Технологический расчет магистрального нефтепровода. ПР5_Эрькин_1. Расчёт магистрального трубопровода
![]()
|
![]() МИНИСТЕРСТВО науки и высшего ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ)
Практическая работа №5 по дисциплине Магистральные трубопроводы на тему «Расчёт магистрального трубопровода»
г. Владивосток 2021 г. Цель работы1. Определить диаметр трубопровода, выбрать насосное оборудование, рассчитать толщину стенки трубопровода, определить число нефтеперекачивающих станций (НПС); 2. Произвести расстановку НПС по трассе нефтепровода; 3. Рассчитать эксплуатационные режимы нефтепровода. Основными исходными данными для технологического расчета нефтепровода являются: • Годовая производительность трубопровода, Gr (млн.т/год); • Свойство транспортируемой нефти (плотность, вязкость, давление насыщенных паров и др.); • Сжатый профиль трассы нефтепровода; • Данные о температуре грунта на глубине заложения нефтепровода; • Характеристики труб и насосного оборудования; • Технико–экономические показатели сооружения и эксплуатации линейной части нефтепровода и нефтеперекачивающих станций. ЗадачаВыполнить расчет магистрального нефтепровода, предназначенного для работы в системе трубопроводов (𝑘НП = 1,05 поскольку прокладываем трубопровод параллельно с другими нефтепроводами, образующими систему) [2, п. 5.1.6] с годовой производительностью 𝐺г = 50,1 млн. т/год. Протяженность нефтепровода L = 1380 км, разность геодезических отметок составляет ∆𝑧 = 𝑧𝐾 − 𝑧𝐻 = 458–148 = 310 м. По нефтепроводу транспортируется нефть со свойствами 𝜌293 = 820 кг/ м3; ν273 = 39,5 мм2/с; ν293 = 7,8 мм2/с; расчетная температура перекачки составляет Тр = 275 К. Допустимое рабочее давление принять равным Рдоп = 5,5 МПа. Подобрать стандартный диаметр трубопровода и насосное оборудование. Рассчитать толщину стенки трубы. Определить потери напора при заданном объеме перекачки. Построить совмещенную характеристику нефтепровода и перекачивающих станций. Определить число перекачивающих станций и выполнить их расстановку на сжатом профиле трассы. Решение1. Расчетные значения плотности и вязкости перекачиваемой нефти Расчетная плотность определяется по следующей формуле:
где ρТ, ρ293 – плотность нефти при заданной температуре и 293⁰К соответственно, кг/м3; ζ— температурная поправка, кг/(м3∙К). Сначала вычисляем значение температурной поправки по формуле (2): ζ= 1,825 — 0,001315 ∙ 820 = 0,7467 кг/(м3 ∙ К), затем расчетную плотность нефти по формуле (1): ρ𝑇 = 820 + 0,7467 ∙ (293 — 275) = 833,44 кг/м3. Расчетную кинематическую вязкость нефти определяем по формуле Вальтера (ASTM):
где νT– кинематическая вязкость нефти, мм2/с; Aνи Bν– постоянные коэффициенты, определяемые по двум значениям вязкости ν1и ν2при двух температурах Т1и Т2; Т– расчетная температура, К. Aνи Bνопределяются по формулам:
После несложных преобразований формулу (3) можно привести к виду:
где AT – расчетный коэффициент, равный:
![]() В соответствии с расчетной часовой производительностью выбираем насосы: магистральный насос НМ 7000–210 и два соединенных параллельно подпорных насоса НПВ 3600–90, поскольку одного подпорного насоса недостаточно для обеспечения требуемой производительности, при этом напор, развиваемый насосами, не суммируется. Задаваясь наибольшими значениями диаметров рабочих колес D2, определим напоры, развиваемые насосами при расчетной производительности перекачки. Для этого воспользуемся уравнением напорной характеристики насоса (коэффициенты аи bприведены в таблице 1) [3, приложение Е и Ж, с. 780]:
где аи b – постоянные коэффициенты; Q– расчетная подача, определяемая формуле (8). Таблица 1 – Коэффициенты Q– Hхарактеристики нефтяных насосов
Напор магистрального насоса (D2 = 490 мм) по формуле (9) составит: ![]() Напор для подпорных насосов (D2 = 610 мм) для половины расхода (из схемы параллельного подключения, расход делится на число параллельно работающих насосов) по аналогичной формуле (9): ![]() По значениям напоров вычисляется рабочее давление (МПа):
где ![]() g – ускорение свободного падения; ![]() ![]() ![]() ![]() Насосы с номинальной подачей от 500 м3/ч и более соединяются последовательно по схеме – три работающих плюс один резервный. Поэтому при вычислении рабочего давления примем, что число работающих магистральных насосов на НПС ![]() ![]() Условие (10) не выполняется ( ![]() Таблица 2 – Коэффициенты Q– Hхарактеристики нефтяных насосов
Таким образом, напор на магистральном насосе составит: ![]() В результате рабочее давление составит по формуле (10): ![]() Условие (10) выполняется ( ![]()
где ![]() ![]() Подставив значения в формулу (11), получим: ![]() |