Энергосбережение при эксплуатации магистральных насосных агрегатов

В. Н. АРТЮШКИН, В. К. ТЯН 
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ 
МАГИСТРАЛЬНЫХ НАСОСНЫХ 
АГРЕГАТОВ 
Монография 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2020 
1 

УДК 621.64:622.69 
ББК 31.56:39.7 
       А86  
 
 
Рецензенты:  
канд. физ.-мат. наук, доцент М. В. Петровская, 
доцент Е. И. Заборовский 
 
 
 
 
 
Артюшкин, В. Н. 
А86        Энергосбережение при эксплуатации магистральных насосных агрегатов : монография / В. Н. Артюшкин, В. К. Тян. - Москва ; Вологда :  
Инфра-Инженерия, 2020. - 112 с. : ил., табл.  
ISBN 978-5-9729-0375-7 
Приведены основные сведения об энергосбережении при транспортировке 
нефти по магистральным трубопроводам. Рассмотрены причины непроизводительных затрат электроэнергии при эксплуатации магистральных насосных агрегатов как основных потребителей электроэнергии. Приведены примеры приоритетных направлений и средств средств снижения затрат потребления электроэнергии электроприводами магистральных насосов.  
Предназначается для студентов и аспирантов нефтяных специальностей, 
инженеров, занимающихся вопросами энергосбережения на объектах трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 
 
УДК 621.64:622.69 
ББК 31.56:39.7 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-0375-7 
‹ В. Н. Артюшкин, В. К. Тян, 2020 
 
‹ Издательство «Инфра-Инженерия», 2020 
 
‹ Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2020 
 
2 

ВВЕДЕНИЕ 
Вопросы, связанные с экономией потребления энергии, все чаще  
и чаще оказываются в центре внимания мировой общественности. Актуальность энергосбережения вызвана ограниченностью и медленными 
темпами восстановления источников энергии природного происхождения. Энергосбережение в любой сфере сводится, по существу, к снижению непроизводительных затрат энергии. Это связано не только с дефицитом основных энергоресурсов и возрастающей стоимостью их добычи, но и с глобальными экологическими проблемами. 
Основные направления развития энергетики России определены 
Энергетической стратегией России на период до 2020 года, разработанной по указанию Правительства Российской Федерации от 28.08.2003  
№ 1234-р. При этом целями энергетической политики являются максимальное обеспечение энергетической безопасности Российской Федерации, эффективное использование природных топливно-энергетических 
ресурсов и потенциала энергетического сектора для роста экономики  
и повышения качества жизни населения страны [47]. 
Нефтепроводный транспорт углеводородов является одной из важнейших отраслей топливно-энергетического комплекса страны, заинтересованной в энергосбережении. От надежной и экономичной перекачки нефти по трубопроводам во многом зависит стабильность обеспечения народного хозяйства углеводородами. При этом транспортиров- 
ка нефтегрузов по магистральным трубопроводам должна быть бесперебойной и с минимальными материальными и энергетическими затратами. 
Удаленность областей потребления углеводородов от мест их добычи и переработки ведет к увеличению протяженности вводимых  
в эксплуатацию трубопроводных магистралей. При этом растет не 
только протяженность трубопроводов, но и диаметр нефтепроводных 
труб, значительно возрастают мощность и производительность нефтеперекачивающего оборудования, повышается давление в трубах, создаваемое магистральными насосами, и возрастает потребляемая энергия, 
3 

необходимая для осуществления технологических процессов транспортировки нефти.  
В связи с этим транспорт нефти от мест их добычи и нефтепродуктов от нефтеперерабатывающих заводов, а также хранение нефти сопровождаются значительными затратами ресурсов - материальными  
и энергетическими, сокращение которых - важная народнохозяйственная задача [2, 19].  
Регулирование отношений, возникающих в процессе энергосбережения, в целях эффективного использования энергетических ресурсов 
страны осуществляется в России в форме энергосберегающей политики 
государства в соответствии с законодательством Российской Федерации. В Федеральном законе «Об энергосбережении» № 28-ФЗ  
от 03.04.96 г. с изменениями от 05.04.03 г. № 42-ФЗ отмечено, что политика государства в области энергосбережения осуществляется, прежде всего, путем [46]: 
- стимулирования производства и использования топливо-  
и энергосберегающего оборудования; 
- организации учета расхода энергетических ресурсов, а также 
контроля за их расходом; 
- осуществления государственного надзора за эффективным 
использованием энергетических ресурсов; 
- проведения энергетических обследований организаций (энергоаудита); 
- проведения энергетической экспертизы проектной документации для строительства; 
- реализации экономических, информационных, образовательных и других направлений деятельности в области энергосбережения. 
В транспортировке нефти ресурсосбережение будет осуществляться за счет реконструкции объектов нефтепроводов и системной организации технологических режимов их работы, сокращения потерь нефти, 
внедрения автоматизированных систем управления и телемеханики, 
4 

улучшения технического состояния нефтеперекачивающих агрегатов и 
за счет применения инновационных решений, которые могут быть 
осуществимы технически и обоснованы экономически. Одной из основных задач энергосбережения является снижение эксплуатационных 
расходов на транспортировку нефти. 
Анализ потерь в сфере производства, распределения и потребления электроэнергии показывает, что большая часть потерь - до 90  - 
приходится на сферу энергопотребления, тогда как потери при передаче электроэнергии составляют лишь 9-10 . Поэтому основные 
усилия по энергосбережению необходимо прикладывать именно  
в сфере потребления электроэнергии [35]. 
Основная роль в увеличении эффективности использования энергии принадлежит современным энергосберегающим технологиям. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ 
ТЭК - топливно-энергетический комплекс 
ТЭР - топливно-энергетические ресурсы 
ПАО - публичное акционерное общество 
ДАО - дочернее акционерное общество 
РНУ - районное нефтеперекачивающее управление 
ЛПДС - линейная производственно-диспетчерская станция 
ПС - перекачивающая станция 
НПС - насосная перекачивающая станция 
НП - наливной пункт 
БКНС - блочно-комплектная насосная станция 
ОГЭ - отдел главного энергетика 
АСУ - автоматизированная система управления 
АСУ ТП - автоматизированная система управления технологическими процессами 
ВЛ - высоковольтная линия 
ОРУ - открытое распределительное устройство 
ЗРУ - закрытое распределительное устройство 
КПД - коэффициент полезного действия 
МН - магистральные нефтепроводы 
МНА - магистральный нефтяной насос 
ПНА - подпорный нефтяной насос 
ЧРП - частотно-регулируемый привод 
АСКУЭ - автоматизированная система коммерческого учета энергоносителей 
АСТУЭ - автоматизированная система технического учета энергоносителей 
АИИС КУЭ - автоматизированная информационно-измерительная 
система коммерческого учета энергоносителей 
АИИС ТУЭ - автоматизированная информационно-измерительная 
система технического учета энергоносителей 
 
6 

1. ВИДЫ ЭНЕРГИИ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ 
В ТРУБОПРОВОДНОМ ТРАНСПОРТЕ НЕФТИ 
1.1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ ОБ ЭНЕРГИИ 
В современной производственной деятельности человека невозможно обойтись без использования энергии.  
Энергия (от греч. energeia - действие, деятельность) - это общая 
количественная мера различных форм движения материи. Для количественной характеристики различных форм движения материи и соответствующих им взаимодействий принято различать виды энергии: механическую (кинетическая и потенциальная), внутреннюю, химическую, электрическую, гравитационную, электромагнитную, ядерную, 
квантовую, тепловую и др.  
Энергетика топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) страны изучает и рассматривает получение, преобразование и передачу различных 
видов энергии. Существуют различные отрасли энергетики: электроэнергетика, ядерная энергетика, гидроэнергетика, ветроэнергетика, теплоэнергетика и т.д. Ведущей отраслью в стране в настоящее время является электроэнергетика [47, 49].  
1.2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАТРАТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ 
ПО ОБЪЕКТАМ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА 
Трубопроводный транспорт нефти относится к весьма энергоемким отраслям экономики. Основными видами энергии, используемыми в трубопроводном транспорте углеводородов, являются электрическая, тепловая и топливная.  
Однако доли потребления этих видов энергии распределяются 
неодинаково. На рис. 1 показано примерное распределение расхода 
различных видов энергии, используемых в трубопроводном транспорте нефти на предприятиях компании «Транснефть». Здесь можно 
видеть, что основным видом энергоресурсов является электроэнергия, на которую приходится около 82  от общего потребления ТЭР; 
7 

доля котельно-печного топлива в общем балансе расхода ТЭР составляет порядка 10 ; доля покупной тепловой энергии - около 1 ; моторного топлива - чуть более 7 .  
 
моторное топливо
котельно-печное 
7,32
топливо
9,75
покупная теплота
0,97
электроэнергия
81,96
 
 
Рис. 1. Распределение расхода ТЭР в трубопроводном транспорте нефти 
по видам энергоносителей на объектах компании «Транснефть» 
 
Одной из приоритетных задач в промышленности при выполнении необходимых технологических процессов и эксплуатации оборудования является энергосбережение, которое предусматривает правильный учет, рациональное и экономное потребление ТЭР [66].  
Для правильного учета расходования энергоресурсов (топлива, 
тепловой и электрической энергии) прибегают к их нормированию  
и определяют удельные нормы их расхода, которые рассчитывают  
по действующим отраслевым методикам.  
Нормированию подлежит весь расход топлива, тепловой и электрической энергии, используемой: 
- на перекачку нефтепродуктов по МН, включая потери в технологических коммуникациях перекачивающих станций, подводящих трубопроводах и отводах; 
8 

- на налив нефтепродуктов на НП; 
- на нужды ЛПДС, ПС и НП (очистные сооружения, водоснабжение, теплоснабжение, освещение и т.д.), включая потери  
в тепловых и электрических сетях, независимо от объемов 
потребления энергии и источников энергоснабжения; 
- на сооружениях линейной части МН. 
Норма - это плановый расход энергоресурсов (топлива, тепловой 
и электрической энергии) на перекачку 1 т нефтепродукта по МН  
на расстояние 1000 км, или налив 1 т нефтепродукта. 
Удельный расход топлива, тепловой и электрической энергии - 
это фактическое количество этих энергоресурсов, потребляемое  
в процессе перекачки 1 т нефтепродукта по МТ на расстояние 1000 км 
или налива 1 т нефтепродукта [4, 54, 60, 61]. 
Поскольку главным видом энергии является электрическая энергия, важно знать причины ее непроизводительного расхода и область 
ее использования на различных объектах трубопроводного транспорта нефти [33, 35, 36, 38].  
Предприятия трубопроводного транспорта нефти получают электроэнергию от энергосистем энергоснабжающих организаций.  
Кабельные и воздушные линии электропередач и силовые трансформаторы с напряжением 6, 10, 35 и 110 кВ, открытые распределительные устройства (ОРУ) на 10, 35 и 110 кВ относятся к устройствам внешнего электроснабжения.  
Внутриплощадочные кабели, воздушные сети и закрытые распределительные устройства (ЗРУ) с напряжением 0,4; 6 и 10 кВ, трансформаторы подстанции на 0,4 и 6 кВ представляют собой элементы внутреннего электроснабжения. 
Электрические сети на территории НПС или нефтебазы могут 
быть воздушными и кабельными. Обычно вне помещений используют воздушную сеть с изолированными проводами. 
Электроэнергия в трубопроводном транспорте нефти расходуется 
на следующие нужды: 
9 

1. Непосредственное осуществление технологического процесса транспорта нефти подпорными и магистральными насосными агрегатами. 
2. Налив нефти в транспортные емкости наливными насосными 
агрегатами. 
3. Вспомогательные операции: 
- привод масляных и водяных насосов системы смазки и охлаждения технологических агрегатов; 
- хозяйственно-бытовые и санитарно-гигиенические нужды 
станций; 
- внутристанционная перекачка нефти; 
- зачистка резервуаров; 
- вентиляция насосных и других помещений; 
- освещение помещений, установок и территории; 
- водоснабжение и канализация; 
- технологическое оборудование ремонтных мастерских; 
- привод электрооборудования систем отопления; 
- электрохимическая защита магистрального трубопровода  
и резервуаров; 
- привод запорной и регулирующей арматуры; 
- производственные нужды лабораторий, складов, гаражей, 
административных зданий; 
4. Пуск агрегата после ремонта или простоя в холодном резерве. 
5. Технически неизбежные потери при ремонте оборудования 
на установленном режиме (потери в оборудовании). 
6. Потери в электрических сетях, трансформаторах и преобразователях от границ с электроснабжающей организацией до технологических агрегатов. 
Использование электроэнергии сопровождается потерями. Основные виды потерь электроэнергии в трубопроводном транспорте 
нефти представлены на рис. 2 [1, 2, 3, 36, 54]. 
10