книги / Трубопроводный транспорт нефти и газа

перекачке, с указанием числа каждого сорта; характеристики всех нефтей и нефтепродуктов; направление трубопровода (начальный, конечный, а в случае необходимости и промежуточные пункты); пе­ речень пунктов путевого сброса или подкачки продуктов с указанием количеств по сортам; сроки начала и окончания строительства по очередям; сроки представления технической документации по стадиям проектирования; наименование проектировщика и генерального под­ рядчика. Кроме того, в задании на проектирование иногда указывают, на трубы какого диаметра, из какой стали, а также на какое обору­ дование должны рассчитывать проектировщики.

Задание на проектирование является основным исходным доку­ ментом при проектировании трубопровода, и все положения в нем должны получить отражение в проекте. Проектирующая организа­ ция, принимая задание как основной обязательный для нее документ, должна тщательно изучить все исходные данные. Отклонения от за­ дания должны быть обоснованы технико-экономическими расчетами

исогласованы с организацией, выдавшей задание. Проектирование трубопровода ведется, как правило, в две стадии: технический проект

ирабочие чертежи.

На стадии технического проекта производятся все необходимые изыскания, принимаются основные технические решения по проекти­ руемым объектам, определяются общая стоимость строительства и ос­ новные технико-экономические показатели. Цель этого этапа проекти­ рования заключается в следующем:

производство технических и экономических изысканий по различ­ ным вариантам трассы и площадок перекачивающих станций с выбо­ ром оптимального варианта;

изучение геологических запасов нефти и газа, обеспечивающих трубопровод сырьем на длительный срок эксплуатации;

составление технологической части проекта, включая гидравли­ ческие и тепловые расчеты;

выбор .наивыгоднейших параметров трубопровода (диаметр трубо­ провода, число и мощность перекачивающих станций и т. п );

рассмотрение вопросов жилищного строительства, снабжения стан­ ций водой, энергией, топливом, решение вопросов канализации, со­ гласование этих решений со снабжающими организациями и местными Советами народных депутатов;

разработка плана строительства и календарных сроков готовности отдельных основных объектов, расчет объема основных строительных и монтажных работ по всему строительству, выбор и описание способов ведения работ, разработка строительного генерального плана с ука­ занием способов ведения работ, сооружений (подсобных предприятий, складов строительных материалов, временных дорог и др.);

составление калькуляций себестоимости транспорта продукта по трубопроводу;

определение стоимости всех объектов и всего строительства, для

21

Часть I. Технико-экономическая. Часть И. .Технологическая.

Раздел 1. Выбор диаметра магистрального трубопровода, расста­ новка и режим работы насосных и компрессорных станции.

Раздел 2. Оборудование насосных и компрессорных станций, ре­ зервуары, механические мастерские.

Раздел 3. Автоматика и телемеханика.

Раздел 4. Электроснабжение (внешнее и на площадках). Часть III. Строительно-монтажная.

Раздел 1. Линейные сооружения.

Раздел 2. Электрическая защита трубопровода от коррозии. Раздел 3. Связь.

Раздел 4. Генеральные планы площадок, здания и сооружения. Раздел 5. Водоснабжение и канализация.

Раздел 6. Теплоснабжение и вентиляция. Часть IV. Организация строительства.

1.Отвод земель под трубопровод и перекачивающие станции (снос строений, расходы на переселение, на возмещение затрат по порче посевов и др.).

2.Расчистка трассы и площадок (рубка леса и кустарника, кор­ чевка пней, осушка болот и т. д.).

3.Дорожные работы.

Глава 2. Объекты производственного назначения.

1.Линейные работы по укладке трубопровода (земляные работы, приобретение труб и фитингов и их доставка с завода па трассу, сварка трубопровода, противокоррозионная изоляция, укладка труб в тран­ шею, опрессовка, засыпка трубопровода).

2.Искусственные сооружения (переходы через реки и болота, пересечение железнодорожных путей, автомобильных и шоссейных дорог, мосты и эстакады).

3.Насосные и компрессорные станции (здания, приобретение пе­ рекачивающих агрегатов, их доставка в монтаж, резервуары, пыле­

уловители, внутристанционные трубопроводные коммуникации и т. д.).

Глава 3. Объекты подсобного производственного и обслужи­ вающего назначения (контора, мастерские, пожарное депо, лабора­ тории).

Глава 4. Объекты энергетического хозяйства (электрогенераторы, трансформаторные подстанции, котельные, градирни, теплообмен­ ники и т. д.).

22

Глава 5. Объекты транспортного хозяйства и связи (гаражи, те­ лефонная связь).

Глава 6. Водопровод, канализация, очистные сооружения, тепло­ фикация, газификация.

Глава 7. Благоустройство площадок перекачивающих станций. Глава 8. Временные здания и сооружения.

Глава 9. Прочие работы и затраты.

Глава 10. Содержание дирекции строящегося предприятия, вклю­ чая технический надзор.

Глава 11. Расходы на подготовку эксплуатационных кадров. Глава 12. Проектно-изыскательские работы.

[В конце сметы указываются суммы, резервируемые на непредви­ денные работы и затраты — 10 % от сметной стоимости строительства при двухстадийном проектировании (при одностадийном — 5 %).

После рассмотрения технического проекта и сводной сметы эксперт­ ной комиссией при Совете Министров СССР или союзной республики (к работе могут привлекаться компетентные в этой области специа­ листы из промышленности и научно-исследовательских организаций) и их утверждения проектная организация приступает к составлению рабочих чертежей. Заказчик учреждает дирекцию строящегося пред­ приятия, которая размещает заказы на оборудование и материалы, заключает договоры со строительными организациями на производство работ.

Рабочие чертежи составляют в строгом соответствии с утвержден­ ным техническим проектом. В них уточняются и детализируются при­ нятые в техническом проекте решения в такой степени, чтобы по этим чертежам можно было выполнять соответствующие строительные и монтажные работы. Иногда допускаются незначительные отступления от проекта, направленные на улучшение отдельных его решений (за­ мена устаревшего оборудования новым, использование более эффек­ тивных методов работы и т. д.).

Трубопроводы малой протяженности и пропускной способности проектируют без предварительного ТЭО, а в некоторых случаях в одну стадию — технорабочий проект.

1.3. МЕТОДЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Существующее противоречие между увеличивающейся сложностью трубопроводных систем и сокращением сроков, отводимых на их про­ ектирование, связано с недостатками технологии разработки проек­ тов. Автоматизация проектирования является одним из важнейших средств ускорения технического прогресса. Разработки систем авто­ матизированного проектирования (САПР) стали возможными благо­ даря развитию вычислительной техники, совершенствованию спосо­ бов общения человека с ЭВМ, решению задач в режиме неоднократ­ ного обращения к ЭВМ, т. е. в режиме диалога, без которого решение сложных задач проектирования невозможно.

Активно участвуя в процессе решения, проектировщик объединяет

23

в комплексы различные элементы, выбирает структуру решения, производит глобальные изменения в процедуре принятия решения и анализирует его. В процессе решения задач проектирования он вно­ сит опыт проектирования трубопроводных систем, учитывает допол­ нительные ограничения и делает соответствующие изменения.

Для современных трубопроводных систем характерно объединение многих технологических процессов перекачки (например, для газа: компримирование, очистка от механических примесей, охлаждение, очистка внутренне!"! полости трубопровода и т. д.), распределенных на громадных пространствах, в единый комплекс, что требует согласо­ ванного управления всеми материальными и энергетическими пото­ ками, определяющими параметры отдельных технологических про­ цессов. Поэтому трубопроводную систему необходимо рассматривать как сложную систему, состоящую из большого числа взаимосвязан­ ных и взаимозависимых подсистем, подчиняющихся единой цели — поставке жидких и газообразных энергоносителей и сырья их потре­ бителям.

Проект любой трубопроводной системы основан на совокупности научно-технических достижений в машиностроении, химической тех­ нологии, гидро- и термодинамике и т. д. Для принятия проектных ре­ шений необходимо огромное количество информации в виде практи­ ческих рекомендаций по результатам научно-исследовательских ра­ бот, графического материала, таблиц, пояснительных записок, норм и правил. Процесс проектирования трубопроводной системы имеет свои особенности, которые должны учитываться при создании и раз­ витии САПР:

значительный накопленный опыт сооружения и эксплуатации тру­ бопроводных систем, большой объем научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, экспериментальных исследований, использование уникального оборудования и аппаратуры;

необходимость выявления и учета предельных условий работы трубопроводов, особенно в условиях Крайнего Севера и Сибири, и прогнозирования их изменения в течение всего периода эксплуатации трубопроводной системы;

разнообразие проектных решений при сооружении новых трубо­ проводных магистралей, что дает большие области допустимых реше­ ний при выборе конструктивных вариантов, синтеза структуры и со­ става оборудования трубопроводной системы.

новизна проектных решений, рост энерговооруженности и освое­ ние мощного оборудования, отсутствие в ряде случаев прототипов и возможности применения отработанных методик проектирования, вследствие чего отдельные проектные решения приходится совершенст­ вовать в процессе проектирования;

обеспечение высокой надежности в разнообрзн ых условиях ра­ боты, в том числе в нештатных ситуациях, требуаетпроведения работ по резервированию, секционированию и кольцеванию трубопроводных систем;

сложный состав и взаимодействие перекачивающих станций с раз­ личными типами перекачивающих агрегатов требуют выбора наилуч­

24

ших их сочетаний в различных вариантах работы трубопроводной системы;

значительное влияние внешней среды па режим работы трубопро­ водных систем, что приводит к необходимости учитывать возможность адаптации технологического оборудования к изменяющимся внешним условиям работы трубопроводов;

необходимость унификации и стандартизации типовых элементов и подсистем; обоснованный выбор рациональных рядов стандартиза­ ции элементов возможен лишь при автоматизированном проектиро­ вании;

сложность производственного процесса трубопроводного тран­ спорта, требующая от проектных организаций разнообразной, жестко регламентируемой и постоянно корректируемой технической доку­ ментации;

для достижения высоких технико-экономических показателей не­ обходимо широко применять новые материалы, оборудование, аппа­ ратуру, технологию сооружения и технологические процессы пере­ качки, что увеличивает технический риск при проектировании и тре­ бует разработки мероприятий по их уменьшению;

неточность некоторых данных, приводящая к разбросу значений проектных характеристик, что обусловливает неопределенность при выборе проектных решений;

многокритериальность проектных решений, компромисс между отдельными критериями лежат в основе выбора структуры и кон­ структивных решений трубопроводных систем, достижение оптималь­ ных параметров обусловливается технологическими ограничениями на технологический процесс трубопроводного транспорта;

организационно-техническое взаимодействие большого числа спе­ циалистов различных направлений, что предопределяет автоматизи­ рованное управление коллективным взаимодействием с контролем работы различных подразделений и служб проектирования.

^Основные задачи в области автоматизированного проектирования трубопроводных систем могут быть сформулированы следующим обра­ зом: исследования трубопроводных систем как объекта автоматизи­ рованного проектирования; разработка информационной базы САПР; исследования элементов трубопроводных систем с целью создания технико-экономических моделей для САПР; выбор рациональных ма­ тематических моделей и алгоритмов автоматизированного проектиро­ вания трубопроводных систем; создание пакета прикладных программ по анализу и синтезу режимов работы трубопроводных систем; раз­ работка проблемно-ориентированных программ внешних связей, на­ дежности снабжения энергоресурсами и сырьем в народном хозяйстве; обоснование и анализ экономической эффективности трубопроводных систем и др.

Таким образом, автоматизация проектирования — это искусство использования вычислительных машин для оказания помощи проекти­ ровщику в формировании контроля и записи проектной документации. Цель автоматизации проектирования состоит в том, чтобы механизи­ ровать различные по содержанию поисковые, вычислительные и. чер­

25

тежные операции, сопровождающие процесс проектирования трубо­ проводной системы, и объединить их в автоматизированный управляе­ мый процесс в соответствии с имеющимся опытом проектирования ана­ логичных систем.

Основными принципами построения подсистем САПР являются: ориентация на сложившиеся производственные способы взаимо­ действия служб, подразделений и специалистов в проектных организа­ циях; отсюда вытекают особые требования к терминологии подсистем САПР, условиям обеспечения доступности и наглядности методов,

алгоритмов и процедур машинной графики; внедрение передовых технологий, методов сооружения трубопрово­

дов, приемов монтажа оборудования; адаптирование новых методов поиска и выбора проектных решений,

а также новых способов обработки информации и выпуска документа­ ции с учетом существующих производственных связей;

гибкость структуры процесса проектирования, математического и программного обеспечения, необходимость модульного построе­ ния программного обеспечения, позволяющего независимо друг от друга производить доработку и ввод в действие отдельных подпро­ грамм;

принцип этапности и развертывания подсистем САПР, т. е. вна­ чале используют подсистемы этапа эскизного проектирования, далее проектирование отдельных элементов и узлов и, наконец, подсистемы управления процессом проектирования трубопроводной системы;

распределение функций и ответственности между проектировщи­ ками подсистем; именно они формируют задачи выполнения проект­ ного задания и отвечают за результативность автоматизированного проектирования.

Развитая САПР представляет собой соединение технических, ин­ формационных и математических средств для автоматизации опера­ ций процесса проектирования трубопроводной системы. Технические средства включают в себя различные сети ЭВМ с устройствами хране­ ния, обработки, ввода — вывода данных, включая терминальные пункты и персональные ЭВМ и средства для работы с графической и текстовой информацией.

Под информационными средствами понимаются исходные данные на проектирование, документация на оборудование, сведения о нор­ мативных документах, выполненные проекты трубопроводных систем, типовые конструкторские решения. Сюда же относится регламентация правил и стандартов, определяющих порядок выполнения проектных работ, условия взаимодействия проектных подразделений друг с дру­ гом, правила обработки документации.

Математические средства определяют методы, алгоритмы и про­ граммы, реализующие проверочные и проектные расчеты, процедуры поиска предельных и оптимальных вариантов, отображения и исполь­ зования графической и цифровой информации.

Они оснащаются общесистемным и прикладным программным обеспечением, трансляторами с проблемно-ориентированных языков. Обычно различают универсальную часть программного обеспечения

26

и специализированную часть, разрабатываемую для данного конкрет­ ного трубопровода.

Разработка и внедрение САПР позволяют:

повысить качество проектирования благодаря расширению числа рассматриваемых проектных решений, более детальному и всесторон­ нему анализу вариантов проекциях решении, возможности выбирать принципиально новый подход к проектированию сложных систем на основе моделирования на ЭВМ комплекса технологических режимов функционировании трубопроводной системы, обеспечения проекти­ ровщика новыми методами принятия проектных решений и техниче­ скими средствами, расширяющими возможности творческого процесса проектирования;

сократить сроки проектировании вследствие совершенствования и ускорения рутинных операций по переработке графической и тек­ стовой информации, быстрого обмена информационными потоками между отдельными подразделениями проектных организаций, меха­ низации операций выпуска чертежной документации, оперативного контроля выполнения проекта;

уменьшить стоимость разработки проекта за счет снижения затрат на переделку н исправление проектов вследствие уменьшения отбра­ кованных вариантов на начальном этапе проектирования; снижение числа специалистов, занятых в сфере обеспечения и управления про­ цессом проектирования, высвобождения для творческой работы спе­ циалистов, занятых операциями при вспомогательных вычислениях и графической переработке информации, замены значительной части натурных экспериментов и исследований ситуационным моделирова­ нием на ЭВМ:

стимулировать развитие методологии проектных работ благодаря созданию и совершенствованию методов формализации проектно-по­ исковых проработок, позволяющих принимать технически обоснован­ ные решения в условиях недостатка исходной информации о внешних связях и условиях эксплуатации трубопроводных систем, оптималь­ ной регламентации выпуска и прохождения технической документа­

институтов с научно-исследовательскими институтами и производст­ венными объединениями по автоматизации т и п о в е я х и специальных наиболее трудоемких и сложных задач проектирования.

В ЮжНЙИгипрогазе разработана, функционирует и совершенст­ вуется система автоматизированного проектирования магистральных газопроводов, которую будем рассматривать как конкретную реали­ зацию об1цих принципов САПР трубопроводных систем. Она реали­ зуется в виде наборов технологических линий проектирования (ТЛГ1) (рис. 1.2). Для САПР магистральных газопроводов приняты следую­ щие тлп, соответствующие разделам проекта: синтез структуры и со­ ставление моделей, выбор трассы и основных технологических пара­ метров, инженерные изыскания, проектирование линейной части, проектирование компрессорных станций, проектирование вспомога­ тельных сооружений, расчет и выпуск смет. Кроме этого, используется

27

Рис. 1.2. Функциональная схема процесса проектирования магистрального га­ зопровода

28

29

30