сбросных пружинных предохранительных клапанов (до 1,6 МПа) уменьшается производительность сброса, что приводит к сокращению требуемой емкости резервуара аварийного сброса 8.
Заявленное устройство работает следующим образом.
При возникновении аварийной ситуации в резервуарном парке 3 производят его незамедлительное отключение от узла фильтров-грязеуловителей 5 путем закрытия отключающей задвижки 6 без остановки перекачки. После закрытия отключающей задвижки 6 и отключения резервуарного парка 3 возрастает давление на входе обратного клапана 9, который автоматически открывается, и поток нефти направляется по перемычке на вход магистральной насосной станции 1, осуществляющей перекачку на следующем участке магистрального нефтепровода 11.
Рост давления на входе магистральной насосной станции 1 (и соответственно, на выходе подпорной насосной станции 2) за счет потока нефти из магистрального нефтепровода 11 происходит до значения, соответствующего напорной характеристике подпорного насоса подпорной насосной станции 2 при нулевой подаче. По достижении данного давления подпорная насосная станция 2 отключается. После отключения подпорных насосных агрегатов подпорной насосной станции 2 давление на входе магистральной насосной станции 1 (и следовательно, на выходе подпорной насосной станции 2) снизится до значения, поддерживаемого автоматической системой регулирования давления узла регулирования давления 7, подключенного к выходу магистральной насосной станции 1.
Нефтеперекачивающая станция, выполненная по предлагаемой принципиальной технологической схеме, обеспечивает возможность незамедлительного отключения резервуарного парка 3 отключающей задвижкой 6 при возникновении в нем аварийной ситуации без остановки перекачки на предыдущем технологическом участке магистрального трубопровода.
При этом происходит автоматический перевод потока нефти, поступающей из узла фильтров-грязеуловителей 5, напрямую на вход в магистральную насосную станцию 1, осуществляющую перекачку на следующем технологическом участке магистрального трубопровода.
При отключении резервуарного парка 3 и переходе НПС на режим работы «из насоса в насос» (то есть при подключении потока нефти непосредственно на вход магистральной насосной станции 1), являющемся штатным переходом, необходимо учитывать возможность аварийного отключения магистральной насосной станции 1 (например, при внезапном отключении энергоснабжения). При этом магистральный нефтепровод 11 перейдет на режим работы «минуя НПС» через обратный клапан, установленный в узле подключения 10.
Данный режим является нештатным (аварийным) и характеризуется ростом «проходящего» давления на входе НПС. В этих условиях защита по давлению технологических трубопроводов НПС и линейной части магистрального нефтепровода 11 обеспечивается с помощью узла сбросных пружинных предохранительных клапанов 4, установленного на трубопроводе, соединяющем выход подпорной насосной станции 2 с входом магистральной насосной станции 1, после точки присоединения выхода обратного клапана 9.
Узел сбросных пружинных предохранительных клапанов 4 ограничивает давление на приеме НПС до 2,5 МПа. При этом эпюра допустимого рабочего давления линейной части участка магистрального нефтепровода 10 до входа в рассматриваемой НПС (фиг. 1) должна удовлетворять эпюре максимальных давлений, построенной с учетом максимального давления на выходе предыдущей НПС (на чертеже не показана) технологического участка и максимального давления 2,5 МПа, ограниченного с помощью узла сбросных пружинных предохранительных клапанов 4 рассматриваемой НПС. При остановке магистральной насосной станции 1 должна формироваться команда на отключение предыдущего технологического участка магистрального нефтепровода 11.
Преимущества устройства, выполненного по предлагаемой технологической схеме:
- обеспечивается возможность незамедлительного отключения резервуарного парка задвижкой при возникновении в нем аварийной ситуации без остановки перекачки на предыдущем участке. При этом сокращается объем продукта, поступающего в резервуарный парк при аварийной ситуации, тем самым повышается безопасность работы МН;
- исключается строительство одного из двух узлов сбросных пружинных предохранительных клапанов с трубопроводами сброса от данного узла;
- сокращается требуемая емкость резервуара аварийного сброса.
Опытный образец нефтеперекачивающей станции бесперебойной работы спроектирован, и его макетный образец показал принципиальную работоспособность установки.
Изобретение обеспечивает непрерывность перекачки нефти при возникновении аварийной ситуации в резервуарном парке нефтеперекачивающей станции.
Достигнута бесперебойность работы и повышение безопасности нефтеперекачивающей станции за счет переключения обратным клапаном потока перекачиваемой нефти, поступающего от магистрального нефтепровода, на вход магистральной насосной станции при отключении резервуарного парка.