2.3 Розрахунок трубопроводів на міцність

Приймаємо, що труби будуть виготовлятися на Новомосковському трубопрокатному заводі згідно ТУ 14-3-109-73 зі сталі марки 16Г2СГФ, для якої тимчасовий опір розриву 60 кгс /см²). Прямошовні труби діаметром 1220 мм, виготовлені електродуговим зварюванням. Нормальний ряд товщин стінок 5; 5,5; 6; 6,5; 7; 7,5; 8; 8,5; 9; 10; 11; 12 мм.

Розрахункова товщина стінки:

(2.19)

де n – коефіцієнт надійності по навантаженню;

p – робоче навантаження в трубопроводі, кгс/см²;

R₁ – рахунковий опір, знаходиться за формулою

(2.20)

де R^’₁ – тимчасовий опір розриву, кгс/см²;

m – коефіцієнт умов роботи;

K₁ = 1,34 – коефіцієнт надійності по матеріалу [2];

K_H = 1,05 – коефіцієнт надійності по призначенню [2].

Згідно [2] приймаємо n = 1,15, оскільки це трубопровід діаметром 700–1400 мм з проміжними насосними станціями без підключення ємностей; m =0,9, оскільки всі ділянки трубопроводу 3 та 4 категорії.

кгс/см²,

мм.

П риймаємо товщину стінки трубопроводу 8,5 мм з нормативного ряду.

Внутрішній діаметр трубопроводу знаходимо за формулою

D_вн = D_з 2δ, (2.21)

D_вн = 1220 2 · 8,5 = 1203 мм.

Перевіряємо на наявність складного напруженого стану:

, (2.22)

де – поздовжні осьові напруження;

0,15 – коефіцієнт защемлення трубопроводу;

α = 12·10^-6 град^-1 – коефіцієнт лінійного розширення металу;

Е = 2,1·10⁶ кгс/см² – модуль Юнга;

Δt – різниця температури повітря в період укладання та мінімальної температури на глибині укладання.

Приймаємо Δt = 40 для підземного прокладання трубопроводу [2].

11,4710⁶ Па = 11,47 МПа.

При наявності певних стискаючих силових напружень товщину стінки слід визначати з формулою

, (2.23)

де ₁ – коефіцієнт, що враховує двохвісний напружений стан трубопроводу, який визначається за формулою

, (2.24)

мм.

О тже, остаточна товщина стінки трубопроводу δ = 8,5 мм з нормативного ряду товщин стінок. Внутрішній діаметр трубопроводу

D_вн = 1220 2·8,5 = 1203 мм.

2.4 Визначення кількості насосних станцій

Швидкість руху нафти визначається за формулою

, (2.25)

де D_p – розрахунковий діаметр трубопроводу.

Розрахунковий діаметр трубопроводу знаходиться за формулою

D_p= k_до·D, (2.26)

де k_до – коефіцієнт, який враховує запарафінування перерізу між моментами запускання очисних пристроїв при умовах оптимальної періодичності . очищення, а також телескопічність розкладки труби.

Приймаємо k_до = 0,98 [3].

D_p = 0,99 · 1,203 = 1,191 м.

м/с.

Число Рейнольдса знаходимо за формулою

(2.27)

Оскільки Re > 2320 режим турбулентний. Згідно з [3] Re₁ =100000, отже, маємо зону гладкостінного тертя.

Коефіцієнт гідравлічного опору в цій зоні знаходиться за формулою

(2.28)

Г ідравлічні втрати визначаються за формулою Дарсі-Вейсбаха

, (2.29)

де – прискорення вільного падіння.

м.

Втрати напору на місцевих опорах знаходяться за формулою

. (2.30)

h_м.о. = 0,015 2175 = 33 м.

Втрати напору в трубопроводі знаходяться за формулою

. (2.31)

Н_тр = 2175 + 33 = 2208 м.

Передбачаємо що напір який створюють підпірні насосні станції буде використовуватися на кінцевій нафтобазі в кінці експлуатаційних дільниць. Тому розрахункове число НС визначаємо за формулою

, (2.32)

де Δz – Різність геодезичних відміток.

Приймаємо, що на нафтопроводі буде встановлено чотири насосні станції.