4.2. Определение потери напора в трубопроводе и числа насосных станций

Расчет коэффициентов ,  и m выполняется по формулам, приведенным в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Значения коэффициентов ,  и m для различных

режимов течения жидкости

Режим течения			m	, с2/м
ламинарный		64/Re	1	4,15
тур­бу­лент-ный	гидравлически гладкие трубы	0,3164/Re0,25	0,25	0,0246
	смешанное трение		0,123
	квадратичное трение		0	0,0826·

Гидравлический уклон, i характеризует потери напора на трение:

, где D – внутренний диаметр трубы [м]; w – средняя скорость течения нефти по трубопроводу [м/с];  – коэффициент гидравлического сопротивления.

Расчетный напор перекачивающей станции определяется по формуле:

где h_m – напор магистрального насоса, m_p – число магистральных насосов.

Тогда расчетное число насосных станций определяется по уравнению баланса напоров:

где N_э – число эксплуатационных участков, на границах которых расположены НПС с резервуарными парками емкостью 0,3–0,5Q_сут. В соответствии с нормами проектирования длина эксплуатационного участка 400-800 км. Сопоставить с длиной профиля и обосновать наличие одного эксплуатационного участка.

Число насосных станций обычно округляется.

Суммарный напор всех насосных станций считается по формуле:

где n – число насосных станций.

Суммарные потери напора в нефтепроводе считаются по формуле:

Где L_p – суммарная длина трубопровода [м]; z – разница геодезических отметок начала и конца трубопровода [м] (заимствуются на профиле). Сюда может также включаться минимальный остаточный напор H_ост, необходимый для обеспечения технологических процессов на пункте приема нефти (в рамках данной практической работы принимается H_ост = 35 м). Суммарное сопротивление нефтепровода Н_с:

H_c=H+ H_ост;

Сопоставлением H^p_ст и H_с можем сделать вывод о возможности осуществления перекачки. Если H^p_ст ≥ H_с , то перекачка возможна. В противном случае необходимо проектировать лупинг для уменьшения сопротивление трубопровода (в рамках данного практического задания надо лишь сделать заключение об этом).

4.3. Нахождение перевальной точки

Перевальной точкой называется такая возвышенность на трассе нефтепровода, от которой нефть приходит к конечному пункту нефтепровода самотеком. Таких вершин в общем случае может быть несколько. Расстояние от начала нефтепровода до ближайшей из них называется расчетной длиной нефтепровода. Рассмотрим это на примере нефтепровода протяженностью L, диаметром D и производительностью Q (рис. 1.9).

Прежде чем приступить к расстановке перекачивающих станций по трассе нефтепровода, необходимо исследовать трассу на наличие перевальной точки. Для этого на сжатом профиле трассы в соответствии с выбранными масштабами длин и высот строится прямоугольный треугольник, изображающий потери напора на некотором участке трубопровода. Построения выполняются в следующем порядке:

1. В горизонтальном масштабе откладывается отрезок ab, соответствующий участку нефтепровода длиной l;

2. Определяется значение потерь напора на трение (с учетом надбавки на местные сопротивления) для участка длиной l

.

3. Из точки a перпендикулярно вверх откладываем отрезок ac , равный величине h_l в масштабе высот профиля.

Соединив точки b и c, получим треугольник abc, называемый также гидравлическим треугольником. Его гипотенуза bc определяет положение линии гидравлического уклона в выбранных масштабах.

4. Из конечной точки трассы с учетом требуемого остаточного напора H_ОТ параллельно гипотенузе bc проведем линию гидравлического уклона 1. Ее пересечение с линией профиля указывает на факт наличия перевальной точки. Для ее определения проведем параллельно линию гидравлического уклона 2, с расчетом, чтобы она касалась профиля и нигде его не пересекала. Место касания линии 2 с линией профиля обозначает положение перевальной точки ПТ, определяющей расчетную длину нефтепровода.

Это говорит о том, что достаточно закачать нефть на перевальную точку, чтобы она с тем же расходом достигла конечного пункта трубопровода. Самотек нефти обеспечен, так как располагаемый напор (z_ПТ – z_K – H_ост) больше напора, необходимого на преодоление сопро­тивления на участке от перевальной точки до конечного пункта

(z_ПТ – z_K – H_ост)>i∙(L– l_ПТ) ,

где l_ПТ – расстояние от начального пункта нефтепровода до перевальной точки.

Рис. 4.1. Графическое определение перевальной точки

и расчетной длины нефтепровода

В этом случае за расчетную длину трубопровода принимают расстояние L_P=l_ПТ, а разность геодезических отметок принимается равной z= z_ПТ – z_H. Если пересечение линии гидравлического уклона с профилем отсутствует, то расчетная длина трубопровода равна его полной длине L_P=L, а z= z_K – z_H.

Следует отметить, что перевальная точка не всегда является самой высокой точкой на трассе.

К сведению. Если на конечном пункте нефтепровода поддерживать повышенный напор H_оф (рис.), то появления перевальных точек на трассе можно избежать (линия гидравлического уклона 2 будет продолжена пунктирной линией). Разница полезного Hоф и требуемого Hот напоров может быть использована, например, для привода портативной электростанции. Проект такой электростанции разработан на нефте­проводе Тихорецк–Новороссийск в районе нефтебазы «Грушевая».

Результат нахождения перевальной точки на профиле, полученном к заданию оформить графическим любым известным способом и поместить в тексте отчета.

Практическая работа №5. Построение совмещенной характеристики нефтепровода и насосных станций

Цель

Произвести построение графиков баланса напоров в соответствии результатами выполненных работ №1-3, результаты представить в виде отчета (word и excel).

Задачи

4. Используя данные, полученные в ходе решения предыдущих работ, построить суммарные потери напора в трубопроводе (Н) для ряда расходов от 0,8 до 1,2 от расчетной подачи Q с шагом 250 м³/ч. Результат выразить в виде графиков в координатах H-Q, с учетом остаточного напора (1), принятого в прошлых работах и без учета последнего (2). Т.е. результат получается в виде двух кривых, которые показываются на графике как (1) и (2).

5. Построить кривые напора, развиваемого (3) напорными насосами (без участия подпорного) и (4) с подпорным насосом для проектированного количества насосных станций, а также с учетом подпорного насоса.

6. Представить построения в виде графиков в координатах H-Q. Обосновать правильность проектировки нефтепровода графически.