Трубопроводный транспорт РК: проблемы и пути решения

По роду транспортируемого  вещества технологические трубопроводы разделяются на нефтепроводы, газопроводы, паропроводы, водопроводы, мазутопроводы, маслопроводы, бензопроводы, кислотопроводы, щелочепроводы, а также специального назначения (трубопроводы густого и жидкого смазочного материала, трубопроводы с обогревом, вакуумпроводы) и др.

По материалу, из которого изготовлены трубы, различают трубопроводы стальные (из углеродистой, легированной и высоколегированной стали), из цветных  металлов и их сплавов (медные, латунные, титановые, свинцовые, алюминиевые), чугунные, неметаллические (полиэтиленовые, винипластовые, фторопластовые, стеклянные), футерованные (резиной, полиэтиленом, фторопластом), эмалированные, биметаллические и др.

По условному давлению транспортируемого вещества трубопроводы разделяют на вакуумные, работающие при давлении ниже 0,1 МПа низкого  давления, работающие при давлении до 10 МПа, высокого давления (более 10 МПа) и безнапорные, работающие без избыточного давления.

По температуре транспортируемого  вещества трубопроводы подразделяются на холодные (температура ниже 0°С), нормальные (от 1 до 45°С) и горячие (от 46°С и выше).

По степени агрессивности  транспортируемого вещества различают  трубопроводы для неагрессивных, малоагрессивных, среднеагрессивных сред. Стойкость металла в коррозионных средах оценивают скоростью проникновения коррозии – глубиной коррозионного разрушения металла в единицу времени (мм/год). К неагрессивной и малоагрессивной средам относят вещества, вызывающие коррозию стенки трубы, скорость которой менее 0,1 мм/год, среднеагрессквной – в пределах от 0,1 до 0,5 мм/год и агрессивной – более 0,5 мм/год. Для трубопроводов, транспортирующих неагрессивные и малоагрессивные вещества, обычно применяют трубы из углеродистой стали; транспортирующих среднеагрессивные вещества, – трубы из углеродистой стали с повышенной толщиной стенки (с учетом прибавки на коррозию), из легированной стали, неметаллических материалов, футерованные; транспортирующих высокоагрессивные вещества, – только из высоколегированных сталей, биметаллические, из цветных металлов, неметаллические и футерованные.

По месторасположению  трубопроводы бывают внутрицеховые, соединяющие  отдельные аппараты и машины в  пределах одной технологической  установки или цеха и размещаемые  внутри здания или на открытой площадке, и межцеховые, соединяющие отдельные  технологические установки, аппараты, емкости, находящиеся в разных цехах.

Внутрицеховые трубопроводы по конструктивным особенностям могут  быть обвязочные (около 70% общего объема внутрицеховых трубопроводов) и  распределительные (около 30%). Внутрицеховые  трубопроводы имеют сложную конфигурацию с большим количеством деталей, арматуры и сварных соединений. На каждые 100 м длины таких трубопроводов  приходится выполнять до 80/120 сварных  стыков. Масса деталей, включая арматуру, в таких трубопроводах достигает 41% от общей массы трубопровода в целом.

Межцеховые трубопроводы характеризуются довольно длинными прямыми участками (длиной до нескольких сот метров) со сравнительно небольшим  количеством деталей, арматуры и  сварных соединений. Масса деталей  в межцеховых трубопроводах (включая  арматуру) составляет около 3/4%, а масса  П-образных компенсаторов – около 7%.

Стальные трубопроводы разделяют  на категории в зависимости от рабочих параметров (температуры  и давления) транспортируемого по трубопроводу вещества и группы в  зависимости от класса опасности  вредных веществ и показателей пожарной опасности веществ.

Установки гидравлического  транспорта (рис. 1) служат для перемещения насыпного груза по трубам и желобам в струе жидкости (воды). Смесь груза с водой называется гидросмесь или пульпа. Принцип действия гидравлических транспортных установок заключается в передаче энергии движущейся воды частицам насыпного груза и перемещении их с большой скоростью.

Гидротранспортные установки  разделяют на напорные и безнапорные. По желобам (каналам) пульпа перемещается самотеком в сторону движения. По трубопроводам пульпа перемещается самотеком или под напором с помощью насоса: в горизонтальном направлении, вниз или вверх.

Гидротранспорт применяется  в котельных ТЭС (для уборки золы, шлака); на металлургических заводах (для  уборки шлаков); в горной промышленности (подъем на поверхность угля, руды и  подача в шахты закладочного материала); на обогатительных фабриках; в химической промышленности; в строительстве (перемещение  размытого струей воды грунта).

Преимуществами гидротранспортных  установок являются: компактность трубопроводов; герметичность; высокая производительность; большая длина транспортирования  по сложной трассе; простота технического обслуживания; возможность создавать  любую по очертаниям трассу; автоматизация  процесса транспортирования; обеспечение  загрузки и разгрузки в любой  точке трассы.

 

Рис. 1. Схемы гидротранспортных  установок:

а – с пульпонасосом; б – с водяным насосом и питателем; в – самотечная;

1 – водопровод; 2 – пульпонасос; 3 – пульпопровод; 4 – насос для чистой воды;

5 – водоотделительный грохот; 6 – резервуар для пульпы; 7 – водяной насос;

8 – бункер с питателем; 9 –  резервуар для воды; 10 – резервуар  для пульпы;

11 – бункер для породы; 12 –  смесительная воронка

 

 

Установки пневматического  транспорта служат для перемещения насыпных и штучных грузов по трубам или желобам в струе сжатого или разреженного воздуха. Установки для насыпных грузов перемещают пылевидные, порошкообразные, зернистые и кусковые материалы, а установки для штучных грузов предназначены для транспортирования по трубам отправлений (пневмопочта), производственной документации и мелких грузов, уложенных в патроны. Движение воздуха в трубопроводе создается нагнетательными или вакуумными насосами.

Установки, транспортирующие насыпной груз во взвешенном состоянии  в потоке воздуха, разделяют на всасывающие (вакуумные), нагнетательные (напорные) и комбинированные (рис. 2).

Всасывающие установки используются там, где требуется забирать насыпной груз из нескольких пунктов и передавать его в один приемный пункт, например, при выгрузке зерна из барж в приемный склад (несколько сопл засасывают зерно сразу из многих отсеков трюма). Во всасывающих установках грузы перемещаются под действием разреженного воздуха, груз поступает в трубопровод через всасывающее сопло, а в конечном пункте шлюзуется из камеры с разреженным воздухом во внешнее пространство. Машинная часть всасывающих установок (воздушный насос и отделительное устройство) расположена с той стороны трубопровода, в которую происходит транспортирование груза.

Нагнетательные установки  удобны в тех случаях, когда груз, получаемый из одного пункта, необходимо распределить по нескольким приемным точкам. В нагнетательных установках груз перемещается в струе сжатого  воздуха. Груз поступает в трубопровод  с помощью питателей в находящийся  под давлением трубопровод, при  этом «переносная» способность струи  выше, чем во всасывающих установках из-за перепада давления и большей  скорости струи. Нагнетательные установки  применяются для трудно перемещаемых грузов, при транспортировании на большие расстояния или на подъем. Машинная часть расположена с  той стороны трубопровода, от которой  происходит транспортирование груза.

Рис. 2. Схемы пневмотранспортных установок:

а – всасывающей; б и в – нагнетательных высокого давления;

г – всасывающе-нагнетательной; 1, 15 – сопло; 2, 8, 13, 16, 19 – трубопровод;

3 – приемный резервуар-отделитель; 4 – пылеуловительный циклон;

5, 18 – шлюзовые затворы; 6, 20 –  воздуходувная машина; 7 – камерный  питатель;

9 – переключатель; 10 – фильтр; 11 – бункер; 12 – питатель; 14, 17 –  отделитель

Пневмоустановка комбинированного типа забирает груз из нескольких загрузочных мест и подает одновременно в несколько приемных пунктов. Грузы перемещаются под действием разреженного воздуха и в струе сжатого воздуха. Машинная часть расположена в промежуточной точке трубопровода. Пневмоустановки комбинированного типа наиболее удобны для разветвления трубопроводов с обеих сторон.

Движущаяся по трубопроводу с большой скоростью струя  воздуха образует с мелкофракционным грузом достаточно однородную аэросмесь, заполняющую сечение трубопровода. Частицы груза перемещаются скачкообразно во взвешенном состоянии и скольжением по нижней стенке трубы.

Пневмотранспортные установки  для насыпных грузов по принципу действия разделяют на транспортирующие груз в потоке воздуха во взвешенном состоянии  и транспортирующие груз методом  аэрации, т. е. насыщения воздухом сыпучего тела, приобретающего при этом свойства жидкости и текущего по наклонному желобу под действием силы тяжести.

В качестве воздуходувного оборудования в нагнетательных системах используют компрессоры, воздуходувки и вентиляторы, в вакуумных (всасывающих) – вакуум-насосы и вентиляторы.

Пневмотранспорт широко используется в строительстве, сельском хозяйстве, различных отраслях промышленности, при проведении перегрузочных операций на железнодорожном транспорте, в  морских и речных портах, на транспортных перегрузочных узлах комплексах.

Установки пневматического  транспорта предназначены для перемещения  цемента, мелко- и среднекускового  угля, измельченной породы, зерна, соли и других сухих порошкообразных  и мелкокусковых грузов.

Основными параметрами пневмотранспортных установок являются: производительность – до 100 т/ч и длина транспортирования  от 100 м до нескольких километров.

К преимуществам относятся  компактность и герметичность системы; отсутствие потерь груза; сложная конфигурация трассы; высокая надежность; удобство и простота технического обслуживания из-за сосредоточения основного оборудования в одном месте; обеспечение разветвленных  грузопотоков; возможность сопряжения с технологическим процессом. Недостатками являются высокая энергоемкость; интенсивное  изнашивание трубопроводов (особенно на участках поворотов); ограничение  ассортимента транспортируемых грузов.

Магистральными  называют трубопроводы, предназначенные для дальнего транспорта жидких, газообразных и твёрдых сыпучих продуктов, от мест их добычи, получения, переработки (условная начальная точка трубопровода) к местам потребления (условная конечная точка).

Наиболее широко трубопроводы используются для перекачки природных газов, нефти и нефтепродуктов, однако по трубопроводам перекачивают на большие расстояния и воду (магистральные водоводы), уголь в виде водных суспензий (углепроводы), расплавленную серу, инертные сыпучие материалы. На десятки километров транспортируют по трубам минеральную воду, молоко и другие продукты.

Наконец, нельзя не отметить, что своевременная и наиболее надёжная доставка горючего для снабжения  быстро перемещающихся воинских частей может быть осуществлена в основном с помощью так называемых полевых  нефтепродуктоводов. Этот способ доставки горючего используется в армиях и флотах многих стран.

Все перечисленные выше виды трубопроводов относятся к сухопутным трубопроводам, так как прокладываются по территории материка.

Увеличение мировой добычи нефти и газа в шельфах и  акваториях океанов и морей потребовало  прокладки магистральных трубопроводов  под водой как с заглублением их в грунт, так и без заглубления. Такие трубопроводы называют морскими. Иногда магистральный трубопровод  имеет морскую и сухопутную часть. Такой трубопровод называют сухопутно-морским.

Магистральный трубопровод — сооружение линейного типа, представляющее непрерывную трубу, вдоль которой размещаются сооружения, обеспечивающие перекачку транспортируемого продукта при заранее заданных параметрах (давлении, температуре, пропускной способности и т.п.). В отличие от других линейных сооружений, таких, как автодороги, железные дороги, магистральный трубопровод в течение всего срока эксплуатации находится в сложном напряжённом состоянии под воздействием внутреннего давления перекачиваемого продукта и работает как сосуд высокого давления.

Состав сооружений и их назначение зависят от вида транспортируемого  продукта.

Магистральный трубопровод  состоит из следующих комплексов сооружений:

- подводящие трубопроводы, связывающие источники нефти  или нефтепродуктов с головными  сооружениями трубопроводов. По  этим трубопроводам перекачивают  нефть от промысла или нефтепродукт  от завода в резервуары головной  станции;

- головная перекачивающая  станция, на которой собирают  нефть или нефтепродукты, предназначенные  для перекачки по магистральному  трубопроводу. Здесь проводят приёмку  нефти (нефтепродуктов), разделение  их по сортам, учёт и перекачку  на следующую станцию;

- промежуточные перекачивающие  станции, на которых нефть и  нефтепродукт, поступающие с предыдущей  станции, перекачивают далее;

- конечный пункт, где  принимают продукт из трубопровода, распределяют потребителям или  отправляют далее другими видами  транспорта;

- линейные сооружения  трубопровода, к которым относятся  собственно трубопровод, линейные  колодцы на трассе, станции катодной  и протекторной защиты, дренажные  установки, а также переходы  через водные препятствия, железные  и автогужевые дороги. Кроме того, к ним относятся вертолётные  площадки, дома обходчиков, линии  связи, грунтовые дороги, сооружаемые  вдоль трассы трубопроводов.

Линейная часть трубопровода сооружается про трём конструктивным схемам: подземной, наземной и надземной.