2.4. Расчёт трубопровода

В задачу технологического расчета трубопроводов входит определение оптимальных параметров трубопровода (диаметр трубопровода, давление нагнетания насосных станций, толщина стенки трубы, количество насосных станций); расположение перекачивающих станций по трассе трубопровода; расчет режимов эксплуатации трубопровода.

Расчетную толщину стенки трубопровода определяют по формуле

, (2.28)

где

, (2.29)

где – напряжения в трубе от продольных усилий, обусловленных перепадом температур; α=12·10^-6 град^-1; Е=2,06·10⁵ МПа – модуль упругости стали; ΔТ – расчётный температурный перепад; d_вн – внутренний диаметр трубы.

Абсолютные значения величин положительного и отрицательного перепада определяются по формулам

и , (2.30)

где μ=0,3 – коэффициент Пуассона.

Полученное расчётное значение толщины трубы округляется до ближайшего большего стандартного значения.

Пример 12.

Определить толщину стенки нефтепродуктопровода диаметром 530 мм и длиной 160 км без промежуточных насосных станций, рассчитанного на рабочее давление р=6,4 МПа. Температура перекачиваемого нефтепродукта Т_н=282К.

Решение.

По табл. 7 Приложения находим, что для нефтепровода можно использовать прямошовную трубу с контролируемой прокаткой, изготовленную из стали 08ГБЮ (σ_вр=510 МПа, σ_т=350 МПа) или стали 09ГБЮ (σ_вр=550 МПа, σ_т =380 МПа).

При этом способе изготовления согласно таблице k₁=1,4. Для диаметра трубопровода 530 мм k₂= 1, а коэффициент условий работы т₀=0,9.

Расчётное сопротивление металла согласно [1] для стали О8ГБК

МПа,

где k₂=1 – коэффициент надёжности по назначению нефтепровода (для труб с D_н≤1000 мм k₂=1, при D_н>1000 мм k₂=1,05).

Поскольку в нефтепроводе нет промежуточных перекачивающих насосных станций, то коэффициент надёжности по нагрузке k_нагр =1,1. Тогда по формуле (2.28), полагая ψ=1, определяется предварительное расчётное значение толщины стенки трубопровода

м.

Полученное расчётное значение толщины стенки округляется до ближайшего большего по сортаменту равного, например, δ=0,007 м. Так как округление произведено до наибольшего стандартного значения с запасом, то нет необходимости рассматривать применение стали 09ГВЮ.

Значения максимального положительного и максимального отрицательного температурных перепадов по формуле (2.30)

град. и град.

В дальнейшем расчете используется бóльшая из величин ΔТ= 92,9 град.

Величина продольных осевых сжимающих напряжений определяется согласно [1]

МПа.

Знак минус указывает на наличие напряжений от осевых сжимающих усилий. Поэтому необходимо скорректировать принятое ранее значение коэффициента ψ по формуле (2.29)

.

Тогда в соответствии с формулой (2.28) расчётная величина толщины стенки трубопровода

м.

Таким образом, ранее принятая толщина стенки δ=0,007 м может быть принята как окончательный результат.

3. Задание на расчётно-графическую работу

Вариант задания выбирается студентом по числу, образованному двумя последними цифрами зачётной книжки, по таблице 8.

Таблица 8

№ варианта	Длина трубопровода Lтр, км	Годовой объём транспортировки Q, млн. т.	Нефтепродукт	Регион	Катего-рия трубо-провода	Разность нивелир-ных отметок, Δz, м	Мини-мальная температура грунта, Т, 0К
1	475	8,2	бензин	Урал	В	64	271
2	1340	22,8	нефть	Зап. Сибирь	ІІІ	132	268
3	873	6,9	диз. топливо	Европ. часть	ІІ	–21	279
4	628	3,4	реактив. топл.	Д. Восток	ІV	98	273
5	1154	6,4	бензин	Вост. Сибирь	І	–37	270
6	1300	1,8	реактив. топл.	Европ. часть	В	0	268
7	546	64	нефть	Урал	ІІІ	192	279
8	1462	2,8	диз. топливо	Зап. Сибирь	ІІ	–15	270
9	950	3,8	бензин	Урал	ІІ	–42	273
10	781	0,9	реактив. топл.	Европ. часть	І	24	271
11	438	8,1	диз. топливо	Зап. Сибирь	ІV	19	271
12	1405	13,4	нефть	Д. Восток	ІІІ	–77	279
13	891	2,5	бензин	Вост. Сибирь	І	17	273
14	994	5,7	диз. топливо	Д. Восток	В	125	270
15	1038	7,2	нефть	Урал	В	–65	268
16	527	4,6	реактив. топл.	Зап. Сибирь	ІІІ	–22	271
17	814	3,7	реактив. топл.	Европ. часть	І	47	268
18	1251	3,2	диз. топливо	Вост. Сибирь	ІV	164	273
19	573	5,9	бензин	Д. Восток	ІІ	–31	270
20	917	4,8	диз. топливо	Вост. Сибирь	ІІ	84	279
21	1650	17,8	нефть	Европ. часть	ІІІ	12	268
22	1100	1,1	реактив. топл.	Зап. Сибирь	ІV	39	273
23	1067	7,6	бензин	Урал	В	–82	271
24	692	1,5	диз. топливо	Вост. Сибирь	І	43	279
25	1384	36,2	нефть	Д. Восток	ІV	152	270