Расчётное давление блока налива или слива широкой фракции лёгких углеводородов (ШФЛУ, NGL) определяется давлением насыщенных паров самой летучей из перекачиваемых смесей при максимальной температуре, которую оборудование может иметь на площадке, с добавлением вклада насосов, компрессоров и теплового расширения. Защитное оборудование затем выстраивается слоями так, чтобы перекрыть этот диапазон давлений и реалистичные сценарии утечек. Для сжиженного углеводородного газа (СУГ) продукт определён достаточно узко, и расчётную базу зафиксировать проще. Через блок ШФЛУ могут проходить партии с сильно различающимся содержанием этана, поэтому исходными данными для проектирования служит не один продукт, а диапазон составов.
Блок в раме (skid) объединяет жидкостную и паровую линии, арматуру, предохранительные устройства, присоединения наливных устройств или рукавов и местный щит управления в единый комплект заводской сборки. Операции налива и слива описаны на отдельных страницах; здесь рассматривается сам комплект: расчётная база по давлению, уровни защиты и интерфейсы с объектом.
Почему расчётное давление нельзя взять по одному продукту
ШФЛУ состоит из углеводородов, которые при атмосферном давлении являются газами и остаются жидкими только под давлением. Чем больше этана в смеси, тем выше давление насыщенных паров при той же температуре; чем больше бутанов и тяжёлых компонентов, тем оно ниже. Если блок сегодня перекачивает бедную этаном партию, а завтра богатую, расчётная база должна строиться по самой летучей смеси. Обычно совместно учитывают:
· Давление паров самой лёгкой смеси: Определяется на лёгкой границе ожидаемого диапазона составов при максимальной температуре металла на площадке с учётом солнечного нагрева.
· Напор насоса на закрытую задвижку: Давление, которое насос развивает без расхода, прибавляется к давлению на всасе; такая ситуация возникает при закрытии арматуры на линии.
· Слив с помощью компрессора: Если пар компримируется, чтобы вытеснить жидкость из цистерны, учитываются давление нагнетания компрессора и пределы его регулирования.
· Запертая жидкость: Жидкость между двумя закрытыми задвижками при нагреве быстро набирает давление, поэтому для каждого отсекаемого участка оценивается потребность в термоклапане.
· Быстрое закрытие: Быстрое закрытие отсечной арматуры ПАЗ может вызвать гидроудар; время и последовательность закрытия выбираются с учётом этого эффекта.
Полученное расчётное давление определяет классы фланцев и корпусов арматуры, рабочее давление наливных устройств или рукавов, диапазоны датчиков и уставки предохранительных клапанов. Блок не работает сам по себе: вместе с цистерной и резервуаром хранения он образует единую систему под давлением. Поэтому совместимость с расчётным давлением каждой подключаемой цистерны и резервуара проверяется отдельно, а возможность перевозки богатой этаном партии ШФЛУ в цистерне, рассчитанной на СУГ, должна подтверждаться данными проекта самой цистерны.
При быстром сбросе давления, например при опорожнении линии или срабатывании предохранительного клапана, вскипание лёгких компонентов может заметно охладить продукт и трубопровод. Поскольку в богатых этаном смесях этот эффект может быть сильнее, минимальная расчётная температура материалов оценивается вместе с диапазоном составов.
Уровни защиты
Безопасность блока ШФЛУ обеспечивает не одно устройство, а взаимодополняющие пассивные и активные уровни защиты. Какие функции реализуются как приборные функции безопасности и какой уровень полноты безопасности (SIL) для них нужен, определяется по результатам оценки рисков конкретного проекта, а не принимается заранее.
Уровень | Задача в блоке ШФЛУ | На что обращают внимание |
Отсечная арматура аварийного останова (ESD) | Автоматически отсекает жидкостную и паровую линии на входе и выходе блока | Безопасное положение при потере энергии, время закрытия, класс герметичности |
Разрывные муфты | При движении цистерны контролируемо разъединяют соединение и перекрывают обе стороны | Отдельный подход к жидкостной и паровой линиям, усилие разрыва, доступ для обслуживания |
Предохранительные клапаны и термоклапаны | Ограничивают превышение давления и расширение запертой жидкости | Сброс в безопасное место или в коллектор, противодавление |
Скоростные и обратные клапаны | Ограничивают обратный поток и неконтролируемый выброс при повреждении рукава или линии | Настройка вне диапазона нормального расхода, возможность проверки |
Защитные блокировки | Не допускают перекачку без подтверждённого заземления, вне рабочего положения наливного устройства и без автоцистерны на посту | Независимость логики блокировок от системы управления |
Связь с системами обнаружения газа и пожара | Инициирует аварийный останов при утечке или пожаре | Размещение датчиков и интерфейс с системами объекта |
Что и в какой последовательности останавливается при срабатывании ПАЗ, задаётся матрицей причин и следствий: останавливается насос или компрессор, отсечная арматура закрывается в порядке, ограничивающем гидроудар, сторона цистерны отсекается, событие регистрируется. Электрооборудование блока выбирается с видом взрывозащиты, соответствующим классификации взрывоопасных зон объекта. Сборка из компонентов, каждый из которых соответствует требованиям, не отменяет необходимости оценить на уровне всего комплекта новые риски воспламенения, возникающие от их сочетания.
Состав комплекта: базовый объём и опции
Группа оборудования | Назначение | Базовая комплектация / опция |
Жидкостная линия: фильтр, запорная и регулирующая арматура | Контролируемая перекачка между цистерной и объектом | Базовая |
Паровая линия и её отсечка | Выравнивание давления между цистерной и хранилищем | По применению; при закрытой перекачке обычно нужна |
Арматура ПАЗ, предохранительные клапаны и термоклапаны | Защита по давлению и функции отсечки | Базовая |
Наливное устройство или рукав с разрывными муфтами | Подключение цистерны | По типу присоединения цистерны |
Местный щит управления и блокировки | Интерфейс оператора, разрешающие сигналы, сигнализация | Базовая; интеграция с системой объекта по проекту |
Расходомер и регулирование противодавления | Измерение перекачанного количества | Опция; подробнее на странице узлов учёта ШФЛУ |
Пробоотборный штуцер | Проба под давлением для контроля состава | Опция; может потребоваться для коммерческого учёта |
Насос или компрессор | Привод перекачки | На раме или отдельно, в зависимости от компоновки |
Штуцер продувки азотом | Освобождение линии от углеводородов перед ремонтом | Опция |
Интерфейс блока с объектом
Комплект заводской сборки хорошо работает на площадке, только если его интерфейсы определены на раннем этапе. Для блока ШФЛУ особенно важно подключение к коллектору сброса или факельной системе: противодавление в коллекторе влияет на тип и настройку предохранительного клапана. В техническом задании фиксируются также классы давления и материалы технологических присоединений, подача азота и воздуха КИП, электропитание и заземление, обмен сигналами с системами ПАЗ и газообнаружения объекта, данные для системы управления, а также где и когда проводятся испытания на давление и функциональная проверка блокировок.
Роль TLY Enerji
В проектах блоков налива и слива ШФЛУ TLY Enerji оказывает инженерную поддержку при выборе оборудования и проектировании системы на основе данных о составе и условиях площадки. В зависимости от объёма проекта работы могут включать поставку КИП, арматуры и насосов, конфигурирование логики управления и блокировок на базе ПЛК, системную интеграцию, монтаж на объекте, испытания и пусконаладку, обслуживание и техническую поддержку. Какие части комплекта входят в границы поставки TLY, определяется для каждого проекта по техническому заданию.
Данные по ШФЛУ для определения блока
· Ожидаемый диапазон составов, особенно максимальное содержание этана и минимальное — тяжёлых компонентов
· Максимальная и минимальная температура окружающей среды, прямое солнечное облучение блока
· Расчётное давление и типы присоединений подключаемых автоцистерн
· Расчётное давление резервуаров хранения и возможность подключения паровой линии
· Только налив, только слив или оба режима; целевое время перекачки и расход
· Наличие коллектора сброса или факельной системы и противодавление в них
· Классификация взрывоопасных зон, инфраструктура ПАЗ и газообнаружения объекта
· Доступные вспомогательные среды: азот, воздух КИП, электропитание
Связанные страницы
· Налив ШФЛУ в автоцистерны: Чем налив ШФЛУ отличается от налива СУГ в повседневной эксплуатации.
· Слив ШФЛУ из автоцистерн: Приём ШФЛУ на объекте, управление давлением и способ перекачки.
· Блоки налива и слива СУГ: Состав комплекта для СУГ с более узким определением продукта.
· Блочные узлы учёта ШФЛУ: Выбор расходомера и регулирования противодавления для блока.
· ПАЗ и блокировки на терминалах СУГ: Общая структура функций безопасности при перекачке сжиженных газов под давлением.
Вопросы о блоках ШФЛУ
Можно ли использовать блок, рассчитанный на СУГ, для ШФЛУ?
Только если самая летучая граница диапазона составов ШФЛУ укладывается в расчётное давление блока и температурные пределы материалов. Поскольку давление паров растёт с содержанием этана, классы фланцев, уставки предохранительных клапанов или рабочее давление рукавов, выбранные для СУГ, могут оказаться недостаточными. Подключаемые цистерны и резервуары нужно проверить так же, а решение принимать по результатам оценки фактических проектных данных.
Почему важно время закрытия отсечной арматуры ПАЗ?
Слишком медленно закрывающаяся арматура увеличивает выброс продукта при утечке. Слишком быстрое закрытие может вызвать гидроудар в жидкостной линии и перегрузить трубопровод, рукава или соединения. Поэтому время закрытия и последовательность срабатывания арматуры определяют с учётом длины линии, расхода и прочности подключённого оборудования.
Если есть разрывная муфта, нужна ли отсечная арматура ПАЗ?
Да. Разрывная муфта срабатывает при механическом разъединении, например если автоцистерна тронулась, не отсоединившись, и перекрывает обе стороны, ограничивая пролив. Отсечная арматура ПАЗ срабатывает по другим причинам: загазованность, пожар, действие оператора или нарушение режима. Эти уровни защиты отвечают на разные сценарии и не заменяют друг друга.
Можно ли заранее задать уровень SIL для блока?
Принимать его по общему допущению не следует. Уровень полноты безопасности определяется оценкой рисков и зависит от компоновки объекта, объёма продукта, присутствия персонала и других уровней защиты. Один и тот же блок на двух разных объектах может потребовать разных уровней. Если требование на раннем этапе не определено, функции безопасности можно заложить в архитектуру, допускающую последующее повышение уровня.
Что проверить перед переходом на партию с высоким содержанием этана?
Прежде всего, укладывается ли давление паров новой смеси при максимальной ожидаемой температуре в расчётные пределы блока и подключённого оборудования. Затем оцениваются противодавление и условия на всасе, необходимые для сохранения жидкой фазы в расходомере и насосе, уставки предохранительных клапанов и возможное охлаждение при сбросе давления. Изменения должны быть отражены в эксплуатационных инструкциях и настройках системы управления.