Лабораторная работа №3. «Расчет гидравлического режима работы участка нефтепровода с промежуточными нефтеперекачивающими станциями»

Теоретическое введение

Большинство нефтепроводов имеют промежуточные нефтеперекачивающие станции. Примерно там, где потери напора, связанные с преодолением сил вязкого трения слоев нефти друг о друга, становятся равными напору, создаваемому предыдущей нефтеперекачивающей станцией, устанавливается следующая нефтеперекачивающая станция. При этом возможны две основные схемы перекачки:

* перекачка по схеме «из насоса в насос»;

* перекачка «с подключенными резервуарами».

При перекачке по схеме «из насоса – в насос» конец предыдущего перегона между станциями является сечением всасывания следующей перекачивающей станции. При такой схеме перегоны нефтепровода между последовательно расположенными перекачивающими станциями оказываются в гидравлическом отношении жестко связанными друг с другом. Всякое изменение в режиме работы одного перегона сказывается на режиме работы всего нефтепровода.

При перекачке по схеме «с подключенными резервуарами» предусматривается прием нефти с предыдущего перегона в резервуары промежуточной станции, и только затем закачка полученной нефти из резервуаров в нефтепровод следующего перегона. При такой схеме перегоны трубопровода между последовательно расположенными нефтеперекачивающими станциями являются в гидравлическом отношении независимыми (или почти независимыми) друг от друга. На предыдущем перегоне может произойти авария, а последующие перегоны будут работать за счет запасов нефти в резервуарах парков промежуточных станций.

Как правило, на нефтепроводах эти схемы чередуются друг с другом: несколько участков, работающих по схеме «из насоса – в насос», объединяются в один эксплуатационный участок, а эксплуатационные участки соединяются друг с другом через «подключенные резервуары». Это позволяет сочетать достоинства перекачки по схеме «из насоса - в насос» (простоту и удобство эксплуатации) с преимуществами перекачки через подключенные резервуары (гидравлическая независимость работы, более высокая степень надежности).

На рис.14 показана схема нефтепровода с промежуточными перекачивающими станциями, работающими по схеме «из насоса – в насос».

Рис.14. Схема нефтепровода с промежуточными станциями, работающими по схеме «из насоса - в насос»

Для такого нефтепровода в случае отсутствия сбросов и подкачек нефти имеют место уравнения баланса напоров на каждом участке [6]:

(3.1)

Здесь характеристики й перекачивающей станции; – подпоры перед станциями; – остаточный напор в конце трубопровода; – потери напора на соответствующих участках; высотные отметки. Подпор перед первой станцией и остаточный напор в конце трубопровода считаются известными.

Совокупность уравнений (3.1) представляет собой систему алгебраических уравнений для неизвестных величин: и .

Из системы уравнений (3.1), сложив их почленно, можно извлечь одно важное следствие:

или

, (3.2)

называемое уравнением баланса напора всего трубопровода.

Из уравнения (3.2) можно найти производительность (расход) перекачки. После того, как расход перекачки найден, можно определить подпоры перед всеми промежуточными станциями нефтепровода и, как следствие, давления в линиях всасывания и в линиях нагнетания этих станций. Например, перед 2-й нефтеперекачивающей станцией эти параметры имеют вид:

(3.3)

Аналогично, сложив первые уравнений системы (3.1), получим:

(3.4)

Для работы нефтепровода абсолютно необходимо, чтобы найденные параметры удовлетворяли двум следующим ограничениям.

* Во-первых, все подпоры (или давления ) перед промежуточными и конечной нефтеперекачивающими станциями нефтепровода должны быть больше некоторой определенной величины (или ). Величина является противокавитационным запасом, обеспечивающим нормальную работу центробежных насосов.

* Во-вторых, давления нагнетания в начале каждого участка нефтепровода не должны превышать некоторое максимально разрешенное значение , зависящее от прочности труб на данном перегоне.

Иными словами, необходимо, чтобы решения системы уравнений (3.1) удовлетворяли следующим ограничениям:

для всех . (3.5)

При этом давления и в других сечениях нефтепровода (особенно в низинах его профиля) не должны превышать величин .

Таким образом, годится не всякое решение уравнения (3.2), а только такое, для которого выполняются неравенства (3.5). Требования (3.5), называемые условиями согласования, накладывают весьма жесткие ограничения на проектные решения и эксплуатационные режимы работы нефтепровода.

Задания лабораторной работы

Основное задание. Нефтепровод протяженностью L = 460 км с внешним диаметром D, толщиной стенки δ и абсолютной шероховатостью Δ = 0,2 мм состоит из трех линейных участков (перегонов): 140, 160 и 160 км. В начале каждого участка находится нефтеперекачивающая станция с двумя одинаковыми последовательно соединенными насосами серии НМ. Подпор головной нефтеперекачивающей станции (ГНПС) равен h_п1= 40 м, а пьезометрический напор в конце нефтепровода – h_к = 35 м. Свойства перекачиваемой нефти: плотность – ρ, кинематическая вязкость – ν, давление упругости насыщенных паров – p_у. Условия эксплуатации нефтепровода: максимальное давление - p^max = 6,3 МПа, минимальный подпор насосов – h_п^min = 40 м. Найти пропускную способность нефтепровода и подпоры промежуточных станций (ПНПС). Определить давления в сечениях 40, 200 и 400 км.

Исходные данные к расчету по вариантам представлены в таблицах 5, 6.

Дополнительные задания.

1. Будут ли соблюдаться условия эксплуатации нефтепровода, если на всех НПС будет включено только по одному насосу. Как изменится пропускная способность нефтепровода и давления в линиях всасывания и нагнетания нефтеперекачивающих станций.

2. Удовлетворяет ли условиям эксплуатации сооружение третьей станции на 10 км правее заданного месторасположения. Как при этом изменится пропускная способность трубопровода и давления в линиях всасывания и нагнетания нефтеперекачивающих станций.

3. Удовлетворяет ли условию эксплуатации сооружение второй станции на 40 км левее заданного месторасположения. Как при этом изменится пропускная способность трубопровода и давления в линиях всасывания и нагнетания нефтеперекачивающих станций.

Указание. Для выполнения основного и дополнительного заданий использовать компьютерную программу «Транзит».

Таблица 5

Вариант Коор- дината, x, км
Высотная отметка Z, м
	117,6	141,3	150,2	117,3	178,8
	218,6	191,5	153,3	132,0	191,9
	61,5	96,7	171,6	161,5	185,2
	131,9	77,5	96,0	162,0	183,6
	172,0	81,8	125,1	177,1	170,2
	187,2	72,2	155,0	181,8	170,2
	141,6	195,4	158,0	177,5	186,6
	132,0	151,4	134,5	172,1	186,2
	108,9	100,9	112,7	161,4	187,6
	187,4	139,2	83,1	157,0	187,3
	169,2	56,2	102,2	155,3	184,6
	154,0	171,2	151,4	147,4	180,8
	151,7	170,1	109,5	142,3	180,1
	133,6	155,9	148,4	136,4	176,6
	173,3	77,0	83,2	135,2	171,3
	150,1	147,3	180,1	122,3	172,7
	198,3	192,0	191,8	109,0	168,6
	138,9	109,5	177,0	96,1	167,0
	188,4	166,2	77,1	77,1	172,1
	78,2	178,8	161,3	66,1	159,6
	76,4	93,4	203,3	67,6	125,7
	104,6	183,3	118,3	77,0	83,2
	112,6	140,5	171,5	83,7	76,5
	115,8	157,9	203,1	72,8	85,6

Таблица 6

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: