Технико-экономическая характеристика трубопроводного транспорта

28. Технико-экономическая характеристика трубопроводного транспорта.

К трубопроводному транспорту обычно относят газопроводы и нефтепродуктопроводы. Прообразы трубопроводов — водоводы по бамбуковым трубам — известны с древнейших времен. Пер­вые нефтепроводы были построены в середине XIX в. в Америке. В России первые нефтепроводы были сооружены в районе Баку и Северного Кавказа в 1870—90-х годах по проекту русского ин­женера В. Г. Шухова. Их диаметр составлял 100—200 мм, а про­тяженность свыше 1 тыс. км.

Строительство газопроводов начато в основном в 1920—30-е годы. В нашей стране широкая промышленная добыча и пере­качка природного газа началась после Великой Отечественной войны. Газопровод является практически единственным видом магистрального и местного транспорта этого специфического ви­да груза.

Широкое строительство и использование трубопроводного транспорта в последние 50 лет обусловлено значительными изме­нениями в топливно-энергетическом балансе страны, повыше­нием в нем доли нефти и газа до 70—75%. Особенно высокими темпами идет рост добычи и потребления природного газа. Себе­стоимость добычи газа (по тепловому эквиваленту) примерно в 13 раз ниже угля и в 3 раза ниже нефти.

Ввиду того что основные месторождения нефти и газа в Рос­сии находятся в весьма отдаленных от потребителей районах Се­вера и Сибири, значение трубопроводного транспорта очень ве­лико. Его доля в работе транспортной системы страны постоян­но возрастает, и в 1998 г. составила по грузообороту 33 %, а по объему перевозок около 7% (включая нефте- и газопроводы). В 2000 г. прогнозируется увеличение доли трубопроводных магист­ралей в перевозках до 11%. Трубопроводный транспорт, по суще­ству, не соответствует общепринятому определению понятия "транспорт": здесь нет подвижного состава, пути и т. п. Подвиж­ной состав — это сам трубопровод. Груз в нем перемещается

Таблица 5.7

Таблица 5.8

под давлением. Трубопроводы представляют собой металличе­ские трубы различного диаметра. Через каждые 100—140 км уста­навливаются насосные станции с автоматическим режимом ра­боты. При перекачке газа на линии устанавливаются компрес­сорные станции на расстоянии до 200 км друг от друга. К уст­ройствам трубопроводного транспорта относят и линейные узлы для соединения и разъединения параллельных или пересе­кающихся магистралей и перекрытия отдельных участков (в ча­стности, для ремонта).

Трубопроводный транспорт делится на нефте- и продуктопроводы магистральные, подводящие и промысловые и газопрово­ды магистральные и местные. Основные показатели работы всего трубопроводного транспорта России, включая местные, подвозя­щие и промысловые линии, показаны в табл. 5.7.

Длина эксплуатационных транспортных сетей трубопроводно­го транспорта приведена в табл. 5.8.

Основными экспортными трубопроводными системами, по­строенными на территории бывшего Советского Союза, являют­ся: крупнейший нефтепровод мира "Дружба" длиной 5116 км, ко­торый из района Самары идет в Белоруссию, на Украину и в страны Восточной Европы; трансконтинентальный газопровод Уренгой—Помары—Ужгород длиной 4450 км; транссибирский нефтепровод Туймазы—Иркутск длиной 3700 км; "Союз" (от Оренбурга до западной границы страны) общей длиной 2750 км;

Средняя Азия—Центр длиной около 3000 км; Ямбург—западная граница длиной около 4605 км, построенный на компенсацион­ной основе для Германии, Франции, Австрии, Швейцарии и других стран; мощный нефтепровод длиной 2500 км с подогре­вом парафинистой нефти на всем протяжении до 50°С проложен _Из Мангышлака через Поволжье на Украину. На территории России создана крупная трубопроводная сеть для отечественных потребителей нефти и газа. Строятся новые трубопроводные ли­нии Западная Сибирь—Центр, Ямал—Запад и др.

Трубопроводный транспорт эффективен на любых расстояни­ях. Он используется преимущественно для газообразных и жид­ких грузов и для твердых грузов узкой номенклатуры. По трубо­проводам транспортируется более 2/3 добываемого топлива, око­ло 95% сырой нефти, весь природный газ. Характерной особен­ностью работы трубопроводного транспорта является непрерыв­ность транспортного процесса.

Главной проблемой в развитии трубопроводного транспорта следует считать дальнейшее увеличение сети трубопроводов для увеличения размеров перекачки и возможности переключения грузопотоков с других видов транспорта. Грузонапряженность нефтепроводов составляет более 7,3 млн т-км/км (для сравнения — на железной дороге 16,0 млн т-км/км; на речных путях — 1,8 млн т-км/км). Необходимо развитие сети газопроводов как единственно возможного, безопасного и экономически выгодно­го вида транспорта газа.

Одной из основных технических проблем является проблема повышения провозной способности трубопроводов. Зависимость провозной способности нефтепровода от диаметра трубы может быть проиллюстрирована следующими цифрами: при диаметре 720 мм — 15 млн т в год; 1020 мм - 45 млн т;. 1420 мм — 75 млн т. В нашей стране основная сеть трубопроводов имеет диаметр до 1020 мм. Удельные капитальные вложения снижают­ся от увеличения диаметра. Например, использование труб диа­метром 1420 мм дает уменьшение капиталовложений на 20%, а по эксплуатационным расходам — на 30% от уровня затрат при диаметре 1020 мм. Трубы диаметром 1420 мм при давлении в] 10 МПа позволяют повысить производительность на 40%, а при давлении 12 МПа — в 2 раза. При диаметре труб 1600 мм и дав­лении 7,6 МПа провозная способность трубопровода может уве­личиваться вдвое, а при диаметре 2000 мм — в 3—4 раза по срав­нению с диаметром 1020 мм. Однако стоимость трубы и ее транспортировки к месту укладки возрастает значительно, поэто­му эксперимент прокладки труб диаметром 2500 мм не дал поло­жительного результата.

Повысить провозную способность можно, увеличив давление в трубах, но для этого требуются многослойные трубы, что удо­рожает их стоимость. Увеличение провозной способности может достигаться также прокладкой вторых линий. Производитель­ность транспортировки газа в сжиженном состоянии повышается в 3—4 раза, но из-за повышения его химической активности тре­буются легированные стали для изготовления труб. Природный газ из скважин имеет температуру около 40°С, и его необходимо & охлаждать до температуры грунта. Разрабатывается метод охлаждения газа до температуры минус 70—75°С с теплоизоляцией труб, что также повысит пропускную способность газопроводов. Производительность может быть повышена при ликвидации тур­булентности, снижающей скорость транспортировки. Для этого применяют искусственные "водоросли", разбивающие поток жидкого груза.

На 1 км газопровода диаметром 1420 мм идет примерно 700 т труб. Перед металлургами стоит задача создания особо прочных и тонкостенных труб. Острой является проблема внешней и внутренней коррозии труб из-за химической активности транс­портируемого груза. Изоляция внутренних поверхностей повы­шает пропускную способность на 5—8%, но удорожает общую стоимость труб. В крупных городах проблема коррозии усугубля­ется блуждающими токами. В стране ежегодно из-за коррозии . теряется до 15 млн т стали.

Освободительная борьба Казахских Шаруа - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

Трубы от коррозии защищаются различными методами, в частности, битумно-бумажным покрытием, полимерными пленка­ми с защитными обертками, эпоксидными и лакокрасочными : пленками, пенополиуретаном и др. Самым надежным является ^; эмалирование, но в связи с его дороговизной применяется до­вольно ограниченно, в основном в городах. За рубежом приме­няют полиэтиленовые покрытия на предварительно нанесенной -клеевой состав из бутилкаучука или покрытия на основе эпоксидных смол, обладающих высокой адгезионной прочностью и J стойкостью к повышению температуры, а также многослойные покрытия из полиэтиленовых и поливинилхлоридных лент на бутилкаучуковой грунтовке. Для внутренней изоляции приме­няют лакокрасочные покрытия на основе эпоксидных полиуретановых смол и цементно-песчаные покрытия.

Трубопроводы в зависимости от природно-климатических ус­ловий региона укладываются непосредственно на землю, на спе­циальные эстакады или закладываются в землю (наиболее рас­пространенный способ для городских трубопроводов). При пере­сечении водных преград трубопровод проводят по дну. В связи с этим возникают проблемы, особенно в зонах вечной мерзлоты, пустынно-степных и др., так как при перекачке грузов трубопро­вод нагревается, и меняется тепловой режим почвы. Мерзлота подтаивает, что приводит к отрыву трубопроводов. В зонах с низкими температурами обычные марки стали становятся хруп­кими. Для районов, характеризующихся лавинообразованием, изготавливаются многослойные трубы, что позволяет поднимать рабочее давление до 15 МПа. Лазерная спайка и сварка повыша­ет качество швов.

Для уменьшения металлоемкости, массы, коррозии приме­няются пластмассовые трубы. Опыт США, Канады, Германии и других стран показал рентабельность этого материала — 1 т пла­стмассовых труб - заменяет 7,5 т стальных и 12 т чугунных труб. Некоторые пластики при диаметре до 70 мм выдерживают давле­ние до 25 МПа, что позволяет увеличивать провозную способ­ность трубопровода в 1,5 раза. Однако прочность и термостой­кость пластиков еще недостаточны.

Для улучшения экологической обстановки в районе пролега­ния трубопроводов необходимо наладить наиболее быстрый по­иск неисправностей. Разработан метод дистанционного обнару­жения повреждений лазерным анализатором, установленным на самолете.

Остается сложной проблема уменьшения количества персона­ла, работающего, как правило, вахтовым методом на промежу­точных компрессорных станциях. Для этого продолжаются ис­следования по широкому внедрению средств автоматизации управления работой трубопроводов. Такие системы позволяют обеспечить оптимальное функционирование трубопровода по за­данным параметрам, а также вести учет и анализ производствен­ной и экономической деятельности.

Решение части проблем на трубопроводном транспорте позво­лило за последние годы снизить себестоимость перекачки нефти на 15-20%.