56. График q-h горячего нефтепровода.

Графическую напорную характеристику «горячего» нефтепровода можно разделить на три зоны.

В зоне малых расходов 1 медленно движущаяся нефть успевает охладиться еще на начальном участке трубопровода до температуры, близкой к температуре окружающей среды, поэтому в начале характеристика Q-H близка к линии Т₀=const, т.е. к характеристике изотермического трубопровода.

В зоне больших расходов 3 нефть, двигаясь с большой скоростью между пунктами подогрева нефть не успевает остыть, поэтому характеристика близка к линии изображающей характеристику изотермического трубопровода при Т_нач=const. Также как и в первой зоне потери напора, здесь с увеличением расхода возрастают.

Наличие горба на характеристике связано с характером изменения напора. Таким образом при увеличении – вязкость уменьшается, а на потери напора во второй зоне изменение вязкости сказывается больше чем рост производительности.

Первая зона – не рабочая т.к. малы расходы. 2 зона – зона неустойчивой работы – при уменьшении Q потери могут возрасти настолько что установленное оборудование не сможет их преодолеть. 3 зона – зона больших расходов, или устойчивая зона, она рекомендуется в качестве рабочей, следовательно.

Если трубопровод по каким-то причинам оказался во 2 зоне, то в 3 зону его можно перевести следующими способами:

1. Увеличить Т_нач подогрева нефти, не снижая Q;

2. Увеличить напор насоса;

3. Перейти на перекачку менее вязкой нефти.

57. Увеличение пропускной способности "горячего" нефтепровода.

Увеличение пропускной способности "горячих" трубопроводов мо­жет быть достигнуто прокладкой лупинга, изменением температурного режима (увеличением температуры подогрева Т_н ; применением тепловой изоляции), удвоением числа станций (насосных, тепловых и насосно-тепловых) ; комбинированным способом .

Лупинг. Исходя из надежности работы теплообменников и насо­сов Т_н и Т_к примем постоянными. Если лупинг длиной Х_Л поставим в начале перегона, то на параллельном участке темп сни­жения температуры будет выше, так как по каждой нитке расход бу­дет меньше в сравнении с вариантом без лупинга (на рис.9 вариант без лупинга показан пунктирной линией). На одиночном участке дли­ной ( L - Х_л ) темп снижения температуры меньше в сравнении с пунктирной линией за счет увеличенного расхода и в конце будем иметь Т_к .Если по заштрихованной площади найти среднюю температуру Т_СР2 , то она окажется меньше Т_СР0 ,(без лупинга). Следовательно, постановка лупинга в начале снижает температуры, увеличивает гидравлическое сопротивление и, если нет возмож­ности увеличить Н_СТ , то пропускная способность может даже уменьшится в сравнении с вариантом без лупинга. Постановка лупинга в конце перегона уменьшает темп падения температуры за счет увеличения расхода и резкое снижение температуры будет на лупингованном участке. Получаем очевидное соотношение Т_СР1 > Т_СР0 > Т_СР2 .

Следовательно, гидравлическое сопротивление при поста­новке лупинга в конце перегона будет наименьшим, т.е. должно быть наибольшее увеличением пропускной способности.

Возможная степень увеличения пропускной способности

Таким образом, при неизменных T_Н и Т_К наименьшее гидравлическое сопротивление будет при постановке лупинга в конце пе­регона, а степень увеличения пропускной способности от местоположения лупинга не зависит. Если же принять условие, что развиваемый напор станции Н_СТ остается постоянным то выдержать неизменными обе температуры невозможно. Целесообразно в этом случае лупинг поставить в конце перегона, зафиксировать Т_к , а Т_н и Q найти из системы уравнений при Н_СТ = const.

Рис. 9. Влияние местоположения лупинга на

температурный режим трубопровода

Рис. 10. Применение тепловой изоляции

Применение тепловой изоляции. Если необходимо незначительно увеличить Q. при неизменных напоре Н_СТ , и Т_н (рис. 10), то нанесением тепловой изоляции можно уменьшить теплопотери, т.е. снизить гидравличес­кое сопротивление. В результате при Н_СТ =const пропускная способность вырастет. Таким образом при заданном Q ; получим одно уравнение с одним неизвестным» " k " вида.

Приближенными методами находим значение " k " , и по формулам определяем необходимую толщину изоляции.

Удвоение числа пунктов подогрева (рис. 11). Так как ∆Z на изменение температуры не влияет, то промежуточную ТС ставим примерно, посредине перегона в удобном месте (например, точка А). В общем случае температуры в конце новых тепловых пе­регонов ( Т¹_К и Т²_К ) могут быть разными, так как ( Z_Л - Z_Н ) ≠ ( Z_K – Z_Л ), т.е. активный напор H_СТ , вследствие этого, не будет делиться пополам по новым тепловым перегонам. Поэтому расчетное уравнение для нахождения Q. после удвоения ТС будет

При этом принято, что К_Л и К_Т не меняются (точнее ма­ло меняются) с изменением расхода. h₁ (Q) и h₂(Q) - потери напора на трение соответственно на первом (до точки А) и втором (после точки А) тепловых перегонах.

Удвоение НС (рис. 3), Поступая аналогично предыдущему слу­чаю, получим следующее расчетное уравнение для нахождения Q после удвоения НС:

Найдя одним из приближенных способов Q , построим линию падения напора при удвоенном напоре НС ( 2Н_СТ ). Затем из точки Н_СТ проводим эквидистантно линию падения напора на первом пере­гоне. Точка А определяет местоположение дополнительной НС. Из графика видно, что на новой НС температура нефти достаточно низкая. Поэтому надо проверить возможность работы новой НС при высоких значениях вязкости проходящей нефти.

Удвоение НТС (рис. 13). Промежуточную новую НТС располагаем примерно посередине теплового перегона в удобном месте (точка А) и измеряем длины новых перегонов и нивелирную отметку точки А. Для первого нового перегона составим расчетное уравнение

из которого при заданном T_Н приближенным способом находим возможную пропускную способность Q . Найденное Q исполь­зуем для составления расчетного уравнения для второго нового перегона

Рис. 11. Удвоение числа пунктов подогрева

Рис. 12 Удвоение НС ( подпоры не показаны )

Рис. 13. Удвоение НТС ( подпоры не показаны )

Все рассмотренные способы увеличения пропускной способности „горячих" трубопроводов излагались применительно к одному тепловому перегону. Следовательно, для магистрального "горячего” тру­бопровода необходимо согласование расчетных данных по перегонам прежде всего необходимо согласовать расчетное значение Q , обычно принимают наименьшее значение из всех Q и производят перерасчет остальных параметров ( Т_Н и Т_К ).

Комбинированный способ увеличения пропускной способности применяется в тех случаях, когда заданная степень увеличения пропускной способности существенно отличается в большую сторону от расчетного значения избранного способа увеличения. Например необходимо увеличить пропускную способность на 60 %. Удвоение НТС обеспечивает (по расчету) рост пропускной способности на 48 %.Тогда расчет производится в два этапа: на первом этапе определяется возможная пропускная способность по избранному варианту (например, удвоение НТС); на втором этапе производится увеличе­ние пропускной способности каким-то другим способом (например, лупинг или использование тепловой изоляции и т.п.).

Во всех случаях возможно несколько вариантов увеличения пропускной способности. К реализации рекомендуется вариант с наилучшими технико-экономическими показателями.