Мұнайды өндіру мен тасымалдауда қоршаған ортаны қорғау

         Магистральдық мұнай құбырлары  жылдың барлық мезгілдерінде  тәулік бойы жұмыс істейді.  Оның диаметрі мен ұзындығы  салыстырмалы түрде айтарлықтай  үлкен болады. Олардан мұнай айдау  кезінде 5,0 – 6,5 МПа қысым жасалады.

        Магистральдық  құбыр мынадай бөліктерден: 1) құбырдан; 2) бір немесе бірнеше сорғы  станцияларынан; 3) байланыс құралдарынан  тұрады.

        Магистральдық  құбыр ұзындығы, диаметрі, өткізгіштік  қабілетімен және айдау станцияларының  саны сияқты көрсеткіштермен  сипатталады.     

       Қазіргі  заманғы магистральдық құбырлардың  ұзындығы 1000 км-ге дейін жетеді, олар  улкен қуаттылықтағы басты, аралық  айдайтын (сорғылық) станциялардың,  сондай – ақ барлық қажетті  өндірістік және қосымша құрылыстары  бар құйғыш станциялардың кешенімен  жабдықталған өзіндік транспорттық  мекеме болып табылады. Олардың  өткізгіштік қабілеттілігі жылына 50 млн. тонна мұнай және одан  да көп болады. Мұндай құбырларды болат құбырлардан шартты диаметрлерін 500, 700, 800, 1000, 1200 және 1400 мм етіп жасайды.

       Мұнай  және мұнай өнімдерін алыс  қашықтыққа тасымалдағанда құбырдағы айтарлықтай гидравикалық кедергіні жеңуге тура келеді. Сондықтан, егер бір айдау сорғы станциясы берілген қысым кезінде айдаудың қалыпты режимін қамтамасыз ете алмаса, онда құбырдың ұзындығы бойына бірнеше станцияларды орнатады.

       Құбырмен  тасымалдау экономикалық жағынан  тиімділігімен қатар, жыл бойы  жұмыс жасауды қамтамасыз етеді  және тасымалдаудың басқа түрлерінен  ерекшелігі, табиғи жағдайларға  тіпті байланыссыз жыл сайын  магистральдық құбырлардың ұзындығы  артып келеді.

      Өнімді  айдау принципі бойынша практикада екі жүйе қолданылады: 1) станциялық және 2) транзиттік.

      Айдаудың  станциялық жүйесі мұнай немесе  мұнай өнімдері аралық айдау  станцияларының резервуарларына  келіп, оларды толтырып, одан әрі  қарай келесі станцияларғаи айдалатындығымен  сипатталады. Егер станцияда бірнеше  резервуарлар болса, онда өнімді  айдау үздіксіз болады: бір резерваурға  өнім келеді, ал басқасынан құбырға  айдалады.

      Айдаудың  транзитті жүйесі резервуар арқылы  немесе сорғыдан сорғыға айдау  арқылы жүзеге асады. 

      Резервуар  арқылы айдағанда өнім алғашқы  сорғы станциясынан келесі сорғы станциясына газды немесе суды мұнайдан бөлу үшін арналған резервуарлар арқылы бғытталады.

      Сорғыдан  сорғыға айдауда өнім алғашқы  сорғы станциясынан магистральдық  құбырға паралелль қосылған аралық  резервуарға бармай, тікелей келесі  сорғы станциясына бағытталады. 

      Айдаудың  бұл сұлбасы ең жетік және  экономикалық тұрғыдан тиімді, өйткені  ол кезде жүйенің максималдық  қамтылуы қамтамасыз етіледі  және аралық резервуарлардағы буланудан болатын шығындар болмайды. Бұл жүйе резервуарлар көлемі кіші етіп жасалынады, онда да қосу немесе жөңдеу кезінде құбырды босату үшін қажет.

       Мұнай  мен мұнай өнімдерін транзиттік  айдаудың барлық түрінде магистральдық  құбыр жергілікті автоматиканың  қажетті құралдарымен жабдықталады; көптеген құбырлар дистанциялық  басқарылады.

      Магистральдық  құбыр теміржол сияқты арнайы  техникалық бақылауды қажет етеді.  Барлық магистраль жеке учаскелерге  бөлінеді. Мұндай учаске әрі қарай  бірқатар ұсақ учаскелерге бөлінеді, олардың әрқайсысынан сызықтық  аралар жүріп қараушылар құбырды бақылап отырады.

       Әрбір  станцияда, қызмет көрсететін  эксплуатацилық қызметкерлерден  басқа, жөңдеу бригадалары да  болады. Олардың қол астында құбырды  жөңдеу үшін және туындаған  апаттарды жою үшін  қажетті  барлық барлық механизмдер болады: құбыр салғыш – тракторлар, экскаваторлар,  бульдозерлер, пісіру агрегаттары,  т.с.с.

       Басты  айдау станцияны құбырдың бастапқы  учаскесіне (магистральдың бас бөлігіне), яғни мұнай кәсіпшілігі немесе  мұнай өңдейтін зауыт ауданында  орналастырылады, өйткені ол мұнайды  немесе мұнай өнімдерін қабылдау  үшін және одан соң оларды  құбырға айдау үшін қызмет  етеді. Сұйықтық қысымын қосымша көтеру үшін қажет аралық станцияларды, құбырдың ұзындығы бойымен, мүмкіндігінше бірдей қашықтықта, қысымның барлық станциялар бойынша бірқалыпты тарауын еске ала отырып, орналастырылады. Экономикалық көзқарас бойынша аралық станцияларды елді мекендерге, темір және тас жолдарына, электрмен, сумен жабдықтайтын көздерге жақын жерлерге, ал басты станцияларды – мұнай өңдейтін зауыттардың және мұнайды дайындау қондырғыларының алаңдарында, сондай – ақ резервуарлық парктердің жанына олардың көлемдерін пайдаланатындай етіп орналастыруға тырысады.

       Айдау  станцияларының өндірістік –  технологиялық құрылысының құрамына  айдау сорғыларынан (негізгі және  тіректік) басқа: резервуарлық парк (басты және құйғыш станциялар  үшін), қырғыштар немесе бөлгіштерді  қосу құрылғылары, қорғау жүйесінің  сұйықтығын қабылдайтын сыйымдылықтар кіреді. Соңғы (құйғыш) станцияларда және аралық станцияларда (оларда өнімдерді теміржол цистернасына құйып алу қарастырылған) сәйкес теміржолдың құйғыш құрылғылар (эстакадалар) соғады.

      Технологиялық  құрылыстардан басқа, алаңдарда  сумен жабдықтау, канализация  және электрмен жабдықтаудың  өндірістік – қосалқы нысандары,  сондай – ақ әкімшілдік –  шаруашылық құрылыстары орналасады.

      Мұнай айдағыш  сорғы станциялары мұнай мен  мұнай өнімдерін магистральдық  өқбырмен айдауды қамтамасыз  ететін сорғы аппараттарымен (қозғалтқышпен  бірге жинақталған сорғылар), қызмет  ететін қосымша жабдықтармен  – су және отын сорғыларымен, компрессормен және ауамен қамтамасыз ететін басқа құрылғылармен, майлау жүйесі үшін маймен жабдықтау қондырғылармен, желдеткіштермен, қоректік бөшкелермен, жылу алмастырғыштармен жабдықталады.

       Магистральдық  құбарлар үшін орталықтан тепкіш  сорғылар номиналдық беру мен  қысымда мынадай мынадай шектерде  шығарылады: беруі 1250-ден 12000 м³/сағ, сәйкестікті қысым 260-тан 210 м-ге дейін, сорғының п.ә.к. – 0,84-тен 0,89-ға дейін.

       Есептеулер  мен практика екі немесе үш  тізбектеле қосылған сорғылаудың  (бір жоғарғы қысымды сорғымен  салыстырғанда) жұмысы тиімдірек  болатынын көрсетті. Сондықтан магистральдық  сорғылардан тұратын топтық сорғы  агрегаты қондырылады. Олар әрбір  сорғының беруін және электр  қозғалтқыштардың минималдық қуаттылығын  сақтай отырып 400 – 600 м-лік қысымды  қамтамасыз етеді. Жұмыстық сорғылар  саны есептелген жұмыстық қысым,  сорғылардың сипаттамаларымен және  айдау режимімен (жұмыс параметрлерін  автоматты түрде реттеуді еске  ала отырып) анықталады.

      Орталықтан  тепкіш сорғылар – магистральдық  құбырлармен «сорғыдан сорғыға»  айдау жүйесі бойынша жұмыс  істегенде ауыстыруға болмайтындар (поршеньдік сорғылар ол үшін жарамйды). Толық емес соғылғын сорғылық станциялары бар құбырларды пайдаланғанда орталықтан тепкіш сорғыларды жұмыстық дөңгелектері бар төменгі берудің (айдаудың( өзінде жоғарғы п.ә.к. қамтамасыз ететін ауысатын роторларды қолдану ұсынылады.

     Орталықтан  тепкіш сорғылардың қазіргі конструкциларына, олардың мұнай айдайтын талаптар  қойылады; олар барлық тараптардың  толық қымталуын қамтамасыз ету  керек, ұзақ жұмыс істегенде  ылғи бақыламайтындай сенімді  болу керек, дистанциялық қосу  үшін, апаттан автоматты түрде  қорғау үшін қажетті құрылғылардың  болуын және жоғарғы п.ә.к. пайдалануға  кепілдік беру керек.

2. Магистральдық құбырды есептеу.

       Құбырды есептеу мынадай ретілікпен жүргізіледі: өткізу қабілеттілігі мен тұтқырлығы бойынша құбырдың диаметрі және сұйықтықтың ағу режимі (Рейнольдс параметрі) анықталады, оған гидравикалық кедергі коэффициенті тәуелді болады; содан соң негңзгң құбырдың да, лупингтің де (құбырдың тармақтары) немесе қыстырманың да қысымының шығынын және гидравикалық еңісін табады. Трасса профилі бойынша оның келесі асу нүктесіне дейінгі есептеу ұзындығын және геодезиялық белгілердің сійкесті айырмашылығын анықтайды. Осы мәліметтерді біле отырып, сорғы станцияларының санын анықтайды.

      Магистральдық  құбырдың өткізу қабілеттілігі  деп мұнай немесе мұнай өнімінің  құбырлар арқылы қабылданған  есептеу параметрлерін экономикалық  тұрғыдан оңтайлы пайдаланғанда және қабылданған режимде бір жылда айдауға болатын максималдық мөлшерін айтады.

      Жыл бойы  бір қалыпты айдау жағдайында, мұнайды немесе мұнай өнімдерін  магистральдық құбыр немесе мұнай  құбыры бойынша есеппен беру  жылдық өткізу қабілеттілігінің  бір жылдағы жұмыс күніне, жөңдеуге тоқталған күндерді есепке алғандағы (жылына 350 күн немесе 8400 сағ), қатынасына тең. Сағаттық есеппен беру (м³/сағ) мына формуламен анықталады:

мұндағы, - құбырдың жылдық өткізу қабілеттілігі, т/жылына; 350 – бір жылдағы құбырдың жұмыс күндерінің саны; – мұнай немесе мұнай өнімінің тығыздығы, т/м³.

         Құбырдың диаметрін (м бойынша)  құбырдың берілген өткізу қабілеті  мен қабылданған сұйықтықтың  ағу жылдамдығы (1,5 – 2,5 м/с) кезінде  мына формуламен анықтайды:

мұндағы, өткізу қабілеттілігі, м³/с; - сұйықтықтың ағу жылдамдығы, м/с.

      Құбырдың  есептелген диаметрінің өлшемдерін  МЕМСТ бойынша жақын диаметрлерге дейін жуықтайды. Құбыр қабырғасының қалыңдығын механикалық есеппен анықтайды.

      Кейбір  жағдайларда мұнай мен мұнай  өнімдерін айдау үшін қолданыстағы  құбырлардың өткізу қабілеттіліктерін  арттыру қажет болады. Бірнеше  әдістері белгілі: негізгі магистральға  параллель құбырдың қосымша учаскелерін  (лупинг, қосымшалар) төсеу, яғни  үлкендеу диаметрлі құбырдың  учаскесін салу; сорғы станцияларының  санын арттыру немесе құрама  әдіс (сорғы станцияларының санын,  лупингтерді салумен қатар, арттыру). Қолданыстағы сорғы станцияларына  қосымша сорғы агрегаттарын қондыру  арқылы өткізу қабілеттілігін  арттыру практикада қолданылмайды,  өйткені параллельді жұмыс істейтін  сорғылардың санының атуымен  қысымның шығыны да артады, нәтижесінде  құбырда қысым қысым айтарлықтай  артады қосымша құбырларды салу  әдісін өте сирек қолданады,  өйткені бұл жағдайда қосымшаны  кесіп салу уақытында құбырды  толық тоқтату қажет болады.

      Құбырдың  өткізу қабілеттілігін арттырудың  ең тиімді әдісін берілген  құбырдың ерекшеліктерін және  мүмкін нұсқаларды техника – экономикалық салыстыруларды есепке алып таңдайды.

     Бірқатар жағдайларда  бір құбырмен мұнай өнімдерінің  бірнеше түрін тасымалдау қажет  болғанда, ал олардың әрқайсысына  өз бетінше құбыр соғу тиімсіз  болғанда, кезекпен айдау әдісі  қолданылады. Бұл әдісте бір  құбырмен кезектестіріп мұнай өнімдерінің бірнеше түрін, олардың құбырда қосылуына минималды жағдай тудыратындай етіп айдайды. Бұл жағдайда мүмкіндігінше физика – химиялық сипаттамалары жақын мұнай өнімдерін тасымалдауға тырысады. Мысалы, бір құбырмен түссіз ашық мұнай өнімдерін – бензин, керосин сияқтыларды айдау тиімді, ал ашық және қара түсті мұнай өнімдерін, мысалы бензин және мазутты бір құбырмен айдау аса қолайлы емес. Айдалатын өнімдер басты станциядағы құбырға әр түрлі резервуарлардан түседі және соңғы пунктте бір – бірінен бөлек қабылданады.

     Қоспа түзілу  механизмі мынадай, қозғалу үдерісінде  кейіннен келе жатқан өнімнің  сұйықтық сынасы алдында кетіп  бара жатқан өнімге енеді, конвективті  диффузия және ағынның лүпілдеуінің  нәтижесінде (құбыр қимасы бойынша  ағынның әр түрлі жылдамдықтарының  есебінен – оның осіне қарағанда  қабырғаларында аз болады) жанасу аймағында сұйықтықтың араласуы болады.

     Қоспаның көлемін  азайту үшін пайдалану практикасында  екі топқа бөлуге болатын шаралар  қолданылады: 1) айдау режимін өзгерту; 2) екі айдалатын мұнай өнімдерінің  арасына түрлі бөлгіштерді пайдалану.

      Мұнай өнімдерін  кезектестіріп айдауды максималды  жылдамдықпен жүзеге асыру керек,  өйткені бұл жағдайда турбуленттіліктің  жоғарғы дәрежесі болады, ол кезде  қоспаның көлемі ең аз болады (диффузияның аз болуынан). Оған  қоса, қасиеттері бойынша жақын  мұнай өнімдерін ірі партияға  біріктіру ұсынылады. Бұл жағдайда  айдау мұнай өнімдерінің жалпы  көлеміндегі қоспаның үлесі, неғұрлым  партияның көлемі көп болса,  соғұрлым аз болады.

      Мұнай мен  мұнай өнімдерін бөлгіштер қолданып, кезектестіріп айдау ең көп  таралған, бұл кезде оларды қосу  және станцияларда қабылдау қабылдау  үшін сәйкес құрылғылар қарастырылған.  Бөлгіштердің екі түрі – сұйықтық  және механикалық түрлері болады.

      Сұйықтық  бөлгіш деп кезектестіріп айдалатын  екі сұйықтықтың арасына айдалатын  басқа сұйықтықтың сұйықтық тығынын айтады. Мысалы, бензин мен дизельдік отынды кезектестіріп айдағанда, сұйықтық тығын ретінде керосинді немесе айдалатын сұйықтықтардың қоспасы пайдаланады. Механикалық бөлгіштерге екі мұнай өнімінің жанасу аймағындағы құбыр қуысына түсірілетін әр түрлі механикалық құрылғылар (поршеньдер, шарлар) жатады. Бөлгіштер сұйықтық ағынына түскенде, олардың конвенциялық араласуын және қоспаның ағынға таралуын азайтады. Ең көп тарағандары – тозуға шыдамды шар тәрізді бөлгіштер. Олар – резеңкелік қалың қалыңдықты іші бос сумен немесе антифризбен (қыста) толтырылған шарлар. Бөлгіштің құбырдың ішкі бетімен қажетті жанасуы бөлгіш жасалған материалдың серпімділік қасиетімен, сондай – ақ артық қысыммен және бөлгіштегі жұмыстық сұйықтықтың көлемімен қамтамасыз етіледі. Мұнай өнімдерін кезектестіріп айдағанда бір механикалық бөлгіш жеткіліксіз болса, бірнеше бөлгіштерді қосады.