Безопасность обслуживания магистральных газонефтепроводов средствами местного и автоматического дистанционного контроля

Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»

 

 

 

 

 

 

 

 

Домашнее задание

 

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

 

Тема: «Безопасность обслуживания магистральных газонефтепроводов средствами местного и автоматического дистанционного контроля.»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент

группы ПС-410

Никифорова Т.В.

Проверил: профессор, д.т.н.

С. Ф. Абдулин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Омск-2014

 

Оглавление

 

 

Введение

 

Транспортировка нефти от места добычи к потребителю является одним из основных источников доходной части бюджета России. Вместе с тем магистральные нефтепроводы являются объектом повышенной опасности и имеют специфические условия эксплуатации из-за их большой протяжённости и, как следствие, удалённости от центра управления. Большая часть магистральных нефтепроводов проложена в Сибири, как правило, в безлюдных, малодоступных и суровых по климатическим условиям районах. Поэтому высокая надёжность выполнения заданных режимов работы системы транспортировки, эксплуатация её минимальным разъездным персоналом, способность из центрального пункта наблюдать за основными технологическими параметрами трубопроводов, управлять ими и в случае необходимости предотвращать или уменьшать последствия аварийных ситуаций являются основными требованиями при создании системы управления.

 

 

1.Автоматизация  процессов и дистанционное управление  как средство повышения безопасности  труда.

 

В утвержденных Министерством труда и социального развития Российской Федерации Рекомендациях по планированию мероприятий по охране труда внедрение систем (устройств) автоматического и дистанционного регулирования производственного оборудования, технологических процессов, подъемных и транспортных устройств, применение промышленных роботов в опасных и вредных производствах в соответствии с требованиями стандартов — одна из первоочередных мер в обеспечении безопасности работающих.

Автоматизация производственных процессов предусматривает использование таких средств управления работой машин и оборудования, с помощью которых можно выполнять технологический процесс по заранее заданному режиму, в определенной последовательности и с установленной производительностью без физических усилий человека, но в основном под его контролем.

Различают частичную, комплексную и полную автоматизацию. Автоматизацию одной или нескольких не связанных операций производственного процесса называют частичной. Ее применяют в случаях, когда непосредственное управление сложным быстротечным процессом становится практически недоступным для человека или когда процесс ведется в условиях, опасных для жизни.

При комплексной автоматизации все звенья производственного процесса действуют в автоматическом режиме как единое целое, а человек контролирует их работу.

При полной автоматизации присутствие человека исключено из процесса управления производством и его функции выполняют машины. В этом случае ошибки, которые может допустить оператор, исключаются.

Дистанционное управление предназначено для управления технологическими процессами или производственным оборудованием с рабочих мест, расположенных за пределами опасной зоны. При этом оператор наблюдает за ходом выполнения работ визуально или с помощью средств сигнализации. Устройства дистанционного управления изготавливают в стационарном и передвижном вариантах. По принципу действия их подразделяют на механические, гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные. Их выбирают с учетом конструкции оборудования, степени опасности производственного фактора, необходимости точного соблюдения дистанции и др. Механические устройства используют при расположении оборудования на относительно небольшом расстоянии от пульта управления. Наиболее распространены электрические системы дистанционного управления из-за простоты их устройства и безынерционности.

 

1.1 Автоматизация объектов  магистральных нефтепроводов

 

Автоматизация объектов магистральных нефтепроводов (МН) обеспечивает контроль работы оборудования, необходимую последовательность выполнения операций при управлении оборудованием и автоматическую защиту оборудования и трубопроводов. Объекты магистральных нефтепроводов имеют технологические схемы и оборудование, позволяющие проводить комплексную автоматизацию.

Объектами автоматизации на магистральных нефтепроводах являются промежуточные нефтеперекачивающие станции (НПС) с магистральными насосными, головные нефтеперекачивающие станции с магистральными, подпорными насосными и резервуарными парками, вспомогательные инженерные сооружения и линейная часть магистральных нефтепроводов.

Уровень автоматизации обеспечивает контроль и управление технологическим оборудованием НПС из операторной, несколькими НПС при размещении их на одной площадке, резервуарным парком, узлами учета нефти и вспомогательными сооружениями из местного диспетчерского пункта (МДП), телеконтроль и телеуправление технологическим оборудованием с вышестоящего уровня управления (районного или территориального диспетчерского пункта).

В МДП (операторной) размещается комплекс средств системы автоматизации, обеспечивающий сигнализацию текущего и аварийного состояния, управление оборудованием НПС, отображение и регистрацию необходимых технологических параметров.

При реконструкции действующих объектов необходимо привести объекты автоматизации в соответствие с правилами и нормами по безопасности на магистральном трубопроводном транспорте согласно Федерального Закона.

 

 

1.2. Автоматизация  нефтеперекачивающих станций

 

Система автоматизации НПС, предназначена для централизованного контроля, защиты и управления оборудованием НПС, обеспечивает автономное поддержание заданного режима работы нефтеперекачивающей станции и его изменение по командам оператора НПС или диспетчера РДП (ТДП).

Режим функционирования - круглосуточный, непрерывный.

Система автоматизации НПС обеспечивает выполнение следующих основных функций:

- защита оборудования  НПС (общестанционными и агрегатными защитами);

- управление оборудованием  НПС;

- регулирование давления (расхода) в магистральном нефтепроводе;

- контроль технологических  параметров и параметров состояния  оборудования;

- отображение и регистрация  информации;

- связь с другими системами.

В зависимости от параметра, по которому срабатывает общестанционная защита, система может осуществлять:

- одновременное отключение  всех работающих магистральных  агрегатов;

- поочередное отключение  работающих магистральных агрегатов, начиная с первого по потоку  нефти.

Для защиты магистрального трубопровода и НПС по давлениям (на приеме НПС, в коллекторе НПС, на выходе НПС) применяются две защиты. Эти защиты выполняются самостоятельными контурами, включающими индивидуальные датчики, и настраиваются на разные значения давления (предельное и аварийное) и обеспечивают взаимное дублирование.

Защиты по аварийным давлениям предусматривает отключение всех работающих магистральных агрегатов. Защиты по предельным давлениям должны воздействовать на отключение одного (первого по потоку) агрегата. При сохранении предельного давления осуществляется отключение следующего (по потоку) агрегата и т.д.

Срабатывание защит по давлению на приеме насосной должно осуществляться с выбираемой в пределах до 15 секунд выдержкой времени, необходимой для исключения их срабатывания при прохождении воздушных пробок, запуске агрегатов, отключении агрегатов на соседних станциях и т.п.

 Защиты по пожару, по  затоплению, по аварии в системе  маслоснабжения и аварийное отключение станции кнопкой предусматривают одновременное отключение всех работающих магистральных агрегатов, в остальных случаях предусматривается поочередное отключение всех работающих магистральных агрегатов.

Защиты по пожару, по затоплению, по превышению допустимого уровня загазованности (аварийный уровень или длительное (более 10 минут) сохранение предельного уровня), по аварийному уровню нефти в емкостях сбора утечек и сброса ударной волны, по аварийному уровню в маслобаках маслосистемы, по минимальному давлению воздуха камер беспромвального соединения, по аварии вспомогательных систем: подачи масла к подшипниковым узлам, охлаждения электродвигателей, подпорной вентиляции (камер беспромвального соединения, электродвигателей, электрозала) и аварийное отключение НПС кнопкой "Стоп" должны предусматривать закрытие задвижки подключения НПС к магистральному нефтепроводу. На головных НПС (НПС с емкостями) следует также предусматривать закрытие задвижек между подпорной насосной и резервуарным парком. В помещении, где возник пожар, должны быть отключены все системы вентиляции. При срабатывании газосигнализаторов в помещении должна автоматически включаться аварийная вентиляция. Датчики газосигнализаторов должны устанавливаться в производственных помещениях и в заглубленных помещениях и приямках в пределах территории взрывопожароопасной установки, куда возможно проникновение взрывоопасных газов и паров извне. При срабатывании защит по параметрам, отклонение которых от нормы вызвано изменениями режима в трубопроводе, должна предусматриваться возможность повторного дистанционного пуска насосных агрегатов из РДП после выяснения причины нарушения режима.

Для общестанционных защит, кроме защит по давлениям, должен осуществляться запрет дистанционного пуска магистральных агрегатов из РДП с возможностью снятия блокировки по месту.

На головных НПС (НПС с емкостями) после отключения всех работающих магистральных агрегатов происходит отключение подпорных агрегатов с выдержкой времени 5 с. Срабатывание предупредительных и аварийных защит должно сопровождаться звуковой и световой сигнализацией в операторной и МДП. Для аварийной звуковой сигнализации на территории допускается использовать общую сирену на НПС, которая слышна во всех помещения.

В операторной, МДП и помещении насосной следует предусматривать кнопки аварийного отключения насосной. Вне помещения насосной вблизи всех эвакуационных выходов в доступных и безопасных местах должны устанавливаться кнопки "Стоп" для аварийного отключения насосной по пожару.

 

 

 

 

 

1.3 Системы автоматики и телемеханизированного управления магистральными нефтепроводами.

 

Автоматизация и телемеханизация объектов МН должны обеспечивать безопасную и безаварийную организацию эксплуатации их при оптимальном числе обслуживающего персонала.

Средства автоматизации МН предназначены для контроля и управления объектами МН из операторной НПС, местного диспетчерского пункта, районного диспетчерского пункта, или центрального диспетчерского пункта, а средства телемеханизации –для дистанционного управления технологическим оборудованием НПС и линейной части МН из РДП или ЦДЛ.

С развитием систем автомеханизации и переходом на микропроцессорные системы автоматизации, должны решаться задачи мониторинга значений технологических параметров и параметров состояния технологического оборудования, анализа режимов работы технологического оборудования в реальном масштабе времени.

 

 

1.4   Основные требования к системе  автоматизации объектов МН.

 

 

Система автоматизации объектов МН предназначена для контроля, защиты и управления. Система автоматически должна обеспечивать автономное поддержание заданного режима и его изменение по командам оператора.

Система автоматизации магистральной насосной должна обеспечивать:

- централизацию контроля  и управления магистральной и  подпорной насосной

- автоматическую защиту  магистральной и подпорной насосной

- автоматическую защиту  и управление магистральными  и подпорными насосными агрегатами

- автоматическое регулирование  давления

- автоматизацию вспомогательных  систем

- автоматическое пожаротушение

При размещении на общей площадке нескольких магистральных насосных следует совмещать для них решение задач автоматизации и телемеханизации, которое включает:

- управление магистральными  насосными агрегатами, вспомогательными  системами, задвижками подключения  НПС к магистральному нефтепроводу, за датчиками автоматических  регуляторов давления и системой  автоматического пожаротушения.

- обеспечение измерения  и регистрации давления на  приеме и выходе НПС до и  после регуляторов давления, а  также измерение перепада давления  на фильтрах и температуры  перекачиваемой нефти на приеме  ИПС.

- срабатывание предупредительной  и аварийной сигнализации

- управление задвижками  устройства приема и пуска скребка и сигнализации положения задвижек

-переключение на управление  из МДП или РДП.

К основным функциям системы автоматизации НПС относятся функции защиты, управления и контроля.

Общестанционные защиты должны отключать оборудование НПС по параметрам:

-минимальное давление  на приеме НПС

- максимальное давление  в коллекторе НПС до узла  регулирования давления

- максимальное давление  на выходе НПС после узла  регулирования давления

- минимальное давление  в системе маслоснабжения

- затопление помещения  магистральных насосов или общего  укрытия 

-пожар в помещениях  со взрывоопасными зонами

- превышение допустимого  уровня загазованности в помещениях  со взрывоопасными зонами

- понижения давления в  камерах беспромвальной установки

- достижение аварийного  уровня нефти в резервуаре-сборнике  утечек

Агрегатные защиты должны отключать магистральные насосные агрегаты по параметрам:

- минимальные давления  масла при принудительной системе  смазки

- максимальная температура  подшипников агрегата и корпуса  насоса

- повышенная утечка нефти  через уплотнения

- минимальное избыточное  давление в корпусе электродвигателя

-максимальная вибрация

- неисправность цепей  управления и защит электродвигателя

-иными параметрами, предусмотренным  технической документацией заводов-изготовителей.

  Ряд защитных функций выполняется с помощью автоматической защиты, в том числе: отключение работающих магистральных насосных агрегатов, включение/отключение вспомогательных систем, сигнализация о возникновении повреждения.

В зависимости от параметра, по которому сработала защита, она должна осуществлять одновременное отключение всех работающих агрегатов, поочередное отключение работающих агрегатов, начиная с первого по потоку нефти.

Для защиты магистрального трубопровода и магистральных насосных агрегатов по давлениям на приеме НПС, на выходе насосов и выходе НПС должны, как правило, применяться две защиты по давлениям. Эти защиты настраиваются на разные значения по давлениям, а именно на предельное и аварийное, и обеспечивают взаимное дублирование.

Защиты по аварийным давлениям должны предусматривать одновременное отключение всех работающих магистральных насосных агрегатов. Защиты  по предельным давлениям должны воздействовать на отключение одного агрегата. При повторном достижении предельного параметра должно осуществляться отключение следующего агрегата и т.д.

Установка защиты по предельному давлению на выходе насосной должна устанавливаться выше, чем задание регулятору давления на выходе насосной в установившемся режиме для обеспечения “зазора безопасности ” при работе системы автоматического регулирования давления в допустимых пределах.

Разница установок между защитами по предельному и аварийному давлению на выходе насосной должна обеспечивать селективность срабатывания защит.

Срабатывание автоматических защит по давлению на приеме насосной должно осуществляться с выбираемой выдержкой времени, необходимой на исключение их срабатывания при прохождении воздушных пробок, запуске агрегатов, отключения агрегатов на соседних станциях и т.п. При отсутствии необходимого запаса по давлению допускается настройка датчиков защиты по давлению на приеме насосной на одинаковое значение давления и срабатывания защит с разными выдержками времени с интервалом 5-8с.

При отключении по параметрам, отклонение которых от нормы вызвано изменением режима в трубопроводе или перегрузкой энергосистемы, должна предусматриваться возможность повторного дистанционного пуска насосных агрегатов из МДП или РДП после выяснения причины нарушения режима.

Для общестанционных защит должен осуществляться запрет дистанционного пуска магистральных насосных агрегатов из МДП и РДП  с возможностью снятия блокировки по месту,из операторной. Этот запрет не должен препятствовать управлению вспомогательными системами и задвижками подключения насосной к к магистрали.

Функции управления должны предусматривать возможность управления НПС из операторной, МДП и РДП. При этом магистральные насосные агрегаты могут работать в автоматическом, резервном, кнопочном и испытательном режимах.

 

2.1 Функции управления

 

 

Функции управления должны предусматривать программный пуск и остановку магистральных, подпорных насосных агрегатов и вспомогательных систем.

Программы управления насосными агрегатами должны быть реализованы в следующих режимах:

- автоматический основной;

- дистанционный;

- автоматический резервный;

- ремонтный.

Допускается предусматривать кнопочный режим (управление агрегатом по месту или из операторной).

Автоматический основной. До пуска агрегата агрегатные задвижки могут управляться кнопками по месту или по командам оператора. Пуск или остановка агрегата происходит по программе при получении соответствующей команды непосредственно из операторной или МДП. При работе программы пуска агрегата управление агрегатными задвижками кнопками по месту и по командам оператора блокируется.

В зависимости от пусковых характеристик электродвигателя и схемы электроснабжения могут быть предусмотрены различные программы пуска агрегата, отличающиеся положением задвижки на выходе насоса в момент пуска электродвигателя:

- на открытую (полностью) задвижку;

- на закрытую задвижку;

- на открывающуюся задвижку (задвижка сдвинулась с закрытого  положения или находится в  промежуточном положении).

Программа пуска на открытую задвижку является предпочтительной, так как обеспечивает наименьшие динамические нагрузки в трубопроводной обвязке агрегата. Программу рекомендуется применять, если пусковые характеристики электродвигателя и схема электроснабжения рассчитаны на соответствующие пусковые режимы.

Программа пуска на закрытую задвижку применяется, если установленное электрооборудование не может обеспечить пуск на открытую задвижку.

Программа пуска на открывающуюся задвижку применяется, когда неприемлема программа на открытую задвижку и когда установленные у насоса задвижки имеют привод небольшой мощности и поэтому не могут быть открыты при перепаде давления, создаваемом насосным агрегатом при закрытой задвижке.

Дистанционный. В этом режиме осуществляется управление агрегатами НПС из РДП. Режим устанавливается оператором НПС. До пуска агрегата агрегатные задвижки могут управляться кнопками по месту или по командам оператора. При работе программы пуска агрегата управление агрегатными задвижками кнопками по месту и по командам оператора блокируется.

Автоматический резервный. В этом режиме осуществляется автоматический пуск агрегата при отключении из-за неисправности одного из работавших насосных агрегатов устройствами защиты. После установки данного режима управление агрегатными задвижками кнопками по месту и по командам оператора блокируется.

При переводе агрегата в резервный режим должна осуществляться подготовительная программа пуска, включающая:

- открытие задвижек на  приеме и выходе агрегата (при  необходимости);

- включение индивидуальных  вспомогательных систем (смазки, охлаждения, подпорной вентиляции).

Если после выполнения подготовительной программы пуска возникает неисправность вспомогательных систем агрегата, начинает работу программа автоматического отключения защитой с соответствующей сигнализацией.

 При любом режиме  должны исключаться пуск и  работа агрегата, если не включены  устройства автоматической защиты  насосной и агрегата, либо эти  устройства сработали и не  деблокированы. Программа автоматического  отключения должна предусматривать  остановку магистрального агрегата, а также, при необходимости, закрытие  задвижек агрегата. Отключение маслонасосов  должно проводиться после подтверждения  остановки агрегатов.

При применении программы пуска на открытую задвижку программа автоматического отключения может не предусматривать закрытие задвижек при остановке или срабатывании защит насосной по давлениям. При применении программы пуска на закрытую задвижку должен быть предусмотрен запрет запуска агрегата, расположенного за последним (по потоку) из работающих агрегатов, в случае, если давление на выходе насосов (в коллекторе) столь велико, что при его суммировании с дифференциальным давлением (которое создаст подлежащий пуску агрегат) возникнет давление, опасное для задвижки или участка трубопровода от насоса до этой задвижки.

При срабатывании систем автоматической защиты магистральной насосной или магистрального агрегата должна выполняться программа автоматического отключения магистральных агрегатов, которая не зависит от режимов управления.

Ремонтный. Режим устанавливается оператором НПС при выводе агрегата в ремонт или при отключении агрегата устройствами защиты. При этом происходит остановка агрегата и закрытие агрегатных задвижек, пуск агрегата блокируется, открытие агрегатных задвижек кнопками по месту и по командам оператора блокируется.

Управление вспомогательными системами реализовано в режимах:

- автоматический основной;

- автоматический резервный;

- ремонтный;

- кнопочный.

Вспомогательные системы (смазки, охлаждения, вентиляции), которые являются общими для всех агрегатов и всегда работают при работающих магистральных и подпорных агрегатах, могут включаться одновременно одной командой. Их отключение может проводиться также общей командой после остановки всех агрегатов. Системы подпорной вентиляции (электродвигателей, камер беспромвального соединения, электрозала) должны включаться перед включением в работу первого (по потоку) магистрального агрегата.

В системе подачи масла к подшипниковым узлам насосных агрегатов следует предусматривать:

- измерение и сигнализацию  температуры масла;

- сигнализацию максимального  и минимального уровня в баках  маслосистемы;

- сигнализацию минимального  уровня в аккумулирующем баке  маслосистемы.

Насосы системы откачки утечек нефти могут управляться автоматически в зависимости от предельных уровней в резервуаре-сборнике. Автоматическое отключение насоса, откачивающего нефть из резервуара-сборника, может производиться по минимальному уровню или через определенное время после включения. На НПС следует учитывать блокировку запуска насоса, выполняющего откачку утечек на прием магистральной насосной, в случае, если давление в магистральном нефтепроводе превышает давление, создаваемое насосом откачки утечек, а также при отключении НПС от магистрального нефтепровода. В системе откачки утечек рекомендуется предусматривать автоматическое включение резервного насоса параллельно основному, если через заданное время (1,5 минуты) после запуска основного насоса уровень в сборнике не снизится. Схема откачки утечек на НПС должна предусматривать контроль аварийного максимального уровня в емкостях сбора утечек с помощью независимых датчиков.

Программы управления агрегатами вспомогательных систем могут предусматривать:

- задание для каждого  агрегата режима управления;

- включение и отключение  агрегата, находящегося в режиме "автоматический основной", соответствующими  командами;

- отключение агрегата, находящегося  в режиме "автоматический основной", при его неисправности и автоматическое  включение резервного агрегата;

- автоматическое отключение  резервного агрегата при его  неисправности;

- сигнализацию неисправности  каждого агрегата системы и  всей системы в целом;

- сохранение работоспособности  системы при временном снижении  напряжения в процессе пуска  мощных электродвигателей.

При срабатывании общестанционной защиты, требующей отключения соответствующей вспомогательной системы, отключение осуществляется независимо от режима управления. Включение (автоматическое или по команде оператора) агрегата вспомогательной системы при этом блокируется.

Все программы пуска и остановки насосных агрегатов и управления запорной арматурой должны предусматривать контроль правильности и продолжительности выполнения последовательности операций по выполняемой программе.

 

 

 

2.2 Функции регулирования

 

Средства автоматического регулирования давления магистральной насосной предназначены для поддержания давления на приеме НПС не ниже допустимого значения по условиям кавитации насосов и давления в магистральном нефтепроводе на выходе НПС (после регуляторов давления) не выше допустимого значения по гидравлическому расчету линейной части нефтепровода или исходя из технологического режима перекачки. Управление исполнительными механизмами системы регулирования давления должно осуществляться от двух независимых контуров регулирования, воздействующих на исполнительный механизм через общий блок селекции управляющих сигналов. На НПС с емкостью контур регулирования на входе НПС может быть исключен.

Для регулирования давления могут использоваться:

- регулирующие клапаны  различного типа;

- поворотные регулирующие  затворы;

- промежуточные гидравлические  муфты;

- электродвигатели магистрального  агрегата с переменным числом  оборотов.

При использовании в качестве исполнительных механизмов регулирующих клапанов или поворотных регулирующих затворов могут использоваться следующие системы передачи сигналов:

- электрическая;

- электрогидравлическая.

При использовании магистральных агрегатов с переменным числом оборотов система автоматизации обеспечивает:

- поддержание заданной  частоты вращения с точностью  не хуже 0,1 % от номинальной;

- переключение электродвигателя  с питания его статорных обмоток  от тиристорного преобразователя частоты (ТПЧ) на сеть при номинальной частоте вращения и обратное переключение на питание от ТПЧ в диапазоне регулирования без нарушения технологического режима перекачки;

- торможение электропривода  с рекуперацией энергии в сеть;

- самозапуск электропривода до заданной частоты вращения после глубоких посадок силового напряжения или перерыва питания длительностью до 2,5 с;

- ручное управление из  операторной, дистанционное из МДП  или РДП.

При работе нефтепровода на предельных по давлению режимах с целью предотвращения отключения работающих агрегатов на данной НПС характеристики системы регулирования с учетом запаздывания передачи сигналов выбираются так, чтобы отклонение давления от заданного значения составляло не более 0,15 МПа при отключении агрегата на соседней НПС.

 В зависимости от  диаметра нефтепровода быстродействие  исполнительных механизмов (время  полного перемещения в сторону  закрытия) при автоматическом регулировании давления способом дросселирования должно составлять при диаметре: 1220 мм - не более 8 с; 1020 мм - не более 12 с; 820 мм - не более 20 с; менее 820 мм - не более 40 с.