Оборудование, системы и технологии для нефтегазового комплекса (Украина)

Информационный материал предоставлен УкрНИИ «Ресурс» Госрезерва Украины

Оборудование, системы и технологии для нефтегазового комплекса

Основная сфера деятельности института это научные разработки, проектирование, изготовление, монтаж и сдача «под ключ» систем, оборудования и технологий, позволяющих минимизировать потери нефти и нефтепродуктов от испарений для терминалов, нефтебаз и АЗС на всех этапах технологической цепи. Внедряемые системы позволяют улучшить техногенную, взрывопожароопасную и экологическую обстановку объектов с одновременной оптимизацией экономического эффекта.

Научно-исследовательская и опытно-конструкторская работа специалистов института в содружестве с подрядной внедренческой организацией, НПИК «Зирка», г. Запорожье, и другими институтами и организациями Украины, выражена в десятках патентов и авторских свидетельств. Разработки внедрены более чем на 70-ти объектах Украины, а также в Молдове и Албании. Институт готов, в содружестве с партнерскими структурами в России, Беларуси, Узбекистане и Казахстане, Азербайджане и других странах СНГ, проводить совместную, согласованную участниками, работу по внедрению апробированных технологий за пределами Украины.

Научно-исследовательская группа специалистов Госрезерва Украины, которая стояла у истоков создания предлагаемых разработок, начала изучение проблем борьбы с потерями паров нефти и нефтепродуктов при хранении и сливо-наливных операциях более 15-ти лет назад. Первые научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки были проведены на нефтебазе «Комбинат «Звезда» Госрезерва Украины (г. Запорожье). Результатом стали разработанные и внедрённые газоуравнительные системы с мягкими резервуарами - газгольдерами для резервуарных парков, системы герметизированного налива автомобильных и железнодорожных цистерн, а также установки рекуперации (ожижения) паров бензинов.

Все эти технические и технологические разработки значительно повышают пожарную безопасность нефтебаз, нефтеперерабатывающих заводов, автозаправочных комплексов, морских и речных терминалов, других объектов нефтегазового комплекса. Исключается опасность возникновения взрывопожароопасных концентраций паровоздушной смеси при «малых» и «больших дыханиях» в резервуарных парках, исключена загазованность парами нефтепродуктов участков слива-налива, исключено явление «падающей струи» при операциях налива ж/д и авто цистерн.

Совместно с системой исключения потерь нефти и нефтепродуктов от сверхнормативных испарений успешно внедряется автоматизированная система управления и учета нефтепродуктов для нефтебаз и АЗС "Днипро - 1ТФ". АСУ "Днипро - 1ТФ" является единственной украинской системой автоматических измерений, позволяющей в полной мере выполнить требования «Инструкции о порядке приема, транспортирования, сбережения, отпуска и учета нефти и нефтепродуктов на предприятиях и в организациях Украины» от 02.04.1999 г. 

АСУ "Днипро - 1ТФ" обеспечивает измерение уровня взлива продукта (точность ±1мм), его температуру (точность ±0,5 °С), плотность (точность ±0,5 г/л) не менее чем в 3-х точках столба топлива и через эти параметры определяет в режиме online массу продукта. Система управляет выдачей топлива через стояки автоналива, производит учет динамики движения топлива в резервуарах, как в литрах, так и в килограммах.

Разработано и внедряется усовершенствованное пожарное оборудование и системы подслойного тушения резервуаров с нефтепродуктами и другими горючими жидкостями.

Широко внедряется автоматизированная система управления наливом нефтепродуктов (АСУ НН) на наливных эстакадах, предназначенная для автоматизации процессов налива нефтепродуктов на железнодорожных и автомобильных сливо-наливных эстакадах и насосных станциях нефтепродуктов.

Впервые в Украине разработано и монтируется для объектов нефтегазового комплекса (объекты нефтехимии и нефтепереработки, нефтебазы, терминалы, склады нефтепродуктов, АЗС, АГЗС и др.) автоматизированные системы раннего обнаружения чрезвычайных ситуаций и оповещения людей в случае их возникновения. Такие системы предназначены для своевременного выявления докритических и критических параметров технологических процессов, а также оповещения персонала, руководящего состава потенциально опасного объекта, населения и подразделений МЧС об угрозе возникновения или возникновении чрезвычайных ситуаций на объектах повышенной опасности.

Работы по указанным направлениям проводились совместно с Пожарным департаментом МЧС Украины, Харьковской Академией пожарной безопасности, ГосНИИ техники безопасности химических производств (Лабораторией статического электричества), Институтом транспорта нефти, Институтом газа Национальной академии наук Украины и рядом других учреждений и организаций.

1.1. Газоуравнительные системы с использованием мягких резервуаров-газгольдеров.

Газоуравнительные системы с использованием мягких резервуаров-газгольдеров испытаны и введены в эксплуатацию с 2002 года в нефтегазовом комплексе Украины, согласно рекомендациям ОАО "Института транспорта нефти" (протоколы технических советов): "Внедрение новых технологий по сбережению светлых нефтепродуктов" от 29.10.2002 г., "Новые технологии и оборудование для систем хранения, приема-отпуска нефтепродуктов, систем улавливания и утилизации паров нефтепродуктов при эксплуатации НПЗ, нефтебаз и АЗС" от 27.02.2004 г. и соответствуют требованиям ВБН В. 2.2-58.1-94 и ВБН В. 2.2-58.2-94.

Комплекс оборудования для резервуарного парка включает в себя трубопроводную газовую обвязку (с набором запорной и огнепреграждающей арматуры) с использованием мягких резервуаров - газгольдеров, изготавливаемых из газо- и жидкостно-непроницаемого антистатического материала. Газгольдеры размещаются на любом пригодном для этих целей участке резервуарного парка. В газгольдеры по трубопроводам поступает расширившаяся парогазовая смесь из внутренней полости резервуаров хранения при повышении температуры окружающей среды. В резервуарах парогазовая смесь возникает за счет естественного нагрева («малые дыхания») в течение дневного времени суток, а также при «больших дыханиях» в процессе заполнения топливом резервуаров. Пары возвращаются обратно в резервуары установками рекуперации, а также при снижении температуры газового пространства в вечернее и ночное время или при отпуске продукта потребителям.

Таким образом, система исключает потери продукта от «малых дыханий» при его хранении, а также потери от «больших дыханий» при приеме продукта в резервуары объекта.

Такие системы могут использоваться на складах нефти и нефтепродуктов (НПЗ, терминалы, нефтебазы, АЗС, АЗК и др.), других легкоиспаряющихся жидкостей с любыми видами и объемами резервуаров.

Для улавливания паров образующихся при наливе передвижных цистерн (автомобильных транспортных средств, железнодорожных цистерн) предлагается устройство газовой обвязки наливных фронтов, оборудование герметичного налива с отводом паров из зоны налива и установка рекуперации (ожижения) паров.

Газоуравнительные системы позволяютрешить комплекс задач, в том числе:

• минимизация потерь продукта от испарения при «малых» и «больших дыханиях»;
• сохранение качества продукта (нефть, нефтепродукт, углеводородные жидкости);
• значительное снижение загрязнения атмосферы и улучшение экологической обстановки;
• исключение негативного влияния на обслуживающий персонал;
• снижение пожаро и взрывоопасности;
• соответствие требованиям действующих норм и правил Украины и Российской Федерации.

Все эти задачи решаются при низких внедренческих и эксплуатационных затратах, высокой надежности, долговечности и минимальном присутствии человеческого фактора в процессе эксплуатации. Монтаж трубопроводов и оборудования на действующих объектах производится узловыми участками без ведения огневых работ во взрывоопасных зонах и вывода из эксплуатации резервуаров.

1.2. Телескопические наливные патрубки с крышками герметизации.

Для улучшения пожаробезопасной и экологической обстановки на пунктах налива автомобильных и железнодорожных цистерн с одновременным сокращением потерь нефти и нефтепродуктов необходимо организовывать герметизированный налив.

Технологическая система по верхнему герметизированному наливу нефтепродуктов в цистерны позволяет отобрать и отвести пары из зоны налива. Уловленная парогазовая смесь при сливо-наливных операциях накапливается в резервуаре - газгольдере и в дальнейшем ожижается при помощи установок рекуперации (ожижения) парогазовой смеси компрессорного типа.

Применение телескопических наливных патрубков с крышками герметизации и отводом паров из зоны налива позволяет исключить явление «падающей струи», а также отвести пары из цистерны по трубопроводам газовой обвязки в газоуравнительную систему. Крышки патрубков снабжены датчиками защиты от перелива цистерн и рассчитаны на диаметр горловин от 280 до 400 мм.

Парогазовая смесь, при наливе ж/д или автоцистерн, попадая в общую газоуравнительную систему, замещает уменьшающийся объем топлива в резервуаре, из которого происходит выдача. Однако, при этом остается невостребованным объем смеси, который накоплен в резервуарах - газгольдерах МР-Г-З при приеме топлива в резервуары объекта и поэтому целесообразно ожижать объем смеси, образующийся при наливе подвижных цистерн.

Оборудование выпускает НПИК "Зирка" (г. Запорожье) по заказу института.

1.3. Крышка герметизации горловин железнодорожных цистерн.

Крышка герметизации горловин железнодорожных цистерн предназначена для сбора и отвода парогазовой смеси образующейся при наливе нефтепродуктов через установки нижнего слива-налива УСН-150 (175).

Конструкция крышки герметизации горловин железнодорожных цистерн укомплектована устройствами фиксации, патрубком отбора парогазовой смеси, а также ограничителем налива герконного типа и датчиком рабочего положения крышки.

Крышка свободно подвешивается над фронтом налива по оси цистерны на тросе, и её вес уравновешивается контргрузами через систему блоков. Пароотводящий патрубок с присоединительным фланцем крышки стыкуется с газовой обвязкой сливо-наливной эстакады, которая связана с общей газоуравнительной системой или отдельным резервуаром - газгольдером через гибкий рукав.

При наливе вытесняемая парогазовая смесь из котла цистерны попадает не в атмосферу, а по гибкому рукаву и коллектору газовой обвязки в газоуравнительную систему. При этом вытесняемая смесь может компенсировать убывающий из резервуара продукт или накапливаться отдельно в резервуаре - газгольдере для дальнейшего ожижения.

Оборудование выпускается в Украине по заказу института. В комплект поставки входит крышка герметизации, ограничитель налива герконного типа, датчик рабочего положения крышки. Устройство подвеса крышки и присоединительный гибкий рукав комплектуются отдельно.

1.4. Автоматизированная система управления наливом нефтепродуктов.

Автоматизированная система управления наливом нефтепродуктов (АСУ НН) на наливных эстакадах предназначена для автоматизации процессов налива нефтепродуктов на железнодорожных сливо-наливных эстакадах и насосных станциях нефтепродуктов. Данная система может быть разработана для автоматизации процессов налива нефтепродуктов в автоцистерны.

Целями создания и внедрения системы АСУ НН являются:

• обеспечение оптимальных режимов работы сливо-наливной эстакады и насосных для достижения максимально высоких технико-экономических показателей при минимальных штатах обслуживающего персонала;
• обеспечение высокой оперативности и надёжности управления технологическим процессом, отключение оборудования при поступлении аварийных сообщений о нештатных ситуациях от систем взрывопожаробезопасности или отключении систем взрывопожаробезопасности;
• обеспечение работоспособности технологического оборудования без необходимости постоянного присутствия при нём технического персонала.

АСУ НН обеспечивает управление отключением насосных по окончании процесса налива нефтепродуктов в цистерны, а также их блокировку по сигналам «Загазованность», «Пожар» и низкому давлению на нагнетании.

Автоматизированная система управления наливом нефтепродуктов включает три уровня:

нижний уровень - уровень первичного контроля данных и выдачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы, включающий в себя датчики и измерительные преобразователей контроля параметров, привода и исполнительные механизмы управления технологическими объектами;

средний уровень - уровень обработки данных и формирования управляющих воздействий, обеспечивающий выполнение в реальном масштабе времени как локальных задач сбора датчиковых данных и выдачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы, так и задач централизованной обработки данных и формирования управляющих воздействий. Реализован на базе контроллерного оборудования;

верхний уровень - уровень специализированной обработки, долговременного хранения и предоставления данных пользователям. Реализован на базе сервера системы и автоматизированных рабочих мест операторов.

В процессе закрытого налива нефтепродуктов в железнодорожные цистерны система обеспечивает дозирование нефтепродуктов в соответствии с типом и грузоподъемностью цистерн.

Система обеспечивает возможность программного управления наливом нефтепродуктов в цистерны с использованием следующих подходов:

• управление наливом по данным вихревых или кориолисовых расходомеров, монтируемых на напорном трубопроводе каждого стояка;
• управление наливом по данным уровнемеров, монтируемых на крышке погружной части наливного устройства каждого стояка.

При получении аварийного сигнала о пожаре от системы пожаротушения либо сигнала о превышении допустимой концентрации паров легковоспламеняющихся веществ от газоанализаторов-сигнализаторов системой формируются сигналы управления отсечными задвижками. Автоматизированная система управления наливом нефтепродуктов (АСУ НН) была запроектирована на наливных железнодорожных эстакадах №1 и №2 Шебелинского ГПЗ.

Проектирование системы, поставка оборудования, монтажные и пуско-наладочные работы осуществляется силами украинских специалистов.

1.5. Автоматизированная система управления и учета нефтепродуктов для нефтебаз и АЗС "Днипро - 1ТФ".

Состав системы:

• ПЭВМ со специализированным ПО, связанная со всеми элементами системы;
• уровне-плотномеры ИПЖ-18;
• блоки управления уровне-плотномерами;
• контроллер управления стояками налива в автоцистерны (ТРК для АЗС);
• специализированный кассовый аппарат;
• весы вагонные электронные РД-150 для приема-выдачи нефтепродуктов по ЖД;
• весы автомобильные электронные ВА-60Э.

Система «Днипро-1ТФ» является единственной украинской системой автоматических измерений, позволяющей в полной мере выполнить требования «Инструкции о порядке приема, транспортирования, сбережения, отпуска и учета нефти и нефтепродуктов на предприятиях и в организациях Украины» от 02.04.1999 г. Эта инструкция требует измерять уровень (точность ±1мм), температуру (точность ±0,5 °С), плотность (точность ±0,5 г/л), причем плотность должна измеряться не менее чем в 3-х точках столба топлива.

Система управляет выдачей топлива через стояки автоналива, производит учет динамики движения топлива в резервуарах, как в литрах, так и в килограммах. Ее применение позволяет минимизировать потери, повысить экологическую безопасность объекта.

Уровне-плотномер работает в составе компьютерной системы управления и учета для нефтебаз и АЗС «Днипро-1ТФ». Программа может поддерживать любое количество уровне-плотномеров.

1.6. Автоматическая система пожаротушения резервуарного парка.

Системы пожаротушения с использованием установок подачи пены через слой горючего (УППС) по эластичному рукаву уже в течение 30 лет эксплуатируются на более чем 2-х тысячах резервуаров стран СНГ, в том числе и на 250 РВС-2000 и РВС-5000 5-ти крупнейших нефтебаз Госрезерва Украины, на предприятиях по хранению нефтепродуктов системы Госрезерва России (Росрезерва).

Значительным преимуществом данного метода является то, что с пеной на горящую поверхность выносится вся вода с ПАВ. Пена, изливающаяся из свободного рукава, приводит его в движение, обеспечивая ее распространение по поверхности нефтепродукта. При этом нефтепродукт не смешивается с пеной и в процессе горения или после окончания горения может быть перекачан в чистом виде в другой резервуар.

На наземных резервуарах вместимостью от 1000 м до 3000 м включительно следует устанавливать пеногенераторы в верхней или нижней частях резервуара, в зависимости от принятого способа пожаротушения, сухие трубопроводы (с соединительными головками для присоединения пожарной техники), выведенные на обвалование. Число пеногенераторов определяется расчетом, но их должно быть не менее двух.

Конструкция установки УППС-У, разработанной институтом совместно с НПИК «Зирка» включает самооткрывающийся шар-кран, пеногенератор, обратный клапан, тоннельную трубу с диффузором, капсулу с эластичным рукавом и самооткрывающуюся крышку пенного наконечника.

В случае возникновения пожара в резервуаре по сухотрубам (Ду100) в установку подается напор пеногасящей жидкости (воды с пенообразователем), давлением которой открывается шар-кран и крышка пенного наконечника. Образующаяся в пеногенераторе установки пена устремляется по эластичному рукаву через слой нефтепродукта к горящей поверхности, где и происходит вылив пены. При этом свободно изливающаяся пена из подвижного рукава за считанные секунды покрывает всю поверхность горящей жидкости, несмотря на наличие возможных карманов, образованных обломками кровли резервуара. Пена изолирует очаг горения от кислорода, снижает температуру поверхностного слоя и горение прекращается. После окончания тушения (при прекращении подачи пеногасящего раствора) обратный клапан и самозакрывающийся шар-кран исключают вылив нефтепродукта из резервуара через установку.

Установки УППС-У размещаются в нижнем поясе резервуара (устанавливаются на существующие люки-лазы или на специально монтируемых патрубках). Такой вариант размещения позволяет облегчить контроль и обслуживание установок, а также увеличить взлив продукта резервуаров на 300 - 600 мм. Монтаж установки на существующий люк-лаз производится без зачистки (дегазации) резервуара и ведения огневых работ во взрывоопасных зонах (внутри обваловки).

УППС-У имеют более высокую эффективность пожаротушения по сравнению с пеногенераторами, устанавливаемыми в верхнем поясе резервуара, которые практически всегда повреждаются при хлопке или взрыве на начальных стадиях горения и выходят из строя.

Эксплуатация установок УППС-У предполагает использование рядовых (недорогих) пенообразователей, т.к. в данном случае исключается контакт (смешивание) пены и нефтепродукта при её прохождении через его слой (вся пена выходит на поверхность по рукаву). При подаче пены оборудование срабатывает автоматически (от давления пеногасящего раствора) и не требует каких-либо дополнительных видов энергии или вмешательства персонала.

1.7. Комплекс автоматизированных систем раннего обнаружения чрезвычайных ситуаций и оповещения людей в случае их возникновения.

Комплекс автоматизированных систем раннего выявления чрезвычайных ситуаций и оповещения предназначен для своевременного выявления докритических и критических параметров технологических процессов, а также оповещения персонала, руководящего состава потенциально опасного объекта, населения и подразделений МЧС об угрозе возникновения или возникновении чрезвычайных ситуаций на объектах повышенной опасности (объекты нефтехимии и нефтепереработки, нефтебазы, терминалы, склады нефтепродуктов, автозаправочные, автомобильные газозаправочные станции и др.)

Комплекс включает в себя такие системы: 

1. Система раннего выявления угрозы возникновения чрезвычайных ситуаций, которая контролирует:

• повышение уровня, температуры продукта в резервуарах;
• повышение давления, температуры газового пространства в резервуарах;
• загазованность (20% НКПВ) на открытых площадках технологических блоков (резпарк, железнодорожная эстакада, автоналивная эстакада, узлы задвижек, и т.п.);
• загазованность (20% НКПВ) в помещениях (насосные, помещения фильтров и зачистных емкостей, лаборатория, склад проб и эталонов, операторные и т.п.).

2. Система выявления чрезвычайных ситуаций, которая контролирует:

• загазованность (50% НКПВ) на открытых площадках технологических блоков и территории;
• загазованность (50% НКПВ) в закрытых помещениях;
• взрыв, пожар розливов или оборудования;
• ручное оповещение.

3. Система оповещения руководящего состава и работающего персонала нефтебазы об угрозе возникновения или возникновении чрезвычайной ситуации, которая реализуется при помощи зональных светозвуковых и объектовых речевых оповещателей;

4. Система оповещения об угрозе возникновения или возникновении чрезвычайной ситуации должностных лиц МЧС, органов исполнительной власти, которая реализуется при помощи сети Enternet и GSM/GPRS - связи.

Система раннего выявления угрозы возникновения чрезвычайных ситуаций и система выявления чрезвычайных ситуаций состоят из разных технологических датчиков, контрольно-измерительных приборов и контроллера управления, которые выполняют следующие функции: сбор и хранение информации от технологических датчиков (первичных преобразователей) и КИП (вторичных преобразователей) о ходе технологического процесса; сигнализация и регистрация нарушений норм технологического процесса; отображение информации о технологическом процессе на мониторе ПК; программно-логическое управление системой оповещения; получение предыстории развития аварийных ситуаций технологических параметров; контроль действий операторов; защита от несанкционированного доступа к системам.