МЕХАНИЧЕСКИЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ НА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДАХ
Нефтеперерабатывающие заводы относятся к числу наиболее сложных промышленных объектов в мире, требующих применения самых современных инженерных решений. На этих предприятиях сырая нефть перерабатывается в бензин, дизельное топливо, сжиженный углеводородный газ (LPG), авиационное топливо, мазут, битум и широкий спектр нефтехимической продукции. Используемые здесь механические инженерные системы непосредственно влияют на непрерывность производственного процесса, безопасность технологических операций, энергетическую эффективность и экологическую устойчивость предприятия. Тысячи единиц технологического оборудования, сотни километров трубопроводов и производственные установки стоимостью в миллионы долларов эксплуатируются безопасно благодаря высокоразвитой и комплексно интегрированной механической инфраструктуре.
Механические инженерные системы нефтеперерабатывающих заводов не ограничиваются только системами HVAC. Основными элементами механической инфраструктуры являются технологические трубопроводные системы, системы пожаротушения, взрывозащищённые системы вентиляции (Ex-proof), системы охлаждающей воды, системы пара и конденсата, факельные системы (Flare Systems), инженерные сети резервуарных парков, системы сжатого воздуха, системы топливного газа, системы производственного дренажа и очистки сточных вод.
Все перечисленные системы проектируются и эксплуатируются в соответствии с требованиями стандартов API (American Petroleum Institute), ASME (American Society of Mechanical Engineers), NFPA (National Fire Protection Association), ASTM, ANSI, ISO, IEC, ATEX и NACE. Основными задачами механических инженерных систем нефтеперерабатывающего завода являются обеспечение технологической безопасности, поддержание непрерывности производства, снижение энергетических затрат, увеличение срока службы оборудования и минимизация воздействия на окружающую среду.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРУБОПРОВОДНЫЕ СИСТЕМЫ
Технологические трубопроводные системы являются крупнейшей и наиболее ответственной частью механической инфраструктуры нефтеперерабатывающего завода. Общая протяжённость трубопроводов на одном предприятии может достигать нескольких сотен километров. По этим трубопроводам безопасно транспортируются сырая нефть, промежуточные продукты переработки, водород, LPG, природный газ, топливный газ, технологические среды, пар, конденсат, химические реагенты и готовая продукция.
Проектирование технологических трубопроводов, как правило, выполняется в соответствии со стандартом ASME B31.3 «Process Piping». При выборе материала труб учитываются рабочее давление, температура, уровень коррозионного воздействия, физико-химические свойства транспортируемой среды и технологические требования процесса. Наиболее широко применяются углеродистые стали, нержавеющие стали, низколегированные стали, дуплексные нержавеющие стали и специальные металлургические сплавы.
В рамках инженерного проектирования трубопроводов выполняются расчёты напряжённого состояния трубопроводов (Pipe Stress Analysis), анализ гибкости (Flexibility Analysis), анализ температурных деформаций (Thermal Expansion Analysis), анализ гидравлических ударов (Water Hammer Analysis), анализ переходных процессов (Surge Analysis) и анализ усталостной прочности (Fatigue Analysis). Особое внимание уделяется расчётам температурного расширения высокотемпературных технологических трубопроводов, которые требуют сложных инженерных вычислений. Трубопроводные системы нефтеперерабатывающих заводов рассматриваются как единый комплекс, включающий трубные опоры, пружинные подвески, компенсаторы, компенсационные петли, предохранительные клапаны и системы автоматизации.
СИСТЕМЫ HVAC И ПРОМЫШЛЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ НА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДАХ
На нефтеперерабатывающих заводах системы HVAC используются не только для обеспечения комфортных условий труда персонала. Постоянное поддержание строго контролируемых параметров микроклимата необходимо для центральных диспетчерских пунктов (CCR), помещений DCS, помещений MCC, помещений источников бесперебойного питания (UPS), аналитических лабораторий, телекоммуникационных центров, электротехнических помещений и зон размещения чувствительного оборудования.
В системах HVAC нефтеперерабатывающих предприятий широко применяются центральные вентиляционно-кондиционерные установки (AHU), прецизионные системы кондиционирования (CRAC/CRAH), чиллерные установки, системы Fan Coil и пакетные кондиционеры. Для данных систем критически важными являются точное регулирование температуры, относительной влажности воздуха, эффективная фильтрация и поддержание положительного давления.
Промышленные системы вентиляции предназначены для удаления углеводородных паров и вредных газов, образующихся в технологических зонах. Особенно в закрытых производственных помещениях обеспечение необходимой кратности воздухообмена существенно повышает безопасность персонала. Вентиляционные системы интегрируются с газоанализаторами, системами обнаружения пожара и комплексами автоматизированного управления зданием.
ВЗРЫВОЗАЩИЩЁННЫЕ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ И СИСТЕМЫ ПРОТИВОВЗРЫВНОЙ ЗАЩИТЫ
На нефтеперерабатывающих заводах существует постоянная вероятность образования взрывоопасной атмосферы вследствие присутствия углеводородных газов, растворителей и легковоспламеняющихся химических веществ. Поэтому взрывозащищённые системы вентиляции (Ex-proof) являются одним из важнейших элементов обеспечения промышленной безопасности.
Все механическое и электрическое оборудование, используемое во взрывоопасных зонах Zone 0, Zone 1 и Zone 2, классифицированных в соответствии с Директивами ATEX и международными стандартами IECEx, подбирается во взрывозащищённом исполнении. Основными элементами данных систем являются взрывозащищённые вентиляторы, электродвигатели Ex-proof, искробезопасные рабочие колёса вентиляторов, приводы воздушных заслонок Ex-proof и системы обнаружения горючих газов.
Системы непрерывно контролируют концентрацию газов в окружающей среде, и при превышении нижнего концентрационного предела воспламеняемости (LEL — Lower Explosive Limit) автоматически запускаются предусмотренные алгоритмы безопасности. Благодаря этому обеспечивается защита персонала и сводятся к минимуму эксплуатационные риски предприятия.
СИСТЕМЫ ПОЖАРОТУШЕНИЯ И ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Поскольку нефтеперерабатывающие заводы относятся к объектам с чрезвычайно высоким уровнем пожарной опасности, системы пожарной безопасности являются одним из наиболее важных разделов механических инженерных систем. Их проектирование осуществляется в соответствии с требованиями стандартов NFPA 11, NFPA 13, NFPA 15, NFPA 16, NFPA 20 и нормативных документов API.
На нефтеперерабатывающих предприятиях применяются спринклерные системы, системы Deluge, установки пенного пожаротушения, камеры подачи пены (Foam Chamber), пожарные мониторы, гидрантные сети, системы тонкораспылённой воды и установки газового пожаротушения.
Пожарные насосные станции, как правило, включают основной насос с электрическим приводом, резервный насос с дизельным приводом и насос поддержания давления (Jockey Pump). Особую роль играют пенные системы резервуарных парков, обеспечивающие эффективную локализацию и тушение крупных пожаров, связанных с горением углеводородов.
Сценарии пожарной безопасности регулярно проверяются, а все системы проектируются таким образом, чтобы гарантировать их бесперебойную работу в условиях чрезвычайных ситуаций.
СИСТЕМЫ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ И ТЕПЛООБМЕНА
В технологических процессах нефтепереработки выделяется значительное количество тепловой энергии. Для безопасной эксплуатации реакторов, компрессоров, турбин и другого технологического оборудования применяются высокоэффективные системы охлаждения.
Системы охлаждающей воды включают градирни (Cooling Towers), циркуляционные насосы, кожухотрубные теплообменники (Shell & Tube Heat Exchangers), пластинчатые теплообменники и распределительные трубопроводы. В градирнях используется принцип испарительного охлаждения, посредством которого тепло, поступающее от технологических процессов, эффективно отводится в атмосферу.
Данные системы являются одной из важнейших составляющих энергетической эффективности нефтеперерабатывающих предприятий. При отсутствии регулярного технического обслуживания увеличивается энергопотребление, а эффективность технологических процессов существенно снижается.
СИСТЕМЫ ПАРОСНАБЖЕНИЯ, КОНДЕНСАТА И РЕКУПЕРАЦИИ ЭНЕРГИИ
Паровые системы являются энергетической основой нефтеперерабатывающих заводов. На предприятиях нефтепереработки используются сети пара высокого давления (HP Steam), среднего давления (MP Steam) и низкого давления (LP Steam).
Пар применяется в системах ребойлеров, отпарных колоннах (Stripping Columns), системах подогрева резервуаров, технологических теплообменниках и паровых турбинах. Для снижения энергетических потерь в системах распределения пара применяются современные теплоизоляционные решения и системы возврата конденсата.
Благодаря использованию станций конденсатоотводчиков (Steam Trap Stations), конденсатных резервуаров и насосов возврата конденсата обеспечивается рекуперация значительного объёма тепловой энергии, что позволяет существенно снизить эксплуатационные расходы предприятия.
МЕХАНИЧЕСКИЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ РЕЗЕРВУАРНЫХ ПАРКОВ (TANK FARM)
Резервуарные парки являются основными объектами хранения нефтеперерабатывающих заводов. Резервуары для сырой нефти, промежуточных продуктов и готовой продукции оснащаются различными механическими инженерными системами.
Ключевыми элементами данной инфраструктуры являются системы вентиляции резервуаров, предохранительные клапаны давления и вакуума (Pressure Vacuum Valves), пламегасители (Flame Arrestors), системы перемешивания содержимого резервуаров, змеевики подогрева, установки пенного пожаротушения и системы предотвращения переполнения.
Основной задачей механических инженерных систем резервуарных парков является сохранение качества продукции, снижение потерь от испарения и обеспечение высокого уровня пожарной безопасности.
СИСТЕМЫ СЖАТОГО ВОЗДУХА И ПРИБОРНОГО ВОЗДУХА
Тысячи регулирующих клапанов, исполнительных механизмов и элементов автоматизации, эксплуатируемых на нефтеперерабатывающих заводах, работают на сжатом воздухе. По этой причине системы приборного воздуха (Instrument Air Systems — IAS) являются неотъемлемой частью технологических процессов нефтепереработки.
В состав систем сжатого воздуха входят винтовые компрессоры, осушители воздуха, фильтрационные установки, воздушные ресиверы и распределительные трубопроводы. Для обеспечения технологической безопасности приборный воздух должен соответствовать высоким требованиям по чистоте, отсутствию масла и минимальному содержанию влаги.
УСЛУГИ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ, СУПЕРВИЗИИ И ТЕХНИЧЕСКОМУ КОНТРОЛЮ НА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДАХ
Для обеспечения безопасной эксплуатации механических инженерных систем на нефтеперерабатывающих заводах выполняются мероприятия по плановому техническому обслуживанию, предиктивному обслуживанию (Predictive Maintenance), профилактическому обслуживанию (Preventive Maintenance) и инспекциям на основе оценки риска (Risk Based Inspection — RBI).
В рамках технического обслуживания выполняются анализ вибрации оборудования, ультразвуковое измерение толщины стенок, обследование с использованием тепловизионных камер, бороскопическая диагностика, капитальный ремонт и ревизия арматуры, техническое обслуживание насосного оборудования, очистка теплообменников, анализ коррозионных процессов, а также неразрушающий контроль (NDT).
Регулярное техническое обслуживание и профессиональный технический контроль обеспечивают непрерывность производственных процессов, сокращают количество внеплановых остановок оборудования и гарантируют безопасную эксплуатацию технологических установок стоимостью в миллионы долларов.
