Проектирование систем безопасности технологического процесса ремонта магистрального нефтепровода.

Магистральный трубопроводный транспорт является важнейшей составляющей топливно-энергетического комплекса России. В стране создана разветвленная сеть магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и газопроводов, которые проходят по территории большинства субъектов Российской Федерации. Системы трубопроводного транспорта являются эффективным инструментом реализации государственной политики, позволяющим государству регулировать поставки нефтепродуктов на внутренний и внешний рынки.
Транспортировка нефти по магистральным нефтепроводам вызывает необходимость в обеспечении надежной работы трубопроводных систем.
Отказы на магистральных трубопроводах наносят не только большой экономический ущерб из-за потерь продукта и нарушения непрерывного процесса производства в смежных отраслях, но могут сопровождаться загрязнением окружающей среды, возникновением пожаров и даже человеческими жертвами.
Анализ технического состояния основных производственных мощностей показал, что фактически сроки эксплуатации оборудования нефтеперекачивающих систем достигают 25-30 лет. В настоящее время действующие объемы имеют следующий возрастной состав:
* 38 % нефтепроводов эксплуатируется свыше 30 лет;
* 37 % нефтепроводов находится в эксплуатации от 20 до 30 лет;
* 25 % нефтепроводов находится в эксплуатации менее 20 лет;
* 31 % резервуарных парков находится в эксплуатации свыше 30 лет;
* 24 % резервуарных парков находится в эксплуатации от 10 до 20 лет;
* 7 % резервуарных парков находится в эксплуатации до 10 лет.
В последние годы, как показывают статистические данные, на трубопроводах наблюдается тенденция роста количества аварий. Отказы происходят в основном из-за коррозионного износа и старения трубопроводов, несовершенства проектных решений, заводского брака труб, брака строительно-монтажных работ, по вине эксплуатационного персонала и по другим причинам. Имеющиеся на стенках трубопроводов различные дефекты, групповые или сплошные коррозионные язвы снижают несущую способность трубопроводов и могут привести к отказам.
Аварии на трубопроводах, связанные с разрывом стенок труб, происходят относительно редко, однако, даже незначительный разрыв стенок трубопровода может нанести огромный ущерб, связанный с загрязнением окружающей среды, возможными взрывами и пожарами, человеческими жертвами, нарушением снабжения потребителя нефтью.
Сохранение работоспособности линейной части трубопроводов является одной из важнейших проблем трубопроводного транспорта. В этом плане большое значение имеет своевременное и качественное проведение профилактических мероприятий, направленных на сохранение, восстановление и повышение несущей способности линейной части трубопроводов.
В настоящее время для обеспечения надежной работы трубопроводов, имеющих участки с уменьшенной несущей способностью, применяют ряд методов: перекачку продукта производят при давлении ниже проектного; на отдельных участках или по всей длине трубопровода прокладывают лупинги; производят ремонт стенок трубопроводов путем заварки коррозионных язв; установкой приварных или композитных ремонтных конструкций (муфт, патрубков) на трубопроводы. Если коррозионный износ превышает предельную величину, то участки трубопроводов, трубы и детали трубопроводов вырезают целиком и заменяют на новые.
Иногда трубопровод полностью демонтируют, производят тщательную отбраковку с целью выявления качественных труб и повторного их использования. Эти методы требуют больших затрат, связаны с остановкой перекачки, опорожнением трубопровода, выходом перекачиваемого продукта на землю, попаданием его в грунт и в водоемы со значительными безвозвратными потерями. Возросшие требования к охране окружающей среды, к обеспечению работоспособности магистральных трубопроводов и к методам безопасного ведения ремонтных работ делают эту проблему особенно актуальной.
Наиболее эффективным является восстановление ослабленных стенок трубопроводов без остановки перекачки продукта. В зависимости от вида дефектов и распределения их на поверхности трубопровода могут быть приняты различные методы ремонта.
Целью дипломного проекта является разработка технологии ремонта линейной части магистральных нефтепроводов без остановки перекачки.
Задачами дипломного проекта являются:
1) Анализ дефектов магистральных нефтепроводов;
2) Обоснование выбора метода ремонта и расчет параметров процесса сварки;
3) Выбор методов и расчет параметров неразрушающего контроля;
4) Расчет экономической эффективности разработанной технологии;
5) Анализ опасных вредных факторов и выбор основных решений по обеспечению безопасности технологического процесса.


 
1 АНАЛИЗ ОПАСНОСТЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
1.1 Краткое описание технологического процесса
К магистральным нефтепроводам относятся трубопроводы протяженностью более 50 км. Магистральный нефтепровод состоит из линейной части, головной и промежуточных насосных станций, системы подводящих и отводящих трубопроводов и наливных пунктов.
Головная НПС предназначена для приема нефти с нефтепромыслов и закачки ее в трубопровод. На приеме головной НПС по числу подающих нефтепроводов устанавливаются камеры приема скребков-очистителей и фильтры грязеуловители. Очищенная от грязи и механических примесей нефть поступает в камеру счетчиков, где учитывается поступившая от каждого поставщика отдельно масса нефти. Далее нефть поступает в распределительный коллектор, предназначенный для направления нефтяных потоков к свободным емкостям резервуарного парка. Для предотвращения попадания грязи и механических примесей из резервуарного парка в магистральный трубопровод на всасывании подпорных агрегатов устанавливаются фильтры [3, с. 12].
Подпорные агрегаты обеспечивают откачку нефти из резервуаров и создание необходимого подпора на приеме основных агрегатов. На выходе основных перекачивающих агрегатов устанавливают регулятор давления, поддерживающий параметры перекачки в заданных пределах. На нагнетании перекачивающей станции монтируется площадка пуска скребка-очистителя.
В перекачивающих насосных обычно устанавливают 3-4 однотипных магистральных насосных агрегатов, один из которых является резервным. Каждый агрегат состоит из центробежного насоса с приводом от высоковольтного двигателя [10, с. 34].
Режимы работы нефтеперекачивающих станций
Режим работы магистрального нефтепровода ориентируется схемой работы перекачивающих станций: «через емкость», «с присоединенной емкостью» и «без емкости». При режиме «через емкость» поступающая на насосно-перекачивающую станцию (НПС) нефть поступает в раз или же некоторое количество резервуаров станции, и в то же время, отбирается подпорной НПС из иного резервуара в магистральный трубопровод. Данный режим как правило используется на головных НПС, где отсутствуют способы измерения числа и свойства нефти, а смысла числа и свойства ориентируются по измерениям в резервуарах.
При данном методе нужно владеть на НПС большущее численность резервуаров [7, с. 42].
При режиме «с присоединенной емкостью» ведущей поток нефти сервируется именно на всасывание подпорной НПС, а в резервуары или же из их поступает лишь только доля нефти, которая равна разнице меж струями до и впоследствии станции.
При этом методе перекачки потребуется маленькое численность резервуаров. При режиме «без емкости» («из насоса в насос») целый поток нефти из трубопровода на способе станции поступает на всасывание ведущей магистральной НПС.
Схема перекачки «из насоса в насос» возымело повсеместное распространение. По данной схеме целый трубопровод разбивается на некоторое количество эксплуатационных участков длиной 400-600 км. В начале всякого участка основывается станция с резервуарным парком, подпорная станция и магистральная насосная. Сквозь 60 км возводятся промежные НПС. Расстояние от станции к станции ориентируется так, дабы нажим нефти, поступающей на промежную НПС, было повыше кавитационного припаса магистральных насосных агрегатов.
К данному давлению прибавляется натиск, формируемый промежной НПС. При работе по данной схеме все насосные участки оказываются связанными меж собой единственным потоком нефти. В следствие этого обстоятельства работы всякой НПС оказывают воздействие на работу иных НПС [25, с. 67].
В случае если один НПС выйдет из строя, то это приведет к остановке всего нефтепровода. В данном случае участок нефтепровода для НПС, находящийся перед остановившейся возрастает в два раза, при данном противодействие свежего участка возрастает и для уменьшения утрат предшествующая НПС трудится с наименьшей подачей. Подобный режим работы именуется «через станцию» [14, с. 48].
На запуск и остановку НПС или же отдельных ее агрегатов, а еще на переход с агрегата на конструкция надлежит быть отвечающее письменное постановление или же позволение диспетчера НВ УМН (в аварийных обстановках остановка выполняется без согласования с диспетчером с следующим извещением о основанию остановки) [8, с. 53].
Подготовка технологической схемы перекачки выполняется по постановлению диспетчера НВ УМН. При данном оператору НПС нужно проследить изобретение задвижек на входе и выходе заслонок регуляторов давления, а еще изготовить технологические переключения задвижек на скребке.
От подпорной насосной нефть сквозь задвижку поступает на способ магистральной насосной. Подготовку системы энергоснабжения изготавливает дневальный электромонтер по постановлению оператора НПС сообразно руководств и правил [9, с. 46].
Подготовка технологических схем запасных систем выполняется оператором НПС и дежурным электромонтером сообразно надлежащих руководств.
После подготовки энергоснабжения и технологических схем вспомогательных систем необходимо подготовить к работе системы автоматики и включить вспомогательные системы в работу.

1.2 Анализ опасностей технологического процесса ремонта магистрального нефтепровода
Для оценки и осуществления необходимых расходов на обеспечение безопасности нефтехимического производства необходимо иметь представление о реальных масштабах и последствий технологических аварий.
Прогнозирование сценариев возможных разливов нефтепродуктов проводиться на основе анализа рисков с учетом максимально возможного объёма разлившихся нефтепродуктов [2, с. 35].
Целью прогнозирования разливов нефти и нефтепродуктов считается: определение вероятных результатов разливов нефти и нефтепродуктов, их смысл и воздействие на общественность, объекты жизнеобеспечения и находящуюся вокруг природную среду [15, с. 47].
Прогнозирование исполняется на базе начальных данных, в состав коих входят: описание объекта, образ и свойства продукта, гидрометеорологические и гидрогеологические обстоятельства, присутствие экологически уязвимых зон в регионе вероятного загрязнения, I, II, III пояса зон санитарной охраны подземных и поверхностных источников водоснабжения и объектов водопроводных сооружений [38, с. 157].
При анализе состояния технологических трубопроводов как правило рассматривают перемена выходных данных, дабы отметить из вероятных состояний более возможные. Идет по стопам, принять во забота, собственно что в кое каких случаях всевозможные влияния приводят к схожим конечным итогам.
Этим образом, свойственной чертой диагностического процесса считается тест состояний системы, позволяющий уточнить и локализовать пространство, как вероятной трагедии, например и составляющих системы, оказавшихся в аварийном состоянии.
Трагедии на магистральных трубопроводах сопровождаются пожарами и взрывами, а еще выходом небезопасных препаратов наружу. Следствием сего считается загрязнение находящейся вокруг среды, издержки по ликвидации результатов ДТП и издержки по починке покоробленной части трубопровода [41, с. 69].
Более небезопасны разливы большущих объёмов нефтепродуктов при их перевозке по магистральным трубопроводам или же при разрушении резервуара.
Аварийные розливы нефтепродуктов находятся в зависимости от размеров вылитого препараты и от площади розлива. В качестве примеров возможно привести надлежащие трагедии:
5 июня 2012 г. - в Республике Дагестан на земли Карабудахкентско-го региона неподалеку от села Уллубий-аул, случился круча нефтепровода.
В итоге несанкционированной врезки розлив нефти составил приблизительно 5 тонн на площади 80 км . Возгорание разлившейся воды получилось избежать [29, с. 34].
21 декабря 2012 г. - в Нефтекумском регионе Ставрапольского края по причине порыва нефтепровода, на землю разлились нефтепродукты и убили злачный слой земли площадью 500 м [14, с. 89].
Обеспечивание промышленной защищенности небезопасных производственных объектов подразумевает внедрение итогов анализа риска ДТП для выработки подходящих заключений по аспектам, предусматривающим издержки на обеспечивание защищенности и характеристики финансовой производительности.
Ведущими техногенными трагедиями на объектах сбережения и перевалки нефти и нефтепродуктов считаются: локальные утечки из технологического оснащения, трубопроводов с вероятным воспламенением нефти или же нефтепродукта и пожаром пролива.
Поражающими причинами ДТП считаются: термическое излучение, влияние ударных волн, попадание в раскрытое огонь, поражение осколками.
Совместными основаниями ДТП магистральных нефтепроводов и газопроводов считается венчание строительно-монтажных дел и коррозия металла труб.
Понижение ДТП по основанию брака строительно-монтажных дел на прямую находится в зависимости от около и соблюдения, как самого монтажа трубопроводной арматуры, например и дальнейшего проведения проверок и актуального уничтожения несоответствий при строительстве трубопроводов.