Янв 17 2001

РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ УСТАНОВОК “СОН-1” ПО ОЧИСТКЕ ГРУНТОВЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЖИДКИМИ НЕФТЕПРОДУКТАМИ

Опубликовано в 18:31 в категории Экология города

РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ УСТАНОВОК “СОН-1” ПО ОЧИСТКЕ ГРУНТОВЫХ ВОД ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЖИДКИМИ НЕФТЕПРОДУКТАМИ

П.О. Федоров*, В.М. Зверев

  • , В.А. Цымбал*, Ю.Р. Жериков
  • ,

    А.О. Левицкий

  • *, Я.Е. Биржак*, И.В. Нарубин
  • , В.Н. Алехин
  • *

    *ПГ “Энергопром”

  • ПГ “Энергострой”, г. Днепропетровск

  • *УМЦ “Гидротон” г. Харьков

    В докладе представлены основные направления работ коллектива авторов по разработке, производству и эксплуатации установок “СОН-1” – селективной откачки воды и жидких нефтепродуктов (НП) из скважин и колодцев предназначенных для защиты грунтовых вод от загрязнения.

    За базовый вариант принята двухнасосная система [1] селективной откачки воды и НП.

    Основными требованиями к разработке системы - “СОН-1” являлись:

    – Эффективное отделение от воды и откачка жидких НП из скважины в непрерывном, автоматическом режиме, круглогодично;

    – разработка принципиально новых, надежных функциональных элементов системы работающих в скважинах, в условиях химически агрессивной, взрывоопасной среды;

    – разработка простых в установке и эксплуатации наземных шкафов управления;

    – отработка технического регламента с целью обеспечения круглогодичной бесперебойной работы;

    – обеспечение возможности модернизации системы по блокам.

    КРАТКОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ СЕЛЕКТИВНОЙ ОТКАЧКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ И ВОДЫ СОН-1

    Применение

    Система предназначена для селективной откачки нефтепродуктов и воды из скважин, колодцев диаметром более 200 мм, заполненных грунтовой водой с поверхностным слоем нефтепродуктов более 20 мм.


    Главные области применения

    – Системы инженерной защиты подземной гидросферы от загрязнения нефтепродуктами объектов хранения и переработки ГСМ (в т.ч. НПЗ, нефтебаз, АЗС и др.).

    – Сбор пролитых нефтепродуктов с глубины грунтовых вод вблизи наливных эстакад, резервуаров, перекачивающих станций, продуктопроводов и др.

    – Системы водопонижения на объектах хранения и переработки ГСМ.

    Свойства

    Система СОН-1 в автоматическом режиме:

    – откачивает воду и жидкие нефтепродукты из скважины в разные емкости. В пластовых водах создает локальную депрессионную воронку, в которой ускорено накопление жидких нефтепродуктов;

    – откачивает только воду;

    – откачивает только жидкие нефтепродукты с поверхности воды;

    – измеряет уровни нефтепродуктов и воды и оценивает дебит.

    Преимущества

    – Взрывобезопасные центробежные погружные насосы для нефтепродуктов и воды.

    – Надежный цифровой индукционный датчик уровней нефтепродуктов в защитной оболочке изготовленной из нержавеющей стали.

    – Защита магистралей нефтепродуктов от попадания воды.

    – Светодиодная индикаторная панель.

    – Подстройка порогов включения/выключения нефтепродуктового насоса под толщину слоя нефтепродуктов.

    – “Мягкое” реагирование на исчезновение и появление электропитания.

    Принцип действия

    Для геологического разреза, типичного для Украины - вверху слабопроницаемые, суглинистые грунты, внизу пески, известняки, песчаники и т.п., характерно образование пятен утерянных жидких нефтепродуктов под объектами с ГСМ.

    Установка откачивает в автоматическом режиме пятно жидких НП, плавающих на поверхности грунтовых вод следующим образом.

    Насосы опущены на тросах в скважину и зафиксированы на необходимой глубине. Водяной насос, откачивает пластовую воду порциями. Разовый объем порции задается величиной разноса по глубине контактов датчика уровня воды, реагирующего на ее электропроводность. При достижении верхнего контакта воды, сигнал поступает на электронное устройство управления, которое включает пускатель водяного насоса. При опускании воды до уровня нижнего контакта сигнал проводимости исчезает и насос выключается. Для надежности применяется дублирование контактов датчика.

    В зависимости от величины заглубления насосов, со временем, на поверхности пластовой воды создается депрессионная воронка, в которой накапливается жидкие НП, которые откачиваются порциями. Величина откачиваемой порции НП задается комбинацией уровней включения/выключения нефтепродуктового насоса. Это соответствует толщине слоя НП на поверхности воды, на откачку которого настроена система. Уровни включения /выключения (6 положений каждого переключателя) задаются оператором, исходя из оценок дебита НП, и корректируются в процессе работы установки по мере формирования депрессионной воронки в пласте. В скважине эти уровни отслеживаются поплавком индукционного датчика уровня нефтепродукта, сигналы с которого поступают на электронное устройство управления пускателем насоса. Внутри датчика, вблизи нижнего торца (несколько ниже заборника нефтепродуктового насоса) находится поплавок аварийного датчика воды, плавающий на границе воды и нефтепродукта. Сигнал с этого датчика блокирует пуск нефтепродуктового насоса, не допуская попадание воды в магистрали нефтепродуктов.

    Электронный счетчик циклов с резервным питанием суммирует число и длительность циклов включения насосов и вычисляет оценочный объем откачанных НП и воды.

    Конструкция

    В комплект установки селективной откачки "СОН-1" входят: шкаф (станция) управления , водяной насос, нефтепродуктовый насос, датчик уровня нефтепродукта, датчик уровня воды, силовые и сигнальные кабели.

    Шкаф управления содержит цифровые электронные устройства оценки уровней жидкостей и управления приводами насосов. Там же находятся автоматы аварийного отключения, конденсаторные коробки двигателей насосов с аварийными тепловыми реле, блоки питания вторичных цепей.

    Информация об уровнях воды и нефтепродукта, о режимах работы установки выводится на светодиодную панель на дверце шкафа под защитным стеклом.

    На дверце располагаются также амперметры для индикации токов, потребляемых насосами и цифровой счетчик циклов, показывающий количество включений и объем откаченных жидкостей. Исполнение шкафа управления IP54.

    Водяной и нефтепродуктовый насосы - центробежные погружные экранированные взрывозащищенные типа ЦПЭВ-0.5-40У*. Исполнение Iexd II BT3.

    Датчик уровня нефтепродуктов - цифровой индукционный датчик уровня в защитной цилиндрической герметизированной оболочке из нержавеющей стали. Внутри датчика находится стеклотекстолитовая, химически стойкая трубка с двумя полыми алюминиевыми поплавками, отгруженными под нефтепродукт и воду, а также цифровой электронный преобразователь сигналов собранный на слаботочных МОП - микросхемах.

    Датчик уровня воды - представляет собой группу нержавеющих контактов на несущей панели в защитной пластмассовой трубке.

    Техническая реализация функциональных элементов системы “СОН-1” основана на блочном принципе, при котором текущий ремонт сводится к замене блоков системы без настройки в полевых условиях. Электронная часть приводов насосов реализована на жесткой логике в виде отдельных плат для каналов воды и НП. Гальваническая развязка каналов позволяет эффективно использовать их как отдельные подсистемы.

    В качестве устройств управления насосами система комплектуется как магнитными, так и тиристорными пускателями позволяющими коммутировать цепи электропитания насосов типа ЦПЭ и ЭЦВ с мощностью электродвигателей 0,5…8,0 кВт.

    Технические характеристики.

    Диапазон производительностей в автоматическом режиме:

    для нефтепродуктов

    100-1500 л/сутки

    для воды

    0.05-0.5 л/сек

    плотность откачиваемых нефтепродуктов

    650-900 кг/куб м

    Шкаф (станция) управления с датчиками уровней

    питающее напряжение

    ~ 220 В, 50 Гц

    потребляемая мощность (без насосов)

    до 25 Вт

    напряжения питания вторичных цепей

    =5 В, =12 В, ~110 В

    диапазон работы датчика уровня н/продуктов

    100-600 мм

    погрешность срабатывания датчика уровня н/продуктов

    диапазон работы датчика уровня воды

    300-500 мм

    диапазон ручной настройки уровней вкл/выкл

    600 мм

    нефтепродуктового насоса -

    (6 уставок через 100 мм)

    длина сигнальных кабелей в комплекте

    50 м

    максимально возможная длина сигнальных кабелей

    500 м

    габаритные размеры

    690х680х230 мм

    исполнение IP54

    Комплектный насос ЦПЭВ-0.5-40У ГОСТ 22782.0

    потребляемая мощность

    1100 Вт

    асинхронный эл./двигатель

    ~ 220 в, 50 Гц, 5 А, 2700 об/мин

    подача в непрерывном режиме

    0.5 л/сек

    напор

    40 м вод. ст.

    класс защиты

    Iexd II BT3

    Эксплуатация подобных систем показала некоторые трудности, как принципиального, так и технического характера.

    К принципиальным недостаткам следует отнести наличие только одного жесткого (хотя и опробованного) алгоритма управления “релейного типа”, целью которого, в конечном счете, является стабилизация выбранной величины уровня воды в скважине. Откачка НП при этом, фактически, привязана к параметрам “водяного” контура регулирования который выполняет задачу водопонижения.

    Из технических трудностей, следует отметить наличие некоторых режимов с большим числом циклов включения-выключения насосов, что сокращает их ресурс.

    Для преодоления этих проблем, в качестве текущей модернизации системы “СОН-1” выполняется следующее:

    – Для выполнения нескольких задач (в т.ч. задачи оптимальной откачки НП, и др.) электронная часть приводов системы “СОН-1” оснащается микроконтроллером, работающем по нескольким, выбираемым оператором, алгоритмам.

    – Для увеличения временного ресурса насосов в существующей системе, проблема решается путем ограничения производительности насосов (дросселирования), и применения силовых ключей с режимами softstart для “щадящего” пуска электродвигателей насосов.

    Результаты опытной эксплуатации.

    Результаты опытной эксплуатации системы “СОН-1” получены на полигонах АО “Укртатнафта” (г. Кременчуг) и Нижнеднепровской нефтебазы (г. Днепропетровск), Конотопской нефтебазы (г. Конотоп).

    Литература

    1. Бабенко В.Д., Карагодин Г.В. и др. “Способ управления водо-нефтеподъемными погружными электронасосами”. Патент РФ на изобретение № 2137946, Москва, 1999г.

  • Нет пока ответов

    Комментарии закрыты.