1. Порядок проектирования маг тдов
 Скачать 12.69 Mb.
|
|
Расчет на устойчивость трубопровода в продольном направлении в плоскости наименьшей жесткости системы производят по неравенству S≤m0Nкр Фактическое же эквивалентное продольное усилие в сечении трубы:  F-площадь сечения ТП, Nкр –продольное критическое усилие. Для прямолинейных участков подземных трубопроводов в случае пластической связи трубы с грунтом продольное критическое усилие находится по формуле  где Р0 - сопротивление грунта продольным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины; qверт — сопротивление вертикальным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины, обусловленное весом грунтовой засыпки и собственным весом трубопровода, отнесенное к единице длины. Величина Р0 определяется следующим образом:  Величина Pгр вычисляется по формуле   Нагрузка от собственного веса металла трубы  Нагрузка от собственного веса изоляции для подземных трубопроводов  Нагрузка от веса нефти (нефтепродукта), находящегося в трубопроводе единичной длины,  Входящая в формулу (4.21) величина сопротивления грунта продольным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины  Продольное критическое усилие для прямолинейных участков подземных трубопроводов в случае упругой связи с грунтом  Для криволинейных (выпуклых) участков трубопровода, выполненных упругим изгибом, в случае пластической связи трубы с грунтом критическое усилие    Rβ - радиус упругого изгиба трубопровода, соответствующий рельефу дна траншеи. Из двух значений Nкр, выбирают меньшее. Продольную устойчивость для криволинейных участков проверяют в плоскости изгиба трубопровода, а для прямолинейных участков подземных трубопроводов - в вертикальной плоскости с радиусом начальной кривизны 5000 м. 10.Основные этапы технологического расчета маг.-го н\провода. Тех. расчет маг. н\да предусматривает решение следующих основных задач: определение оптим.-ых параметров н\да. К ним относ. диаметр т\да, давление на НПС, толщина стенки т\да, число НПС; расстановка станций по трассе н\да; расчет экспл.-ых режимов н\да. Для определения оптимальных параметров н\да обычно задаются несколько значений его диаметра, после чего выполняются гидравлический и механический расчеты. Результатом этих расчетов является опред.-е числа НПС и толщины стенки трубы для каждого конкурирующего варианта. Наилучший вариант находят из сравнительной оценки эффективности инвестиций, т. е. экономическим расчетом. Расчет эксплуатац.-х режимов заключается в опред.-ии производительности н-да, давления на вых. станций и подпоров перед ними при условиях перекачки, отличающих-ся от проектных. Одновременно рассматр.-тся вопросы регулирования работы н\да. Исходными данными для технол.-ого расчета н\дов являются:
Технологич. расчет выполняется в следующей послед.-ти. Опред.-ся средневзвеш. температура грунта вдоль трассы н\да  где Т0i - температура грунта на глубине заложения н\да для участка длиной li. По формулам вычисляются параметры перекачиваемой н. при расчетной температуре: λр и рр. Вычисляется расчетная часовая пропускная способность н\да  где Nр - расчетное число суток работы н\да (табл.). В соответствии с расчетной часовой пропускной способностью н\да Qч выбираются осн.-ые насосы насосных станций так, чтобы выполнялось условие  где QнОМ - подача выбранного типа насосов при максимальном К.П.Д. Рассчитывается рабочее давление на выходе головной насосной станции  где g- ускорение свободного падения, g=9,81м/с2; mмн-число последовательно включенных маг.-х насосов (обычно , mмн=3); hМН,Н2- напоры соответственно маг.-го и подпорного насоса при расчетной производ.-ти Qч,. Найденная величина Р должна быть меньше доп.-го давления Рд, определяемого из условия прочности запорной арматуры. Если условие  не выполняется, то необх. либо уменьшить число маг.-х насосов, либо воспользоваться сменными роторами меньшего диаметра.По формуле опред.-ся расчетная толщина стенки т\да, Производится уточнение толщины стенки т\да δн с учетом температурных и изгибающих напряжений по формуле. Вычисляется внутренний диаметр н\да  где Dн- его наружный диаметр.Находятся секундный расход Q и средняя скорость н. в т\де  где d - внутренний диаметр трубы. Потери напора на трение в трубе круглого сечения определяют по формуле Дарси — Вейсбаха  где λ — коэф. гидравлич. сопротивления; L — длина т\да. Режим движения потока в т\де характеризуется числом Рейнольдса  При ламинарном режиме течения, т.е. при Rе<2320, коэф. гидравлического сопротивления определяют по формуле Стокса При турбулентном режиме течения различают три зоны трения: гидравлич. гладких труб (λ зависит только от Rе) смешанного трения (λ зависит от Rе и относ.-ой шероховатости труб ε ), квадратичного трения (λ зависит только от ε). Границами этих зон явл.-ся переходные числа Рейнольдса  где ε= Кэ/d – относит. шероховатость труб, выраженная ч\з эквивалентную шероховатость Кэ (табл.) и диаметр. Условия существования различных зон трения таковы: - гидравлич. гладкие трубы  -зона смешанного трения (переходная зона)  -зона квадратичного трения Для зоны смешанного трения λ рекомендуется вычислять по формуле Альтшуля  В зоне квадратичного трения значение λ рекомендуется опред.-ть по формуле Шифринсона  Гидравлический уклон есть потеря напора на трение на единице длины т\да  На линейной части т\да имеются местные сопротивления - задвижки, повороты, сужения и т.п. Потери напора на них определяют по формуле  где ξг – коэф. местного сопротивления, зависящий как от вида сопротивления, так и от характера течения жидкости. Для маг. т\дов потери напора на местные сопротивления незначительны, их принимают равными 2% от потерь на трение. Кроме того, в конце т\да должен поддерживаться остаточный напор Нкп, необх.-ый для закачки н. в резервуары. В соотв.-ии с «Нормами проект.-ния» маг.-ые н\ды протяженностью более 600 км делятся на экспл.-ые участки, длиной от 400 до 600 км. Соответственно их число составляет  На станциях, расположенных на границе экспл.-ых участков, вместимость резервуарного парка должна составлять 0,3...0,5 суточн. пропускной способ.-сти т\да. Следовательно напор Нкп будет использован Nэ, раз. Т. о., полные потери напора в т\де  где Δz - разность геодезических отметок конца zги начала z1 т\да. Станции, расположенные на границах эксплуатационных участков, являются как бы головными для своих участков. Поэтому на них устанавливаются подпорные насосы, развивающие суммарный напор nэ-Н2. Следовательно, суммарный напор, развиваемый насосными станциями н\да, склад.-тся из напора, развиваемого всеми подпорными насосами «головных» насосных станций Nэ • Н2 и суммарного напора n станций, т.е.  где Нст -расчетный напор одной станции  Уравнение баланса напоров имеет вид  Из формулы следует, что расчетное число насосных станций равно  11. Расчет н/п с лупингами и вставками На практике в ряде случаев трубопроводы оборудуются параллельными участками (лупингами), а также участками другого диаметра (вставками). В этом случае гидравлический уклон на таких участках будет отличаться от гидравлического уклона основной магистрали. Согласно уравнению неразрывности для трубопроводов без сбросов и подкачек Q = w1*F1 = w2 * F2= wn • Fn= idem где w1…wn-скорость течения жидкости в сечениях F1..Fn.  Так как точки М и N принадлежат одновременно и к магистрали и к лупингу, можем записать гидравлический уклон на участке трубопровода с лупингом  ω— поправка, учитывающая изменение гидравлического уклона на участке трубопровода с лупингом, На участке со вставкой величина гидравлического уклона равна  Потери напора в трубопроводе с лупингом (вставкой) находятся сложением аналогичных величин по его отдельным участкам С учетом формулы (3.33) можем переписать (3.37) в виде Аналогично выполняется расчет потерь напора в трубопроводе со вставкой. 12.Расчетная длина н/п. Определение перевальной точки в маг. н\де. Ближайшая к нач. т.\да возвышенность на трассе, от кот.-й н. с требуемым расходом приходит к конечн. пункту самотеком, наз.-ся перевальной точкой. напор в месте распол.-я перевальной точки больше или равен сумме остаточного напора и потерь напора на участке между ними. Необх. исследовать трассу т\да на наличие перевальной точки рис. Для этого снач. на сжатом профиле трассы в конечн. пункте н\да откладывают величину остаточного напора hост, а затем из полученной точки проводят линию гидравл. уклона 1. Если она пересекает, то п. точка существует и требуется определить ее местонахождение. С этой целью проводят семейство линий, параллельных линии гидравл. уклона, пока не найдут ту единст.-ую 2, кот. лишь касается профиля трассы. Точка касания и является перевальной (π). Докажем это:  На рис.отрезок NKизображает остат.-ый напор в конеч. пункте (точка К), а линия BN-линию гидрав. уклона. Напор,нужный чтобы нефть дошла от π до К, =BS, т. к. он = SKна гидравлический уклон tgα, т.е. SK·tgα. Напор жидкости в т. π относительно точки К равен z-π—zкТ. к. (z-π—zк) > BS, то жидкость от т. π до точки К с проектным расходом дойдет. От любой др. т.,левее т. π, жидкость до К не дойдет, т. к. не будет обладать энергией, достаточной для подъема на π. Не дойдет и от точек, м\ду т. А и К, т.к. в них напор жидкости < потерь на трение при проектном расходе. От любой точки, м\ду π и А, жидкость до конца т\да с проектным расходом дойдет, но ближе всех к его началу наход. π. Поэтому достаточно доставить жидкость только до нее. Т.о., π является перевальной по определению. 13. Уравнение баланса напоров Nэ*hn+n*HCT=l,02*f*Q2-m*LP + Δz + Nэ*hOCT. (3.46) Формула (3.46) называется уравнением баланса напоров. Оно читается так: расход в трубопроводе устанавливается сам собой (автоматически) таким образом, чтобы суммарный напор, развиваемый всеми работающими насосами, был равен напору, необходимому для ведения перекачки. Графической интерпретацией уравнения баланса напоров является совмещенная характеристика нефтепровода и нефтеперекачивающих станций. Пусть кривая 1 на рис. 3.14 изображает характеристику трубопровода, а кривая 2 — суммарную напорную характеристику всех работающих на НПС насосов. Точка пересечения характеристик называется рабочей точкой (А), которая характеризует требуемый напор НАи пропускную способность QAнефтепровода при заданных условиях перекачки.  Рис. 3.14. Совмещенная характеристика нефтепровода и нефтеперекачивающих станций: / — характеристика трубопровода; 2 — характеристика нефтеперекачивающих станций Уравнение баланса напоров позволяет находить расход, устанавливающийся в трубопроводе, аналитически. Если пренебречь (в силу того, что Nэ*hn<< п*Нст) зависимостью напора подпорных насосов от подачи, а суммарный напор магистральных насосов представить формулой Нст =A-BQ2-m, то уравнение (3.46) можно записать в виде Nэ*hп+n*(A-B*Q2-m) = l,02*f*Q2-m*LP + Δz + Nэ*hOCT. (3.47) Решая его относительно расхода, получаем  (3.48) |