Железнодорожный транспорт. Общая характеристика

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

Автономная некоммерческая организация

«Учебно-методический центр»

«Статус»

РАССМОТРЕНО: на Учебно-методическом Совете АНО «Учебно-методический центр» «Статус» Протокол № _______ «____» _____________ 2007 г.

УТВЕРЖДАЮ: Исполнительный директор АНО «Учебно-методический центр» «Статус» ___________ С.Д. Багаутдинова «____» _____________ 2007 г.

 

Учебно – методическое пособие

Оборудование транспорта и хранения нефти и газа

по профессиям:

Оператор товарный

Обходчик линейный

Трубопроводчик линейный

Слесарь КИП и А

 

г. Нижневартовск

ВВЕДЕНИЕ

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является одной из основ экономики России. Между добычей и переработкой нефти и газа находится важное звено ТЭК — магистральные тру­бопроводы. По трубопроводам транспортируются: вода, нефть, нефтепродукты, газ, конденсаты, сыпучие материалы и т.д. Рабо­та трубопроводной системы должна быть увязана и согласована с железнодорожным, речным и автомобильным транспортом.

При больших массах транспортируемых нефтегрузов хра­нение их стало большой народнохозяйственной проблемой. Не­обходимость хранения нефти и газа обусловлена неравномерно­стью их потребления. Чем большее количество нефтепродуктов и газа необходимо хранить, тем больше потери их от испарения и других причин. Только разветвленная сеть трубопроводов в чет­кой согласованности с другими видами транспорта позволяет хранить минимально необходимое количество нефтепродуктов и газа.

Таким образом, транспорт и хранение нефти и газа пред­ставляют собой одну из важнейших отраслей нефтяной и газовой промышленности.

ТРАНСПОРТ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Общие сведения о транспорте и нефтепродуктах

Развитие народного хозяйства связано со значительным рос­том потребления нефти, нефтепродуктов и газа. Промышлен­ность, транспорт и сельское хозяйство потребляют свыше 200 сортов нефтепродуктов в виде горючего и смазочных масел. Газ используют в металлургии, на электростанциях и в других облас­тях как наиболее дешевый вид топлива. Бесперебойная работа всех отраслей народного хозяйства зависит от своевременной по­ставки нефтепродуктов.

Доставка и распределение нефтепродуктов осуществляется трубопроводным, водным, железнодорожным и автомобильным транспортом, а также сетью нефтебаз, газохранилищ, бензогазораздаточных станций.

Каждый вид транспорта используется в зависимости от раз­вития соответствующих транспортных путей, от объема перево­зок, характера нефтегрузов, от расположения нефтепромыслов, нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ), нефтебаз и основных потребителей. При этом во всех случаях выбора вида транспорта преследуется цель: при минимальных затратах сократить сроки доставки и полностью исключить нерациональные перевозки.

При выборе вида транспорта во внимание принимаются как недостатки, так и преимущества данного вида. Известно, что удельные затраты тем меньше, чем больше мощность транспорт­ной магистрали. Однако нельзя пренебрегать и такими фактора­ми, как сезонность работы и расстояние перевозки. Например, водным транспортом, который дешевле железнодорожного, мож­но перевозить только в навигационный период, автомобиль­ным — в некоторых районах до наступления распутицы, а желез­нодорожным и трубопроводным — практически круглый год. При перевозках на короткие расстояния достаточно экономично пользоваться автомобильным транспортом. В случае доставки нефтепродуктов на весьма большие расстояния, когда не удается ограничиться одним видом транспорта, приходится передавать нефтегруз с одного вида транспорта на другой. Перемещение грузов несколькими видами транспорта называется смешанными перевозками.

Железнодорожный транспорт. Общая характеристика

 

Железнодорожным транспортом перевозят все виды нефте­продуктов, нефть и сжиженные газы. В общем объеме перевозок на его долю приходится около 40 %. Нефть и нефтепродукты пе­ревозятся по железным дорогам, как правило, в вагонах-цистернах. Только небольшая часть, около 2 %, транспортирует­ся в мелкой таре — в бочках, контейнерах и бидонах. Для транс­портировки отдельных видов масел, смазок и небольших партий светлых и темных нефтепродуктов используются крытые вагоны. Отличительная особенность железнодорожных перевозок — это возможность доставки нефтегрузов в любое время года, бла­годаря чему большинство распределительных баз расположено на железнодорожных магистралях. Однако железнодорожный транспорт имеет существенные недостатки. К ним относятся: большие капиталовложения при строительстве новых и реконст­рукции действующих путей; относительно высокие эксплутационные расходы на перевозку нефти по сравнению с другими ви­дами транспорта (в 2-4 раза дороже водного и трубопроводного).

Нефть и нефтепродукты перевозятся в железнодорожных цистернах грузоподъемностью 25, 50, 60, 90 и 120 т. Наибольшее распространение имеют четырехосные цистерны объемом 50 и 60 м³. Вагоны-цистерны формируют в поезда, называемыми наливными маршрутами. Цистерны оборудуются универсальными сливными приборами. Они устанавливаются в нижней части цистерны и обеспечивают полный слив нефтепродукта.

Для ограничения максимально допустимого давления и вакуума в железнодорожных цистернах, сверх которых могут воз­никнуть опасные напряжения в стенке котла, цистерны снабжают пружинными предохранительными клапанами.

Цистерны, предназначенные для перевозки высоковязких за­стывающих нефтепродуктов, оборудуют наружными паровыми рубашками или внутренними устройствами для подогрева. Паро­вая рубашка обеспечивает подогрев (подплавление) погранично­го слоя застывшего нефтепродукта без разогрева остальной его массы. Цистерны с внутренними подогревателями обычно снаб­жены наружной теплоизоляцией (цистерны-термосы) для умень­шения тепловых потерь, когда цистерна находится в пути.

Для перевозки битума как весьма тугоплавкого нефтепродукта применяют специальные железнодорожные вагоны, называемые бункерными полувагонами. Особенность их заключается в том, что они состоят из четырех бункеров с паровой рубашкой (объемом по

11,8 м³), установленных на раме вагона. Опорные точки бункера расположены таким образом, что в заполненном состоянии его центр тяжести находится выше этих точек, и бункер легко опрокидывается (при освобождении захватов). Битум вываливается в затвердевшем виде на разгрузочную площадку, а затем после опорожнения бункер возвращается в первоначальное вертикальное положение.

По железной дороге нефтепродукты перевозят также и в контей­нерах. Контейнеры представляют собой небольшие цистерны грузо­подъемностью 2,5 и 5 т. Их устанавливают на железнодорожных платформах и по прибытии к месту назначения в заполненном виде перегружают кранами на грузовые машины. В цистернах-контей­нерах перевозят главным образом масла и смазки. Поскольку масла и смазки имеют высокую вязкость, контейнеры снабжены паровыми рубашками для подогрева нефтепродуктов при их опорожнении.

Слив и налив нефтепродуктов в железнодорожные цистер­ны, прибывающие на нефтебазу, производится на специальных сливно-наливных устройствах (эстакадах).

На нефтебазу цистерны подают по подъездным железнодо­рожным путям, которые примыкают к железнодорожным магист­ралям у ближайшей станции. В зависимости от характера прово­димых операций подъездные железнодорожные пути разделяют на основные, предназначенные для слива и налива нефти и нефтепро­дуктов; вспомогательные — для разгрузки или погрузки тарных грузов и других вспомогательных материалов; обгонные — для ма­невровых работ. На основных железнодорожных путях размеща­ют устройства для сливно-наливных операций, которые вместе с ними называются сливно-наливным фронтом.

Нефтепродукты всех видов перевозят по железным дорогам в соответствии с «Правилами перевозок грузов» МПС. Этими правилами предусмотрен порядок формирования железнодорож­ных цистерн в маршруты, условия перевозок нефтегрузов, подачи железнодорожных маршрутов под слив и налив на эстакады, пра­вила сдачи наполненных маршрутов по железной дороге, нормы времени на погрузочно-разгрузочные операции, а также основ­ные требования к технической эксплуатации.

Водный транспорт

 

Водным транспортом перевозят нефть, нефтепродукты и сжиженные газы.

Водный транспорт подразделяется на морской и речной. Он осуществляет перевозку нефти и нефтепродуктов как внутри страны, так и за ее пределами. На долю водного транспорта при­ходится около 13 % от общего объема перевозок нефтегрузов.

По сравнению с железнодорожным водный транспорт тре­бует меньшего расхода топлива на единицу перевозок, характе­ризуется небольшой численностью обслуживающего персонала, меньшими затратами металла на единицу грузоподъемности и небольшой собственной массой по отношению к массе перевози­мого груза.

Морским транспортом внутри России основные перевозки нефтепродуктов осуществляются в Каспийском, Черном, Азов­ском, Балтийском, Японском и Охотском морях.

К преимуществам морского транспорта относятся низкая себестоимость перевозки нефти за счет использования судов большой грузоподъемности на дальние расстояния.

Речным транспортом доставляются нефтепродукты на многие нефтебазы, расположенные на реках. Протяженность су­доходных рек в России составляет около 150 тыс. км.

К преимуществам речного транспорта относится высокая пропускная способность речных путей и возможность перебра­сывать флот из одного речного бассейна в другой. Для отдельных районов Якутии, Тюмени, Омской и Новосибирской областей речной транспорт является основным способом доставки нефте­продуктов.

К отрицательным свойствам речного транспорта можно от­нести то, что на зимний период прекращаются речные перевозки. Это приводит к созданию межнавигационных запасов нефти в перевалочных пунктах или у потребителей. Приходится соору­жать крупные резервуарные емкости на промыслах, НПЗ и вод­ных нефтебазах для соответствующего накопления и длительного хранения нефти.

К недостаткам речного транспорта также относятся несов­падения географического расположения сети с наполнением неф­тяных грузопотоков, что удлиняет расстояние перевозки, и малая скорость нефтеналивных судов по сравнению с другими видами транспорта.

Нефтеналивные суда подразделяют на морские (танкеры), речные, озерные и смешанного плавания, а также самоходные и несамоходные.

Самоходные (танкеры) имеют машинные отделения; неса­моходные суда (баржи) передвигаются при помощи буксиров различной мощности.

Нефтеналивное судно характеризуется следующими пока­зателями:

1) осадкой судна — глубиной, на которую погрузилось судно; осадку определяют по положению ватерлинии. Ватерли­ния делит судно на надводную и подводную части и называется порожней (легкой) ватерлинией, соответствующей порожнему судну; ватерлиния, соответствующая осадке судна с максималь­ным грузом, называется грузовой ватерлинией;

2) водоизмещением — равным массе воды, вытесненной груженым судном до грузовой ватерлинии (при суммарной массе судна и груза);

3) грузоподъемностью — массой транспортируемого груза;

4) дедвейтом — полной массой груза, включающей транспортируемую массу и груз для собственных нужд (вода, топливо, багаж и продовольствие), который может быть принят судном без потери своей плавучести и остойчивости и при сохранении ско­рости хода;

5) остойчивостью — способностью судна не переворачиваться, а возвращаться в свое положение при крене, в которое оно приводится волной, ветром или неравномерной нагрузкой. На­клон судна в поперечном направлении, т.е. в сторону одного из
его бортов, называется креном, а наклон в продольном направле­нии, т.е. в сторону носа или кормы — дифферентом;

6) непотопляемостью — способностью судна держаться на воде при пробоинах в корпусе. Она тем больше, чем больше в нем перегородок, разделяющих судно на отдельные герметичные отсеки. При отсутствии перегородок жидкий груз при крене или
дифференте получает возможность перетекать в сторону наклона судна, увеличивая крен за пределы, обеспечивающие остойчи­вость, что в результате может привести к переворачиванию суд­на. Во избежание крена загрузку и выгрузку отсеков (танков)
производят по определенной очередности.

Танкеры и баржи различаются как по грузоподъемности, так и по их конструкции. По конструктивной схеме нефтеналив­ное судно представляет собой стальной каркас (с поперечными и продольными связями), к которому крепится обшивка. В корпусе танкера различают три основные части — среднюю, носовую, кормовую.

Средняя часть танкера в связи с пожарной безопасностью отделена от носа и кормы сдвоенными непроницаемыми пере­борками, образующими свободную полость, которая называется коффердамом. Коффердам заливают обычной водой, чтобы создать надежную изоляцию опасной зоны судна от других его час­тей. Средняя часть танкера при помощи непроницаемых перего­родок разделена на отсеки (танки), в которые заливают нефте­продукт. Танки сообщаются между собой через специальные клинкеты, установленные в нижней части перегородок, которые открываются во время налива или выкачки нефтегруза. Управле­ние клинкетами выведено на палубу судна.

Наличие отдельных отсеков повышает остойчивость танке­ра. При аварии с одним танком (пробоина или пожар) остальные танки остаются в защищенном состоянии.

Для выполнения операций по выкачке нефтегрузов, а также для внутренних перекачек служит насосное (машинное) отделе­ние, которое оборудовано грузовыми насосами. В носовой части имеются сухогрузный трюм для перевозки нефтепродуктов в таре и сухих грузов, а также отделение для хозяйственных грузов.

Налив и откачка нефтепродуктов производится по системе трубопроводов, соединяющих машинное отделение с отсеками. При наливе следят, чтобы танки были залиты полностью во из­бежание самопроизвольного перемещения нефтепродуктов при перекачке танкера. Перемещение нефтепродукта при перекачке может вызвать большие гидравлические удары и вероятность на­рушения прочности стенок. На корме размещены машинное от­деление, топливные баки, жилые помещения.

Озерно-речные танкеры в отличие от морских имеют меньшую осадку (вследствие малых речных глубин), чем и объ­ясняется их малая грузоподъемность (10-12 тыс.).

Танкеры не имеют возможности причаливать к берегу и стоят в рейде. В этом случае нефтегрузы перегружают на лихтеры, грузо­подъемность которых достигает 100 т. Лихтеры бывают самоход­ные и несамоходные.

Для перевозки вязких нефтепродуктов баржи оборудованы подогревателями, причем пар для этих целей подается с буксира или специальных плавучих насосных станций.

В настоящее время применяют смешанные перевозки. Раз­новидность грузовых судов смешанного плавания — нефтерудовозы. Руду загружают в центральный трюм, а нефтепродукты за­ливают в бортовые цистерны — по четыре с каждого борта. У нефтерудовоза нет «холостых» пробегов, неизбежных для тан­кера или рудовоза. Так, в Швецию они доставляют нефть, а об­ратно возвращаются с рудой.

При перевозке нефтепродуктов по водным магистралям со­блюдаются правила Министерства морского и речного флота. Этими правилами предусмотрены порядок подготовки судна к наливу, погрузочно-разгрузочных операций, условия перевозки при различных температурных режимах, требования к герметич­ности систем и другим мерам технической эксплуатации; уста­новлен также порядок замера количества груза и оформления грузовых документов.

Автомобильный транспорт

 

Автотранспорт широко используется при перевозках нефте­продуктов с распределительных нефтебаз непосредственно потре­бителю. Наиболее эффективно он используется в районах, куда не­возможно доставить нефтепродукты железнодорожным или вод­ным путями сообщения. Основное назначение автотранспорта — доставка готовых нефтепродуктов с крупных нефтебаз на мелкие и далее к потребителю. Доставка производится автоцистернами, топливозаправщиками путем перекачки по местным трубопрово­дам. Широко применяются контейнерные и тарные перевозки в специальных контейнерах, бочках и мелкой таре.

Автоцистерны оснащены комплектом оборудования, вклю­чающим патрубок для налива нефтепродукта, дыхательный кла­пан, стержневой указатель уровня, клиновую быстродействую­щую задвижку для слива топлива, два шланга с наконечниками и насос с механическим приводом. Объем отдельных автоцистерн достигает 25 м³. Внутри цистерны установлены поперечные и продольные волнорезы для уменьшения силы ударной волны жидкости при движении автомашины.

Для обеспечения пожарной безопасности на автоцистернах установлены огнетушители и устройства для заземления цистерн и шлангов для отвода статического электричества, которое может образоваться при наливе и сливе нефтепродуктов.

Автотопливозаправщиками называются автоцистерны, оборудованные комплектом насосно-раздаточных устройств. Ав­тозаправщики предназначены для заправки топливом автомашин, а также сельскохозяйственных машин и самолетов. Автотопливо­заправщики используют преимущественно для снабжения нефте­продуктом потребителей или автоколонн, работающих в отдале­нии от нефтебаз и заправочных станций.

Автозаправщики обычно монтируют на шасси грузовых машин и оборудуют раздаточным насосом, трубопроводной об­вязкой, приемо-раздаточными шлангами, водовоздухоотделителями, фильтрами, счетчиками и другими контрольно-измеритель­ными приборами. Оборудование автозаправщика приводится в действие водителем из кабины управления.

Автомаслозаправщики предназначены для транспортировки масел с нефтебаз и заправки транспортных средств маслом в ста­ционарных и полевых условиях. Они оборудованы специальным подогревателем для нагрева масла. Маслозаправщик состоит из шасси автомобиля и смонтированного на нем оборудования. Кроме котла установлены насос с приводом, фильтр, счетчик, приемо-раздаточные шланги, кабина управления с контрольно-измерительной аппаратурой и средства пожаротушения.

Масло подогревается в котле-цистерне при помощи форсу­нок. Высокая температура масла сохраняется длительное время благодаря теплоизоляции котла. Во избежание подгорания масла в трубчатке (змеевике) в процессе подогрева масло циркулируется при помощи насоса со скоростью не менее 2 м/с.

Автотранспортом осуществляется также перевозка нефте­продуктов в контейнерах и в мелкой таре.

Контейнерами называются емкости небольшого объема (1-5 м³), в которых нефтепродукты доставляются потребителю без перекачки в стационарные хранилища. Контейнеры сгружают с машин при помощи кранов. Контейнерные емкости не закреп­ляются за автомашиной и попеременно могут служить транс­портной емкостью и временным хранилищем. Контейнерные пе­ревозки весьма удобны для отдаленных районов и при организа­ции полевых передвижных складов. В качестве контейнеров ис­пользуют металлические или эластичные резинотканевые емко­сти объемом 2,5 и 4 м³. Их устанавливают обычно на грузовых автомобилях ГАЗ-51 или ЗИЛ-164, причем заполняют их непо­средственно в кузове автомобиля.

Из мелкой тары наиболее распространены бочки и бидоны. Различают два основных вида бочек — металлические для транс­порта жидкого топлива (бензина, керосина и др.) и фанерные (штампованные), используемые в основном для консистентных смазок. Металлические бочки бывают объемом 50-500 л, а фа­нерные — 50 л.

Бидоны применяют двух типов: металлические и фанерные. Металлические бидоны изготавливают из белой жести прямо­угольной и цилиндрической формы объемом 5-62 л. Металлофанерные бидоны для консистентных смазок изготавливают объе­мом 16 л, корпус у них фанерный, а днище металлическое штам­пованное. Эти бидоны, покрытые изнутри бензостойким мате­риалом, используются также под масло.

 

Трубопроводный транспорт

 

Нефтепродуктопроводы протяженностью более 50 км и диа­метром более 219 мм называются магистральными. Магистраль­ные трубопроводы в зависимости от перекачиваемой жидкости соответственно называются: нефтепроводами — при перекачке нефти; нефтепродуктопроводами — при перекачке жидких неф­тепродуктов, например, бензина, керосина, дизельного топлива, мазута.

Магистральные нефте- и нефтепродуктопроводы и ответвле­ния от них в соответствии со Строительными нормами и правилами (СНиП II-45-75) сооружают диаметром до 1620 мм с избыточным давлением не выше 10 МПа (100 ат.). Они предназначаются для транспортировки нефти и нефтепродуктов из районов их добычи, производства или хранения до мест потребления — нефтебаз, пунк­тов налива и отдельных промышленных предприятий.

Магистральные нефте- и нефтепродуктопроводы в зависимо­сти от диаметра трубопровода подразделяются на четыре класса:

к I классу относятся трубопроводы диаметром 1620-1000 мм;

ко II классу — трубопроводы диаметром 1000-500 мм;

к III классу — трубопроводы диаметром 500-300 мм;

к IV классу — трубопроводы диаметром менее 300 мм.

Первый трубопровод протяженностью 12 км, диаметром 3 дюйма (73,5 мм) был построен в 1872 г. и предназначался для перекачки нефти с Балахнинских промыслов на Бакинские неф­теперегонные заводы.

Нефтепроводы и нефтепродуктопроводы по устройству в принципе одинаковы и состоят из трубопровода и насосных станций, располагаемых вдоль трассы трубопровода. Различают­ся они только отдельными элементами технологических схем ма­гистрального трубопровода.

Основными сооружениями магистрального нефтепровода яв­ляются: головная перекачивающая станция, которую размещают на начальном участке трубопровода (в районе нефтепромыслов), она служит для приема нефти с последующей подачей ее в трубопро­вод; промежуточные перекачивающие станции, которые обеспе­чивают дальнейшее передвижение нефти по трубопроводу; нефте­база, где осуществляется прием нефти из трубопровода для даль­нейшей отправки потребителю, и трубопровод с ответвлениями и линейными сооружениями, к которым относятся дома линейных ремонтников и аварийно-ремонтные пункты, устройства линейной истанционной связи, установки коррозионной защиты и др. В со­став перекачивающих станций входят: резервуарный парк, устройства для пуска скребков или разделителей, установки для фильтров, а также отдельные емкости для сброса утечек и приема жидкости из предохранительных систем защиты.

По принципу перекачки на практике применяют две систе­мы — постанционную и транзитную.

Постанционная перекачка характеризуется тем, что нефть поступает в резервуар промежуточной перекачивающей станции до его заполнения, а затем из него откачивают нефть для подачи на следующую станцию.

Для обеспечения непрерывности работы трубопровода на станциях предусматривается не менее двух резервуаров. Причем в один резервуар производится закачка, а из другого одновремен­но осуществляется откачка для подачи в трубопровод. По этой схеме требуется большее число резервуаров, что связано с ус­ложнением условий эксплуатации и дополнительными затратами. Постанционная перекачка применяется только в отдельных слу­чаях: при наладке нефтепровода; выявлении пропускной способ­ности отдельных его перегонов и др.

В основном применяют транзитную перекачку. При такой перекачке поступающий в резервуар продукт не­медленно всасывается насосами и перекачивается на следующую станцию. Резервуар одновременно включен и на прием продукта предыдущей станции, и на всасывание насосов для дальнейшей его перекачки.

В зависимости от способа включения самого резервуара различают следующие системы транзитной перекачки:

а) через резервуар;

б) с подключенным резервуаром;

в) из насоса в насос.

Рассмотрим каждую из этих систем в отдельности.

Перекачка «через резервуар». При последовательном вклю­чении резервуара жидкость, поступающая с предыдущей стан­ции, прежде чем попасть на прием насосов, проходит через ре­зервуар.

Усиленное движение нефтепродукта способствует интен­сивному испарению. Перекачка «через резервуар» применяется в случаях необходимости освобождения перекачиваемой жидкости от воздуха и газа до поступления ее в насос или для отстоя пере­качиваемого продукта от воды на ходу перекачки. Не рекоменду­ется для перекачки нефти и светлых нефтепродуктов.

Перекачка «с подключенным резервуаром». Перекачиваемая жидкость поступает в насосы непосредственно из трубопровода, минуя резервуар, включенный в магистраль параллельно.Из трубопровода в резервуар или наоборот жидкость поступает лишь в периоды нарушения согласованности в работе перекачивающих станций. Потери от испарения из резервуаров значительно снижаются, так как в резервуары попадает лишь часть перекачиваемого продукта; основное же количество его проходит из начального пункта нефтепровода в конечный, не за­ходя в резервуары промежуточных станций.

Перекачка «из насоса в насос» является наиболее совер­шенной в отношении предотвращения потерь продукта от испа­рения.

В качестве перекачивающих агрегатов наиболее эффективны центробежные насосы, так как они легко поддаются синхронизации и автоматическому регулированию. Кроме того, в отличие от поршневых они не дают опасного повышения давления даже при полном закрытии задвижки на нагнетании. Использование поршне­вых насосов может привести к тяжелой аварии вследствие недопус­тимого давления на выкиде насосов предыдущей станции. В этом случае обязательна установка предохранительных клапанов на приеме и выкиде, отрегулированных на допустимый избыток дав­ления. Для приема избытка продукта из предохранительных клапа­нов предусматривают специальные резервуары.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: