Введение
ГЛАВА 1. Гидроударные явления – главная угроза технологической безопасности налива судов на причалах морских нефтеналивных терминалов 18
1.1. Основные технологические элементы гидравлической системы морского нефтеналивного терминала 19
1.1.1. Резервуарный парк 20
1.1.2. Система подачи продукта на судно 21
1.1.3. Система измерения и контроля качества отгружаемого продукта 22
1.1.4. Запорно-регулирующая арматура 23
1.1.5. Причальные устройства 25
1.1.6. Шлангующие устройства 27
1.1.7. Система защиты от гидравлического удара 27
1.2. Классификация морских нефтеналивных терминалов 29
1.2.1 Классификация по типу отгружаемого продукта 30
1.2.2 Классификация по способу подачи продукта на судно 31
1.2.3 Классификация по типу используемого причального устройства 33
1.3. Гидроударные явления в системе наливных трубопроводов морских терминалов 33
1.3.1 Основные причины возникновения гидравлического удара 34
1.3.2 Последствия гидравлического удара 35
1.3.3 Способы защиты наливных трубопроводов от гидравлического удара 37
1.4. Обзор средств защиты от гидроударных явлений 38
1.4.1. Мембраны предохранительные разрывные 38
1.4.2. Предохранительные газовые колпаки 40
1.4.3. Пружинные предохранительные клапаны 41
1.4.4. Предохранительные клапаны с газовой пружиной
1.4.5 Предохранительные клапаны с пилотным управлением 47
1.4.6 Предохранительные клапаны с разгруженной пружиной
1.5. Обзор патентной информации в области разработки средств защиты нефтепроводов от волн давления 50
1.6. Обзор исследований переходных процессов в трубопроводах 53
1.7. Цели и задачи диссертационного исследования 58
ГЛАВА 2. Теоретические основы исследования переходных процессов в наливных трубопроводах морских терминалов 61
2.1. Теоретические основы расчета переходных процессов в наливных
трубопроводах морских терминалов 61
2.1.1 Дифференциальные уравнения неустановившегося течения жидкости 62
2.1.2 Упрощающие допущения 65
2.1.3 Система расчетных уравнений 66
2.1.4. Метод характеристик для расчета неустановившихся течений слабо сжимаемой жидкости в трубопроводах 67
2.2. Моделирование работы прндохранительного клапана (кп) с газовым аккумулятором 73
2.2.1. Характерные параметры, определяющие работу предохранительного клапана 74
2.2.2. Моделирование работы предохранительного клапана на трубопроводе 78
2.2.3. Суммарный объем нефти, перепускаемой через предохранительные клапаны 81
2.3. Моделирование работы запорно-регулирующей арматуры 81
2.3.1. Характерные параметры, определяющие работу задвижки 82
2.4. Моделирование работы насосного агрегата 84
2.4.1. Характерные параметры, определяющие работу насоса в переходном процессе 84
2.4.2. Уравнения насосного агрегата
2.5. Оценка точности при моделировании переходных процессов в трубопроводах морского терминала методом характеристик 87
2.6. Пример расчета переходных процессов в гидравлических системах морских нефтеналивных терминалов 88
Выводы 94
Глава 3. Исследование трубопроводной системы морского терминала на безопасность к гидравлическому удару 95
3.1. Оценка влияния времени закрытия судовых задвижек на уровень повышения давления в наливном трубопроводе морского терминала 95
3.1.1. Методика проведения исследования 99
3.1.2. Оценка максимального уровня повышения давления в гидравлической системе терминала 101
3.1.3. Безопасное время закрытия судовых задвижек – обобщенная формула 102
3.2. Исследование проблем безопасности, связанных с закрытием запорно-регулирующей арматуры 104
3.2.1. Эффективное время закрытия задвижки 105
3.2.2. Постановка задачи 106
3.2.3. Оценка эффективного времени закрытия задвижки в промежуточном сечении трубопровода 108
3.2.4. Исследование гидроударных явлений на примере медленного закрытия полноразмерной шиберной задвижки 110
3.3. Особенности использования задвижек безопасности в гидравлической системе морского терминала 114
3.3.1. Задвижка безопасности как потенциальная угроза «прямого» гидравлического удара 115
3.3.2. Оценка минимально допустимого времени закрытия задвижки безопасности 116
3.3.3. Оценка максимальной допустимой протяженности трубопровода между задвижками безопасности 122
3.4. Последовательность обследования трубопроводной системы морского терминала на безопасность к гидравлическому удару 127
3.4.1. Предварительный выбор способа защиты, расположения и параметров СЗГУ 128
3.4.2. Уточнение параметров СЗГУ на конечном этапе проектирования терминала 129
3.4.3. Корректировка настройки параметров СЗГУ действующего морского нефтеналивного терминала 130
3.5. Основные этапы экспертизы эффективности защиты от гидравлического удара действующего морского нефтеналивного терминала 133
3.5.1. Безопасность налива судов у причалов 133
3.5.1.1. Закрытие судовых задвижек и задвижек дрейфовой безопасности ERS 135
3.5.1.2. Самопроизвольное закрытие задвижек безопасности 137
3.5.1.3. Самопроизвольное закрытие запорной арматуры 138
3.5.1.4. Самопроизвольное закрытие регулятора давления/расхода 139
3.5.2. Обеспечение безопасности внутрипарковой перекачки нефти 140
3.5.3. Обеспечение безопасности приема нефти в резервуарный парк 140
3.5.4. Обеспечение безопасности при прямом наливе судна из магистрального нефтепровода 143
3.5.5. Выводы 145
ГЛАВА 4. Обеспечение защиты морских нефтеналивных терминалов от гидравлического удара при расположении СЗГУ на причале 146
4.1. Предпроектная оценка параметров системы защиты морского нефтеналивного терминала от гидравлического удара 146
4.1.1. Постановка задачи 147
4.1.2. Метод решения 148
4.1.3. Расход через клапаны 150
4.1.4. Объем сброса нефти через СЗГУ 151
4.1.5. Пример оценки параметров СЗГУ 153
4.1.6. Выводы 157
4.2. Влияние значения уставки давления предохранительных клапанов на эффективность системы защиты от гидроудара 158
4.2.1. Объект исследования 159
4.3.1. Результаты расчетов 162
4.3.2. Выводы 166
4.3. Особенности защиты многопричальных нефтеналивных терминалов от гидравлического удара 167
4.3.1. Допустимое расстояние между СЗГУ и судовыми задвижками 169
4.3.2. Пример оценки допустимого удаления СЗГУ от судовых задвижек 170
4.3.3. Оценка эффективности размещения СЗГУ в корне мола, и проблема тупикового участка наливного трубопровода 173
4.3.4. Оценка эффективности размещения СЗГУ в конце мола 174
4.3.5. Выводы. 176
4.4. Защита трубопроводов морских нефтеналивных терминалов от гидравлического удара с помощью береговой компенсаторной емкости 177
4.4.1. Постановка задачи 177
4.4.2. Схема защиты нефтеналивного трубопровода 178
4.4.3. Предварительная оценка 179
4.4.4. Поверочные расчеты 181
4.4.5. Вывод 184
4.5. Особенности определения параметров системы защиты от гидроудара при погрузке сжиженных углеводородных газов 184
4.5.1. Исходные предпосылки. 186
4.5.2. Метод количественных оценок 189
4.5.3. Пример расчета 192
4.5.4. Вывод 194
Список литературы 296
