практическая работа. Технологический расчет магистрального нефтепровода
![]()
|
Практическая работа №2 Тема: Технологический расчет магистрального нефтепровода Цель: Определить толщину стенки нефтепровода, сделать гидравлический расчет, подобрать насосно-силовое оборудование, определить число насосных станций, расставить их по трассе нефтепровода и сделать аналитическую проверку работы НПС. ЗаданиеЗадачи расчета: определение оптимальных параметров трубопровода: диаметра трубопровода, толщины стенки трубопровода; определение числа нефтеперекачивающих станций; расстановка нефтеперекачивающих станций по трассе нефтепровода. Исходные данные: Годовая пропускная способность: GГ=34,3 млн. т /год; Протяженность трассы: L=1015 км; Высотные отметки: начальная: zН=176 м; конечная: zК=223 м; Расчетная температура нефти tР=1,9°С; Плотность нефти при температуре 293°К: r293=843 кг/м3; Кинематическая вязкость нефти: при 273°К: n273=33,2 мм2/с; при 293°К: n293=6,1 мм2/с; Коэффициент неравномерности перекачки: kНП=1,155; Допустимое рабочее давление: Pдоп=6,3877 МПа; Расчетное число рабочих дней магистрального нефтепровода: NР=350 суток 1 определение оптимальных параметров трубопроводаРасчетные плотность и вязкость нефти При средней температуре Т=ТР вычисляются значения плотности и вязкости нефти. Расчетная плотность при температуре Т=ТР:
где r293 – плотность нефти при 293°К. Температурная поправка:
![]() ![]() ![]() Расчетная кинематическая вязкость определяется по формуле Вальтера (ASTM), которая используется в последующих расчетах:
где ![]() ![]()
![]() ![]() Расчетная часовая производительность и выбор насосов При расчетном числе рабочих дней магистрального нефтепровода NР=350 суток определяется часовой расход нефти:
где r – расчетная плотность нефти; ![]() ![]() По значению ![]() ![]() ![]() Количество работающих магистральных насосов типа НМ5000-210 ![]()
![]()
![]() По рассчитанным напорным характеристикам вычисляется рабочее давление:
где g – ускорение свободного падения, м2/с; ![]() Рабочее давление не должно превышать допустимого рабочего давления:
![]() Определение диаметра и толщины стенки трубопровода Ориентировочный внутренний диаметр:
г ![]() де wo – рекомендуемая ориентировочная скорость перекачки, определяемая из графика (рис. 1.) Рисунок 1 – Зависимость рекомендуемой скорости перекачки от плановой производительности нефтепровода При Qч=5034,66 м3/ч принимаем wo ≈2,1 м/с. ![]() По значению Do принимаем ближайший стандартный наружный диаметр Dн=1220 мм. Выбираем марку стали 12Г2С5: ![]() Определим расчетное сопротивление металла трубы:
где ![]() mу – коэффициент условий работы, mу=0,99; k1 – коэффициент надежности по материалу; kн – коэффициент надежности по назначению, kН=1,155. ![]() Определим расчетное значение толщины стенки трубопровода:
где np – коэффициент надежности по нагрузке; np=1,1. ![]() Данное значение толщины стенки трубопровода dо округляется до стандартной величины d из рассматриваемого сортамента труб. Примем δ=13 мм. Определим внутренний диаметр трубопровода:
![]() Гидравлический расчет нефтепровода и определение числа НПС Определим фактическую среднюю скорость течения нефти:
![]() Определим число Рейнольдса:
![]() Определим переходные числа Рейнольдса:
где ![]() ![]() ![]()
![]() ![]() ![]()
![]() Определим величину гидравлического уклона:
![]() Определим потери напора на трение:
![]() Определим суммарные потери напора в трубопроводе:
где ![]() ![]() NТ – число технологических участков (назначается согласно протяженности технологического участка в пределах 400…600 км), NТ=1; hост – остаточный напор в конце эксплуатационного участка, hост=30 м. ![]() На основании уравнения баланса напоров и значения суммарных потерь напора в трубопроводе, определим ориентировочное число перекачивающих станций:
![]() Определение числа НПС При округлении ориентировочного числа НПС в большую сторону (n=8) требуется расчет параметров циклической перекачки. В свою очередь, при округлении ориентировочного числа НПС в меньшую сторону (n=7) гидравлическое сопротивление трубопровода можно снизить прокладкой дополнительного лупинга. Определение длины лупинга Полагая, что диаметр лупинга и основной магистрали равны, режим течения в них одинаков, найдем значение длины лупинга lЛ.
где HСТ=mМ ![]() ![]() m – коэффициент формулы Лейбензона для режима течения, соответствующего расчетной подаче Q (для зоны смешанного трения m=0,1). ![]() ![]() ![]() Построение совмещенной Q-H характеристики трубопровода и НПС При округлении НПС в большую сторону (n=8), рассмотрим вариант циклической перекачки с различным числом работающих насосов на НПС. Построим совмещенную характеристику нефтепровода и НПС. Для этого выполним гидравлический расчет нефтепровода постоянного диаметра и оборудованного лупингом в диапазоне расходов от 3000 м3/ч до 6000 м3/ч. Произведем расчет для Q=4500 м3/ч. Определим фактическую среднюю скорость течения нефти по формуле (18): ![]() Определим число Рейнольдса по формуле (19): ![]() ![]() Определим величину гидравлического уклона: ![]() Определим потери напора на трение: ![]() Определим суммарные потери напора в трубопроводе без лупинга по формуле (25): ![]() Определим суммарные потери напора в трубопроводе с лупингом:
![]() Определим напоры подпорного и магистрального насосов: ![]() ![]() Определим напор, развиваемый 7 станциями с 3 включенными в работу магистральными насосами:
Определим напор, развиваемый 8 станциями с 3 включенными в работу магистральными насосами по формуле (29): ![]() Определим напор, развиваемый 8 станциями с 2 включенными в работу магистральными насосами: ![]() Проведем аналогичные расчеты для расходов в диапазоне от 2500 м3/ч до 3700 м3/ч и результаты запишем в таблицу 1. Таблица 1 – Результаты расчета характеристик трубопровода и перекачивающих станций
Графически совмещенная характеристика нефтепровода и нефтеперекачивающих станции приведена на рисунке 2. ![]() Рисунок 2 – Совмещенная характеристика нефтепровода и нефтеперекачивающих станций Точка пересечения А характеристики нефтепровода с лупингом длиной lл и нефтеперекачивающих станций (n=7) подтверждает правильность определения длины лупинга, так как Qч≈Qпл=5075м3/ч. Расчет параметров циклической перекачки При округлении числа НПС в большую сторону (n=8) рассчитаем параметры циклической перекачки. Из совмещенной характеристики трубопровода и нефтеперекачивающих станций (n=8, mМ =3; рабочая точка A2) определим значение расхода Q2=5290 м3/ч. Если на каждой НПС отключить по одному насосу (n=8, mМ=2), то рабочая точка совмещенной характеристики переместится в положение A1 и нефтепровод будет работать с производительностью Q1=4360 м3/ч Так как выполняется условие Q1 2, по формуле рассчитаем время работы нефтепровода на режимах, соответствующих расходам Q1 и Q2, через систему уравнений: |