Отв. Кавитация это главный источник проблем с насосами
 Скачать 1.7 Mb.
|
|
Катодная защита. При катодной защите ТП положительный полюс источника постоянного тока (анод) подключается к специальному анодному заземлителю, а отрицательный (катод) – к защищаемому сооружению. Источником постоянного тока является станция катодной защиты, где с помощью выпрямителей переменный ток от вдольтрассовой ЛЭП, поступающий через трансформаторный пункт, преобразуется в постоянный. Отрицательным полюсом источник с помощью кабеля подключён к защищаемому ТП, а положительным – к анодному заземлению. При включении источника тока электрическая цепь замыкается через почвенный электролит. Принцип действия катодной защиты аналогичен электролизу. Под воздействием эл. поля начинается движение электронов от анодного заземлителя к защищаемому сооружению. Теряя электроны, атомы металла анодного заземлителя переходят в виде ионов в раствор почвенного электролита, то есть анодный заземлитель разрушается. На катоде (трубопроводе) наблюдается избыток свободных электронов (восстановление металла защищаемого сооружения). Принцип действия протекторной защиты аналогичен гальванической паре. Два электрода – ТП и протектор (изготовленный из более электроотрицательного металла, чем сталь) соединяются проводником. При этом возникает разность потенциалов, под действием которой происходит направленное движение электронов от протектора-анода к трубопроводу-катоду. Таким образом, разрушается протектор, а не ТП. Материал протектора должен отвечать следующим требованиям: 1. Обеспечивать наибольшую разность потенциалов металла протектора и стали; 2. Ток при растворении единицы массы протектора должен быть максимальным; 3. Отношение массы протектора, израсходованной на создание защитного потенциала, к общей массе протектора должно быть наибольшим. Предъявляемым требованиям в наибольшей степени отвечают магний, цинк и алюминий. Эти металлы обеспечивают практически равную эффективность защиты. Поэтому на практике применяют их сплавы с применением улучшающих добавок (марганца, повышающего токоотдачу и индия – увеличивающего активность протектора). Электродренажная защита. Электродренажная защита предназначена для защиты трубопровода от блуждающих токов. Источником блуждающих токов является электротранспорт, работающий по схеме «провод-земля». Ток от положительной шины тяговой подстанции (контактный провод) движется к двигателю, а затем через колеса к рельсам. Рельсы соединяются с отрицательной шиной тяговой подстанции. Из-за низкого переходного сопротивления «рельсы-грунт» и нарушения перемычек между рельсами часть тока стекает в землю. Если поблизости находится трубопровод с нарушенной изоляцией, ток проходит по ТП до тех пор, пока не будет благоприятных условий для возвращения к минусовой шине тяговой подстанции. В месте выхода тока ТП разрушается. Разрушение происходит за короткое время, поскольку блуждающий ток стекает с небольшой поверхности. Электродренажной защитой называется отведение блуждающих токов от ТП на источник блуждающих токов или специальное заземление. Корр. Практические методы защиты от коррозии объектов транспорта и хранения УВ. Наибольшее распространение в отрасли трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов получили покрытия на основе битумных мастик. Конструкция битумных покрытий сложилась в результате их длительного применения. Сначала идёт слой грунтовки, получаемый при нанесении на трубу раствора битума в бензине или дизтоплива. Он заполняет все микронеровности на поверхности металла. Грунтовка служит для обеспечения более полного контакта, а, следовательно, лучшей адгезии, между поверхностью металла и основным изоляционным слоем – битумной мастикой. Битумные мастики представляют собой смесь тугоплавкого битума, наполнителей (минеральных – асбеста, доломита, известняка, талька; органических – резиновой крошки; полимерных и пластификаторов). Битумную мастику наносят на трубу при температуре 150-180 °С. Расплавляя холодную грунтовку, мастика проникает во все микронеровности поверхности металла, обеспечивая хорошую адгезию изоляционного покрытия. Для защиты слоя битумной мастики она покрывается сверху защитной обёрткой (стеклохолстом, бризолом, бикарулом). При выборе типа и конструкции изоляционного покрытия исходя из следующих рекомендаций. Независимо от величины удельного электросопротивления грунтов усиленный тип изоляции применяется при прокладке ТП диаметром 1020 мм и более и на всех ТП при прокладке их: - южнее 50-й параллели северной широты; - в засоленных, заболоченных и поливных почвах любого района страны; - на подводных переходах и в поймах рек, а также переходах через железные и автомобильные дороги, включая примыкающие участки на расстоянии по 20 м от насыпей; - на территориях перекачивающих станций, включая примыкающие к ним участки ТП по 250 м; - на участках пром. и бытовых стоков, свалок мусора и шлака; - на участках, где имеются блуждающие токи; - на участках НП и НПП, прокладываемых параллельно рекам, каналам, озёрам, а также у населённых пунктов и пром. предприятий. Стац. Основы гидравлического расчета нефтепроводов. 1.1 Физические свойства жидкостей. Основные физические свойства жидкости: плотность, сжимаемость, растворимость газов, объёмное расширение, парообразование, кипение, кавитация. Плотность–  ,где m – масса жидкости, заключенная в объеме V. В СИ - кг/м 3. Вязкость– свойство жидкости оказывать сопротивление движению слоев жидкости относительно друг друга. Коэффициент динамической вязкости (динамическая вязкость) зависит от природы жидкости и температуры. С повышением температуры жидкости коэффициент вязкости μ уменьшается.  Па с.Наряду с коэффициентом динамической вязкости, в гидравлике широко используется коэф. кин. вязкости ν, представляющий отношение μ к плотности ρ. Сжимаемость жидкости – это свойство изменять свой объем под действием внешнего давления:  где V – первоначальный объем жидкости, dV – изменение объема жидкости при увеличении давления на величину dp.Коэффициент объемной сжимаемости измеряется в СИ в м2/Н (1/Па), Поэтому в гидравлике жидкости рассматриваются как несжимаемые. Величина, обратная коэффициенту объемной сжимаемости, называется модулем объемной упругости жидкости,  ДНП. Нефть и н/п характеризуются определенным давлением насыщенных паров, или упругостью нефтяных паров. Давление насыщенных паров является нормируемым показателем для авиационных и автомобильных бензинов, косвенно характеризующим испаряемость топлива, его пусковые качества, склонность к образованию пробок в системе питания двигателя. Давление насыщенных паров испытуемого н/п определяют формуле: Рож = Рм - Ратм ∙ (t-to)/(to+273), где Рож - давление насыщенных паров испытуемой жидкости при температуре t, Рм – показания манометра, Ратм – атмосферное давление, to - температура окружающего воздуха, 0С. 1.2 Режимы течения жидкости. Число Re. Возможны два режима движения жидкости в гидравлических линиях: Ламинарным называют слоистое течение без перемешивания частиц жидкости и без пульсаций скоростей и давлений. Турбулентным называют течение, сопровождающееся интенсивным перемешиванием жидкости и пульсациями скоростей и давлений. Число Рейнольдса  . С физической точки зрения, критерий Рейнольдса есть отношение сил инерции потока к силам трения при движении жидкости.  , где ν - кинематическая вязкость жидкости, она связана с динамической вязкостью: Если Re≤2320, то течение ламинарное, а при Re>2320, течение турбулентное. Для ламинарного течения справедлив закон Стокса:  . Для турбулентного течения различаются три зоны течения жидкости  . здесь kэ-шероховатость внутренней стенки трубы. Если 2320  ): . Если ReI ≤ Re < ReII, то коэффициента гидравлического сопротивления от трения определяется по формуле Альтшуля:  . Если Re≥ ReII, то коэффициента гидравлического сопротивления от трения определяется по формуле Шифринсона (  ): .1.3 Уравнение Бернулли для потока жидкости Уравнение Бернулли для идеального потока без учета трения  где  ─ коэффициенты Кориолиса, учитывающие различие скоростей в разных точках сечения потока реальной жидкости.На практике  : для ламинарного режима течения жидкости в круглых трубах ; для турбулентного режима 1.4 Потери напора на трение по длине потока Потери напора на трение по длине потока зависят от режима движения жидкости. В обоих случаях как ламинарном, так и турбулентном потери определяют по формуле  ; где l - коэффициент трения, зависящий от вязкости жидкости, шероховатости стенок и размеров трубы; L - длина прямолинейного участка трубы; d - внутренний диаметр трубы;  - коэффициент сопротивления на трение по длине потока; - скоростной напор в трубе.Стац. Гидравлический расчет стационарных режимов нефтепроводов и газопроводов. 2.1 Гидравлический расчет простых газопроводов.  ,  где Δ − плотность газа по воздуху (Qк = M/ρст = MRT ст/ pст ; R = Rв/ Δ ; Rв= 287,1 Дж/(кг К) – газовая постоянная воздуха; (ρв)ст≈ 1,204. кг/м3; Tст= 293К, pст = 0,1013  Па).2.2 Гидравлический расчет сложных газопроводов. В основе расчета сложных газопроводов лежат способы расчета простых газопроводов. сумма коэффициентов расхода  Входящий в эту формулу эталонный диаметр dэ выбирается произвольно, главным образом, из соображений удобства расче- тов. Если давления н. p и к. p выражать в МПа, протяженность L участка – в км, d и dэ - в мм, температуру Т – в K, то константу 2.3 Гидравлический расчет простых нефтепроводов. получим:  (3) – уравнение баланса напоров для участка нефтепровода. Оно служит для определения расхода перекачки  . В этом уравнении левая часть  - гидравлическая характеристика нефтеперекачивающей станции, а правая часть  - гидравлическая характеристика участка трубопровода. 1,01 - потери на мест сопротивление,  -коэф гидр сопротив.,  -скорость потока, м/c, L-длина трубопровода, м, D-внутр диаметр трубы, м,  -потреи напора на преодоление разности геодезических отметок нефтепровода, м, Нк - конечный напор, м.2.4 Гидравлический расчет сложных нефтепроводов. Нефтепровод называется сложным, если есть: 1)Участки с разным диаметром по длине. 2)Параллельные нитки на части длины или по всей длине. 3)Подводы или отводы. Также сложным считается, если перекачивается жидкость при изменении температуры, с газом, с неньютоновскими свойствами. Принцип расчета: разделяют на простые и рассчитывают отдельно: сначала рассматриваем нефтепровод от Р1 до Рх затем от Рх до Р2. Технология расчет аналогична расчету простого нефтепровода. Стац. Нестационарные процессы в нефтепроводах и газопроводах К нестационарным на нефтепроводе относятся процессы гидроудара и истечения, на газопроводе – опорожнения. 3.1 Гидравлический удар. Гидравлическим ударомназывается колебательный процесс, возникающий в трубопроводе при внезапном изменении скорости жидкости, например, при остановке потока из-за быстрого перекрытия задвижки (крана).  v0 - первоначальная скорость жидкости, v - уменьшенная скорость жидкости, плотность - ро, Vуд - скорость распространения удар волны Формула Жуковского для повышения давления при гидравлическом ударе. В случае непрямого гидравлического удара, когда поток перекрывается медленно (  ), давление в трубе повышается на величину:
3.2 Истечение жидкости из нефтепровода при его повреждении. При нарушении герметичности резервуаров и ТП истечение жидкости из отверстий в их стенках происходит, как правило, при переменном напоре. Для преодоления жидкостью отверстия требуется некоторая разность давлений (Рвн−Рн) внутри ТП и вне него или в терминах напоров - разность напоров ∆Н = (Рвн−Рн)/ p g. Если при этом размеры отверстия много меньше ∆H, то говорят о «малом» отверстии. Расход q жидкости через отверстие выражается формулой q=ϻs  в которой s − площадь отверстия, а µ − так называемый коэффициент расхода. Для отверстий в тонких стенках обычно принимают µ = 0 62. Таким образом, для малых отверстий особенности его формы не играют существенной роли, а важна лишь площадь отверстия. Если в ТП ведут перекачку, то Рвн есть давление в том сечении ТП, в котором находится отверстие, а если истечение происходит в остановленном ТП (самотеком), то возможны три случая. Первый случай. Площадь s отверстия настолько мала, что вытекающая жидкость не создает в трубе сколько-нибудь заметного движения и жидкость в трубе можно считать покоящейся. Тогда для распределения Р в ТП справедлива гидростатическая формула Pвн= pу + ρg ⋅ (z-z*), где z − высотная отметка зеркала жидкости в трубопроводе, а z∗ − высотная отметка сечения, в котором расположено сквозное отверстие. Если при этом внешнее давление считать равным атмосферному,  pв. = pатм. − pу. − вакуумметрическое давление в полости, насыщенной парами перекачиваемой жидкости.  то есть разность ∆H напоров, заставляющая вытекать жидкость через отверстие в стенке ТП, равна высоте “давящего” столба жидкости над отверстием за вычетом вакуумметрической высоты, создаваемой разряжением, образующимся в парогазовой полости трубы над зеркалом опускающейся жидкости. С учетом формул приобретает вид:  По мере вытекания жидкости высота z зеркала жидкости изменяется, так что z есть функция z= z(t) времени t. Помимо этого, нужно учитывать, что длина столба опускающейся жидкости может уменьшаться как непрерывно, так и скачками - из нее могут исключаться целые участки трубопровода, имеющие ∪ − образную форму. Это случается всякий раз, когда зеркало жидкости сравнивается по высоте с лежащей по ходу движения местной вершиной профиля. Если жидкость вытекает через малое отверстие из сосуда, площадь S(z) зеркала в котором известна в виде функции от его вертикальной отметки z , то время  − снижения уровня жидкости от отметки z1 до отметки z2 (z* В частном случае, если сосуд, о котором идет речь, есть прямолинейный участок ТП: S(z)=S0=const, то  |
