МАГИСТРАЛЬНЫЕ НЕФТЕПРОВОДЫ

Гашение волны пониженного давления в месте ее возникновения

Гашение волны пониженного давления непосредственно в месте ее возникновения позволяет исключить динамическую перегрузку линейной части нефтепровода. При этом достаточно снизить скорость нарастания давления у остановленной насосной станции до допустимых пределов. Для этого надо, чтобы уменьшение расхода через остановленную насосную станцию происходило постепенно за время, соизмеримое с временем пробега ударной волной участка между насосными станциями. Это может быть достигнуто увеличением махового момента насосных агрегатов, установкой на линии всасывания насосных станций воздушных колпаков и автоматическим сбросом части перекачиваемой нефти в месте возникновения волны повышенного давления в специальный резервуар. Для увеличения махового момента требуется существенное изменение конструкции насосных агрегатов, в том числе и уже установленных. Воздушный колпак для современных магистральных нефтепроводов с большой пропускной способностью должен быть объемом до 300 м³, чтобы обеспечить требуемое снижение скорости нарастания давления, и должен работать при давлениях до 6 МПа. Это связано с большими металлозатратами и созданием специальной системы пополнения запаса воздуха, который частично растворяется в перекачиваемой нефти.

Способ автоматического сброса части нефти в резервуар применяется на магистральных нефтепроводах вследствие простоты конструкции и эксплуатации. Объем резервуара для сброса нефти, составляющий 300 м³, обеспечивает несколько срабатываний системы защиты. В качестве автоматических устройств для сброса применяются так называемые шланговые клапаны, называемые иногда регуляторами скорости изменения давления.

Шланговый клапан типа «Флекс-Фло» (США) состоит из корпуса 1 с входным 4 и выходным 6 патрубками. Входная I и выходная II полости клапана разделены перегородкой с боковыми прорезями, закрытыми цилиндрическим шлангом 5 из бензостойкой резины. Шланговые клапаны устанавливают на каждой промежуточной станции, полость I соединена с нефтепроводом на линии всасывания станции, и давление в этой полости равно давление подпора перед насосной станцией. Полость II соединена с резервуаром для сбрасываемой нефти. Полость III заполняется воздухом или инертным газом. Полости I и III соединены с разделительным сосудом 3, внутри которого имеется эластичная мембрана. В разделительный сосуд из полости I поступает нефть, а из полости III — инертный газ (или воздух). При установившемся режиме работы нефтепровода давление в полостях I и III одинаковое и равно давлению в нефтепроводе. При этом резиновый шланг плотно прижимается к боковым стенкам цилиндрической части корпуса и герметично перекрывает боковые отверстия, разобщая при этом полости I и II. На линии, соединяющей полость I с разделительным сосудом, установлен дроссель 2 (местное сужение потока), поэтому изменение давления в разделительном сосуде всегда несколько запаздывает по сравнению с изменением давления в полости I. При плавном повышении давления во всасывающей линии насосной станции (например, при регулировании давления) давления в полостях I и III успевают своевременно выравняться и шланговый клапан не открывается. Прн резком повышении давления в нефтепроводе и соединенной с ним полости I, например при внезапном отключении промежуточной насосной станции, создается разность давлений под резиновым шлангом и полостью III, достаточная для преодоления жесткости шланга. При этом шланг отходит от боковых прорезей, и часть нефти из полости I попадает в полость II, а из нее — в резервуар для сброса. Сброс нефти из нефтепровода при срабатывании шлангового клапана обеспечивает полное или частичное гашение волны повышенного давления, и волна давления распространяется по нефтепроводу с небольшой крутизной фронта, благодаря чему на предыдущей станции и остальных насосных станциях успевает срабатывать система регулирования давления, опасного повышения давления не произойдет и нефтепровод плавно перейдет на новый установившийся режим работы с уменьшенным расходом и без одной промежуточной насосной станции. Подбирая степень закрытия дросселя 2 клапана, жесткость клапана и объем воздуха в полости III, можно при помощи шлангового клапана обеспечить заданную минимальную скорость повышения давления при остановке промежуточной насосной станции.

Сброс нефти из нефтепровода при срабатывании шлангового клапана обеспечивает полное или частичное гашение волны повышенного давления, и волна давления распространяется по нефтепроводу с небольшой крутизной фронта, благодаря чему на предыдущей станции и остальных насосных станциях успевает срабатывать система регулирования давления, опасного повышения давления не произойдет и нефтепровод плавно перейдет на новый установившийся режим работы с уменьшенным расходом и без одной промежуточной насосной станции.

При проектировании и эксплуатации устройств для гашения волн давление путем сброса части нефти из нефтепровода возникает необходимость в определении параметров работы клапана для сброса нефти из нефтепровода (расход жидкости через клапан, продолжительность работы и другие), обеспечивающих снижение скорости увеличения давления до требуемых пределов.