Разработка рекомендаций по повышению надежности запорно-регулирующей арматуры технологического оборудования газокомпрессорной станции в условиях низких температур
Введение
1. Анализ существующих видов обогрева
1.1 История развития систем электрообогрева
1.2 Альтернативные системы обогрева
1.3 Электрообогревательные системы, основанные на резистивных
кабелях
1.4 Электрообогревательные системы, основанные на
саморегулирующихся кабелях
1.5 Скин-система электрического нагрева
1.6 Пленочные электронагреватели
2 Объект и метод исследования
2.1 Объект исследования
2.1.1 Общие сведения
2.1.2 Физико-географическая характеристика района работ
2.1.3 Гидрография
2.1.5 Рельеф и геоморфология
2.1.6 Гидрогеологические условия
2.1.7 Геокриологические условия
2.1.8 Геологические и инженерно -геологические процессы ..
2.2 Метод исследования
3 Теплотехнический расчет обогрева запорно-регулирующей арматуры 53
3.1 Построение CAD модели шарового крана
3.2 Расчет и оценка стационарных температурных полей в программном
комплексе Ansys Workbench 56
3.3 Улучшение эффективности и надежности с использованием альтернативной смазки 64
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 67
4.1 Обоснование применения пленочных электронагревателей 67
4.2 Разработка проекта внедрения пленочных электронагревателей 68
4.3 Оценка экономической эффективности от реализации проекта 69
5 Социальная ответственность 73
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности .. 73
5.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства. .. 73
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 75
5.2 Производственная безопасность 76
5.2.1 Анализ вредных производственных факторов 77
5.2.2 Анализ опасных производственных факторов 81
5.3 Экологическая безопасность 82
5.3.1 Воздействие на окружающую среду 82
5.3.2 Расчет удельных выбросов стравливаемого газа при остановке
ГПА 84
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 87
Заключение 90
Список использованной литературы 91
Приложение I (справочное) 95
Современные компрессорные станции - представляют собой сложную систему технологических оборудований, площадок и различных установок которые между собой связаны сетью технологических трубопроводов.
Газокомпрессорные станции являются важным звеном в нефтегазовой промышленности, обеспечивая перекачку газа по трубопроводам и его дальнейшую транспортировку. Надежная работа запорно -регулирующей арматуры является критически важной для безопасной и эффективной эксплуатации газокомпрессорных станций. Однако при эксплуатации такого оборудования в условиях низких температур эксплуатирующие организации часто сталкиваются с проблемами перемерзания и отказов запорно- регулирующей арматуры.
Оптимизация работы газокомпрессорных станций крайне важна для обеспечения повышенной надежности и безопасности производства, особенно в условиях экстремальных температурных режимов. Для повышения надежности и долговечности запорно -регулирующей арматуры необходимо разработать рекомендации по ее оптимизации и эксплуатации.
В данной выпускной квалификационной работе рассмотрены способы повышения надежности запорно -регулирующей арматуры технологического оборудования газокомпрессорной станции в условиях низких температур. Результатами исследования станут практические рекомендации по выбору оптимальных видов обогрева и оптимального режима эксплуатации в условиях низких температур.
Актуальность данной темы заключается в том, на данный момент крупные нефтяные компании интенсивно переходят на добычу в условиях крайнего севера где большое количество трудноизвлекаемых запасов углеводородов. В условиях низких температур замерзание и обмерзание запорно-регулирующей арматуры является одной из наиболее распространенных проблем в эксплуатации газокомпрессорных станций.
Проблематика. Частое замерзание запорно -регулирующей арматуры приводит к остановам оборудования, необходимости проведения сверхнормативных работ и в конечном итоге, к снижению эффективности и надежности работы станции.
Целью данной работы является выбор эффективной системы обогрева запорно-регулирующей арматуры, которая обеспечивает оптимальную температуру в условиях низких температур.
Задачи исследований, обеспечивающие реализацию поставленной цели:
1. Проанализировать существующие виды системы обогревов;
2. Выбор наиболее оптимальной системы обогрева запорно - регулирующей арматуры ;
3. Провести теплотехнический расчёт выбранного вида системы электрообгрева;
4. Рассмотреть варианты применения смазок обеспечивающих работоспособность запорно-регулирующей арматуры в условиях крайнего севера
5. Произвести расчет экономической эффективности.
Практическая значимость:
Разработанная рекомендация позволит путем внедрения пленочных электронагревателей повысить надежность запорно -регулирующих арматур технологических оборудований за счет увеличенной площади нагревания и, следовательно, равномерного нагрева исследуемого объекта.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы был проведен анализ существующих видов обогрева используемых в нефтегазовой промышленности, изучены особенности района исследования, выполнен теплотехнический расчет в программном комплексе Ansys, проведен расчет экономической эффективности проекта, а также рассмотрены и проанализированы воздействия предложенных мероприятий с точки зрения экологической, производственной опасности.
После изучения видов обогрева, используемых в нефтегазовой промышленности, был выбран наиболее оптимальный вид обогрева, а именно пленочный электронагреватель XLI-300.2G-EP во взрывозащищенном исполнении, отечественного производства компании VITEX. Так как выбранный электронагреватель имеет преимущества за счет площади покрытия, тем самым обеспечивая равномерный нагрев объекта, а также быстрое реагирование на изменения тепловой нагрузки, благодаря малому инерционному эффекту.
Проведен теплотехнический расчет стационарного температурного поля корпуса шарового крана после которого было выявлено температура равная +10,9℃ в зоне контакта уплотнительного кольца и запорного элемента, при температуре окружающей среды -60℃ и при температуре греющей пленки равной +33,5℃, энергопотребление при этом составила 0,406 кВт·ч. Проведен расчет напряжений, возникающих при тепловом воздействии, расчет тепловой и общей деформации.
Выполнен расчет экономической эффективности проекта. По результатам расчетов можно определить, что срок окупаемости проекта составит 1 год, чистый дисконтированный доход составит 509142 тыс. руб.
Внутренняя норма доходности более 100%, индекс доходности капитальных вложений 183 долей единиц. По результатам экономической оценки было выявлено расчетным путем, что предлагаемый проект является рентабельным.
