2.3 Механический расчет. Определение диаметра трубопровода, выбор насосного оборудования, расчет толщины стенки трубопровода, определение числа перекачивающих станций

4. Расчетное число рабочих дней магистрального нефтепровода N_р определяется с учетом затрат времени на техническое обслуживание, ремонт и ликвидацию повреждений. Оно зависит от условий прокладки трубопровода, его протяженности и диаметра.

Таблица 1

Расчетное число рабочих дней магистральных нефтепроводов Nр[1]

Протяженность нефтепровода, км	Диаметр нефтепровода, мм
	до 820 включ.	свыше 820
до 250	357	355
от 250 до 500	356/355	353/351
от 500 до 700	354/352	351/349
свыше 700	352/350	349/345

В числителе указаны значения N_р для нормальных условий прокладки, в знаменателе – при прохождении нефтепроводов в сложных условиях (заболоченные, горные участки, доля которых в общей протяженности трассы составляет не менее 30%). В первом приближении для ориентировочных расчетов можно принять N_р = 350 суток. Ориентировочный диаметр нефтепровода принимается по приложению И.

5. Расчетная часовая производительность нефтепровода (м³/ч) определяется по формуле:

, (1.5)

где: - годовая (массовая) производительность нефтепровода, млн.т/год;

- расчетная плотность нефти, кг/м³;

- расчетное число рабочих дней

6. Ориентировочное значение внутреннего диаметра (м) вычисляется по формуле:

, (1.6)

где: - рекомендуемая ориентировочная скорость перекачки, определяемая из

графика

Рис.1 Зависимость рекомендуемой скорости перекачки

от плановой производительности нефтепровода

По значению D₀ принимается ближайший стандартный наружный диаметр D_н (Прил. Д.). Для дальнейших расчетов и окончательного выбора диаметра нефтепровода назначается несколько (обычно три) смежных стандартных диаметра.

7. Исходя из расчетной часовой производительности нефтепровода, подбирается основное оборудование перекачивающих станций (подпорные и магистральные насосы). Основные характеристики насосов приведены в приложении Е и Ж.

Подбор магистральных и подпорных насосов начинается с наибольшего диаметра ротора. Напор насоса (м) при расчетной часовой подаче составляет:

, (1.7)

где - коэффициенты, принимаемые по справочным данным

насосов см. Приложение Е, Ж;.

- расчетная часовая производительность нефтепровода, м³/ч

8. Рабочее давление (МПа) вычисляется по формуле:

, (1.8)

где - ускорение свободного падения 9,81 м/с²;

-расчетная плотность, кг/м³;

- соответственно напор, развиваемый подпорным и магистральным

насосом, м;

- число работающих магистральных насосов на перекачивающей станции,

принимается равным 3;

- допустимое давление перекачивающей станции из условия прочности

корпуса насоса или допустимое давление запорной арматуры

Если условие (1.8) не выполняется, необходимо принять к применению ротор меньшего диаметра, диаметр рабочего колеса меньшего диаметра (при наличии).

9. Расчетный напор перекачивающей станции (м) равен:

(1.9)

10. Для каждого значения принятых вариантов стандартных диаметров вычисляется толщина стенки трубопровода (мм):

, (1.10)

где - коэффициент надежности по нагрузке:

для нефтепроводов, работающих по системе «из насоса в насос»

принимается равным 1,15

во всех остальных случаях принимается равным 1,1 [2];

- рабочее давление в трубопроводе, МПа;

- наружный диаметр трубы, мм;

- расчетное сопротивление металла трубы, МПа

, (1.11)

где - временное сопротивление стали на разрыв, МПа (Приложение Д);

- коэффициент условий работы трубопровода, зависящий от его категории:

для трубопроводов III и IV категорий принимается равным 0,9

для трубопроводов I и II категорий принимается равным 0,75

для трубопроводов категории В принимается равным 0,6 [2];

- коэффициент надежности по материалу:

для сварных труб из нормализованной и горячекатаной низколегированной

стали принимается равным 1,47 [2];

- коэффициент надежности по назначению трубопровода:

для нефтепроводов диаметром 1020 мм и менее принимается равным 1,0;

для нефтепроводов диаметром 1220 мм принимается равным 1,05 [2]

Вычисленное значение толщины стенки трубопровода округляется в большую сторону до стандартной величины из рассматриваемого сортамента труб Приложение Д.

11. Внутренний диаметр трубопровода (мм) определяется по формуле:

, (1.12)

где - наружный диаметр трубопровода, мм;

- толщина стенки трубопровода, мм

Гидравлический расчет нефтепровода выполняется для каждого конкурирующего варианта. Результатом гидравлического расчета является определение потерь напора в трубопроводе.