 .
При округлении числа НПС в большую сторону рассчитаем параметры циклической перекачки. Из совмещенной характеристики трубопровода и нефтеперекачивающей станции при n=10, m=3 рабочая точка переместиться в точку М2, а расход соответствует Q2=5708 . Если на каждой НПС отключить по одному насосу n=10, m=2, то рабочая точка переместиться в точку М1, а нефтепровод будет работать с производительностью Q1=4965 .
Так как выполняется условие Q1
6. Расстановка станций по трассе магистрального нефтепровода
Рассмотрим расстановку станций на местности исходя из максимальной производительности нефтепровода при n=10 и Q2=5708 . Количество НПС на первом эксплуатационном участке примем равным 5 и на втором – 5.
Гидравлический уклон при максимальной производительности составляет i=0,00457.
Напоры развиваемые подпорными и магистральными насосами при максимальной подаче Q2 равны
 ,
Расчетный напор станции составит:
 м.
Построим гидравлический треугольник. За горизонтальный катет примем отрезок ab, равный l=100 км, который отложим в масштабе длин. Вертикальный катет ac равен  м и отложим его в масштабе высот. Гипотенуза треугольника bc и есть положение линии гидравлического уклона в принятых масштабах построений.
Результаты расстановки станций приведены в таблице 2.
Таблица 2 – расчетные значения высотных отметок НПС и длин линейных участков нефтепровода.
Нефтеперекачивающая
станция
|
Высотная отметка zi, м
|
Расстояние от начала нефтепровода, км
|
Длина линейного участка li, км
|
ГНПС-1
|
195,94
|
0
|
90
|
НПС-2
|
194,20
|
90
|
89
|
НПС-3
|
192,90
|
179
|
88
|
НПС-4
|
192,74
|
267
|
87,5
|
НПС-5
|
193,51
|
354,5
|
98
|
НПС-6
|
194,23
|
452,5
|
86,5
|
НПС-7
|
194,33
|
539
|
87,5
|
НПС-8
|
194,29
|
626,5
|
90
|
НПС-9
|
194,33
|
716,5
|
89,5
|
НПС-10
|
193,9
|
806
|
94
|
КП
|
190,65
|
900
|
-
|
7. Расчет эксплуатационных режимов магистрального нефтепровода
Графический метод
Рассмотрим режимы работы магистрального нефтепровода на первом эксплуатационном участке протяженностью 452,5 км.
Построим суммарную совмещенную характеристику линейных участков нефтепровода и НПС. Задаваясь расходами от 1000 до 6000 , определяем режимы течения нефти и рассчитываем потери напора на отдельных двух участках нефтепровода.
Найдем напоры подпорного и магистральных насосов. Результаты расчетов приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Результаты гидравлического расчета участков нефтепровода и напорных характеристик насосов.
Расход Q, м³/ч
|
1000
|
2000
|
3000
|
4000
|
5000
|
6000
|
Скорость течения v, м/с
|
0,35
|
0,71
|
1,06
|
1,41
|
1,77
|
2,12
|
Число Ренольдса Re
|
7403,215
|
14806,43
|
22209,64
|
29612,86
|
37016,07
|
44419,29
|
Коэффициент гидравлического сопротивления
|
0,0341
|
0,0287
|
0,0259
|
0,0241
|
0,0228
|
0,0218
|
Гидравлический уклон
|
0,00022
|
0,00073
|
0,00148
|
0,00245
|
0,00362
|
0,00498
|
Напор магистрального насоса, Нмн, м
|
225,1
|
216,7
|
202,6
|
182,9
|
157,7
|
126,7
|
Напор подпорного насоса, Нпн, м
|
119,7
|
116,7
|
111,7
|
104,7
|
95,7
|
84,7
|
Потери напора на участке Н, м
|
1-участок
|
18,1
|
65,1
|
134,2
|
223,2
|
330,7
|
455,6
|
2-участок
|
38,25
|
131,72
|
269,15
|
446,13
|
659,88
|
908,37
|
3 участок
|
58,83009
|
198,258
|
403,245
|
667,237
|
986,066
|
1356,727
|
4 участок
|
79,09205
|
264,213
|
536,377
|
886,883
|
1310,198
|
1802,330
|
5 участок
|
140,6938
|
376,991
|
724,393
|
1171,795
|
1712,134
|
2340,314
|
Напор развиваемый насосами,
Н=Нпн+ kмнHмн
|
Kмн=0
|
119,7
|
116,7
|
111,7
|
104,7
|
95,7
|
84,7
|
kмн=1
|
344,8
|
333,4
|
314,3
|
287,6
|
253,4
|
211,4
|
kмн=2
|
569,9
|
550,0
|
516,9
|
470,6
|
411,0
|
338,2
|
kмн=3
|
795,0
|
766,7
|
719,5
|
653,5
|
568,7
|
464,9
|
kмн=4
|
1020,1
|
983,3
|
922,1
|
836,5
|
726,3
|
591,7
|
kмн=5
|
1245,2
|
1200,0
|
1124,8
|
1019,4
|
884,0
|
718,4
|
kмн=6
|
1470,2
|
1416,7
|
1327,4
|
1202,3
|
1041,6
|
845,1
|
kмн=7
|
1695,33
|
1633,32
|
1529,97
|
1385,28
|
1199,25
|
971,88
|
kмн=8
|
1920,42
|
1849,98
|
1732,58
|
1568,22
|
1356,9
|
1098,62
|
kмн=9
|
2145,51
|
2066,64
|
1935,19
|
1751,16
|
1514,55
|
1225,36
|
kмн=10
|
2370,6
|
2283,3
|
2137,8
|
1934,1
|
1672,2
|
1352,1
|
kмн=11
|
2595,69
|
2499,96
|
2340,41
|
2117,04
|
1829,85
|
1478,84
|
kмн=12
|
2820,78
|
2716,62
|
2543,02
|
2299,98
|
1987,5
|
1605,58
|
kмн=13
|
3045,87
|
2933,28
|
2745,63
|
2482,92
|
2145,15
|
1732,32
|
kмн=14
|
3270,96
|
3149,94
|
2948,24
|
2665,86
|
2302,8
|
1859,06
|
kмн=15
|
3496,05
|
3366,6
|
3150,85
|
2848,8
|
2460,45
|
1985,8
|
Совмещенная характеристика участков нефтепровода и характеристика НПС показана в приложении 2.
Из совмещенной характеристики (приложение 2) найдем значения подпоров на входе и напоров на выходе каждой НПС. Для первого режима, соответствующего трем работающим магистральным насосам на каждой НПС (режим 3-3-3-3-3), производительность перекачки определяется пересечение характеристики нефтепровода 2 и суммарной характеристики НПС при kм=15, и соответствует значению Q=5708. Подпор на головной НПС-1 равен отрезку ab, а напор на ее выходе равен отрезку ad. Чтобы найти подпор на входе НПС-2, нужно определить разность отрезков ad и ac, то есть из напора на выходе ГНПС-1 вычесть потери напора на первом участке. Величины отрезков, соответствующих подпорам и напорам НПС приведены в таблице 4.
Таблица 4 – Напоры и подпоры нефтеперекачивающих станций на режиме 3-3.
Нефтеперекачивающая станция
|
Количество работающих магистральных насосов
|
Обозначение отрезка
|
подпор на входе НПС
|
напор на выходе НПС
|
ГНПС-1
|
3
|
90,5
|
500
|
НПС-2
|
3
|
83,3
|
496
|
НПС-3
|
3
|
85
|
492
|
НПС-4
|
3
|
81
|
496
|
НПС-5
|
3
|
81,3
|
495
|
Численный метод
Рассмотрим режим перекачки с тремя работающими магистральными насосами на каждой НПС (режим 3-3-3-3-3). Производительность нефтепровода на этом режиме определим из решения уравнения 3.7.1.
Определяем максимально допустимый напор на выходе из насосных станций по формуле 3.7.6:
и допустимый кавитационный запас на входе в основные насосы по формуле (3.7.7):
С учетом потерь напора в обвязке насосных станций примем:
По формуле (3.7.3) определяем напор, развиваемый основными магистральными насосами головной нефтеперекачивающей станции:
 м.
Напор на выходе ГНПС-1 определяем по формуле:
По формуле (3.7.4) определяем подпор на входе НПС-2:
Определяем напор на выходе НПС-2:
 м.
Определяем подпор на входе НПС-3:
Определяем напор на выходе НПС-3:
 м.
Определяем подпор на входе НПС-4:
Определяем напор на выходе НПС-4:
 м.
Определяем подпор на входе НПС-5:
Определяем напор на выходе НПС-5:
 м.
В таблице 5 приведены результаты расчетов подпоров и напоров нефтеперекачивающих станций при различном количестве работающих насосов и их комбинациях.
Таблица 5 – Напоры подпоры нефтеперекачивающих станций при различных числах работающих насосов и комбинаций их включения.
№
Реж.
|
Число насосов
|
Комбинация включения
|
Расход
|
ГНПС1
|
НПС-1
|
НПС-3
|
НПС-4
|
НПС-5
|
Еуд,
|
Нпн1, м
|
Ннпс1, м
|
Нпн2, м
|
Ннпс2, м
|
Нпн3, м
|
Ннпс3, м
|
Нпн4, м
|
Ннпс4, м
|
Нпн5, м
|
Ннпс5, м
|
кВт/ч
|
1
|
15
|
3
|
3
|
3
|
3
|
3
|
5708
|
88,1
|
497,2
|
79,8
|
488,8
|
75,6
|
484,7
|
75,0
|
484,0
|
75,8
|
484,8
|
5,207
|
2
|
14
|
3
|
3
|
3
|
3
|
2
|
5573
|
89,6
|
511,5
|
111,3
|
533,2
|
137,0
|
558,9
|
166,0
|
587,9
|
196,4
|
477,6
|
5,053
|
3
|
|
3
|
3
|
3
|
2
|
3
|
5573
|
89,6
|
511,5
|
111,3
|
533,2
|
137,0
|
558,9
|
166,0
|
447,3
|
55,7
|
477,6
|
5,053
|
4
|
|
3
|
3
|
2
|
3
|
3
|
5573
|
89,6
|
511,5
|
111,3
|
533,2
|
137,0
|
418,3
|
25,4
|
447,3
|
55,7
|
477,6
|
|
5
|
|
3
|
2
|
3
|
3
|
3
|
5573
|
89,6
|
511,5
|
111,3
|
392,6
|
-3,6
|
418,3
|
25,4
|
447,3
|
55,7
|
477,6
|
|
6
|
|
2
|
3
|
3
|
3
|
3
|
5573
|
89,6
|
370,9
|
-29,3
|
392,6
|
-3,6
|
418,3
|
25,4
|
447,3
|
55,7
|
477,6
|
|
7
|
13
|
3
|
3
|
3
|
3
|
1
|
5439
|
91,1
|
525,4
|
142,0
|
576,3
|
196,7
|
631,0
|
254,6
|
688,9
|
313,6
|
458,4
|
4,876
|
8
|
|
3
|
3
|
3
|
1
|
3
|
5439
|
91,1
|
525,4
|
142,0
|
576,3
|
196,7
|
631,0
|
254,6
|
399,3
|
24,1
|
458,4
|
4,876
|
9
|
|
3
|
3
|
1
|
3
|
3
|
5439
|
91,1
|
525,4
|
142,0
|
576,3
|
196,7
|
341,5
|
-35,0
|
399,3
|
24,1
|
458,4
|
|
10
|
|
3
|
1
|
3
|
3
|
3
|
5439
|
91,1
|
525,4
|
142,0
|
286,8
|
-92,8
|
341,5
|
-35,0
|
399,3
|
24,1
|
458,4
|
|
11
|
|
1
|
3
|
3
|
3
|
3
|
5439
|
91,1
|
235,9
|
-147,6
|
286,8
|
-92,8
|
341,5
|
-35,0
|
399,3
|
24,1
|
458,4
|
|
12
|
12
|
3
|
3
|
3
|
2
|
1
|
5280
|
92,8
|
541,5
|
177,6
|
626,2
|
265,9
|
714,6
|
357,2
|
656,3
|
300,0
|
449,6
|
4,706
|
13
|
|
3
|
3
|
2
|
1
|
3
|
5280
|
92,8
|
541,5
|
177,6
|
626,2
|
265,9
|
565,0
|
207,6
|
357,2
|
0,9
|
449,6
|
|
14
|
|
3
|
2
|
1
|
3
|
3
|
5280
|
92,8
|
541,5
|
177,6
|
476,7
|
116,3
|
265,9
|
-91,5
|
357,2
|
0,9
|
449,6
|
|
15
|
|
2
|
1
|
3
|
3
|
3
|
5280
|
92,8
|
391,9
|
28,0
|
177,6
|
-182,8
|
265,9
|
-91,5
|
357,2
|
0,9
|
449,6
|
|
16
|
11
|
3
|
3
|
3
|
1
|
1
|
5121
|
94,5
|
557,1
|
212,2
|
674,8
|
333,3
|
796,0
|
457,2
|
611,4
|
273,6
|
427,8
|
|
17
|
|
3
|
3
|
1
|
1
|
3
|
5121
|
94,5
|
557,1
|
212,2
|
674,8
|
333,3
|
487,5
|
148,8
|
303,0
|
-34,8
|
427,8
|
|
18
|
|
3
|
1
|
1
|
3
|
3
|
5121
|
94,5
|
557,1
|
212,2
|
366,4
|
24,9
|
179,1
|
-159,7
|
303,0
|
-34,8
|
427,8
|
|
19
|
|
1
|
1
|
3
|
3
|
3
|
5121
|
94,5
|
248,7
|
-96,2
|
58,0
|
-283,5
|
179,1
|
-159,7
|
303,0
|
-34,8
|
427,8
|
|
20
|
10
|
3
|
2
|
2
|
2
|
1
|
4951
|
96,2
|
573,2
|
248,2
|
566,3
|
244,4
|
562,5
|
243,2
|
561,2
|
242,7
|
401,8
|
4,303
|
21
|
|
2
|
2
|
2
|
1
|
3
|
4951
|
96,2
|
414,2
|
89,2
|
407,3
|
85,4
|
403,5
|
84,1
|
243,2
|
-75,3
|
401,8
|
|
22
|
|
2
|
2
|
1
|
3
|
2
|
4951
|
96,2
|
414,2
|
89,2
|
407,3
|
85,4
|
244,4
|
-74,9
|
402,2
|
83,7
|
401,8
|
|
23
|
|
2
|
1
|
3
|
2
|
2
|
4951
|
96,2
|
414,2
|
89,2
|
248,2
|
-73,6
|
403,5
|
84,1
|
402,2
|
83,7
|
401,8
|
|
24
|
|
2
|
2
|
2
|
2
|
2
|
4951
|
96,2
|
414,2
|
89,2
|
407,3
|
85,4
|
403,5
|
84,1
|
402,2
|
83,7
|
401,8
|
4,303
|
25
|
9
|
3
|
3
|
1
|
1
|
1
|
4756
|
98,1
|
591,1
|
288,3
|
781,3
|
481,4
|
645,7
|
348,1
|
512,4
|
215,6
|
379,9
|
4,091
|
26
|
|
1
|
3
|
3
|
1
|
1
|
4756
|
98,1
|
262,4
|
-40,4
|
452,6
|
152,7
|
645,7
|
348,1
|
512,4
|
215,6
|
379,9
|
|
27
|
|
1
|
1
|
3
|
3
|
1
|
4756
|
98,1
|
262,4
|
-40,4
|
123,9
|
-176,0
|
317,1
|
19,4
|
512,4
|
215,6
|
379,9
|
|
28
|
|
1
|
1
|
1
|
3
|
3
|
4756
|
98,1
|
262,4
|
-40,4
|
123,9
|
-176,0
|
-11,6
|
-309,3
|
183,8
|
-113,1
|
379,9
|
|
29
|
8
|
2
|
2
|
2
|
1
|
1
|
4548
|
100,0
|
439,6
|
159,7
|
499,2
|
222,0
|
561,6
|
286,3
|
456,1
|
181,5
|
351,3
|
3,859
|
30
|
|
1
|
1
|
2
|
2
|
2
|
4548
|
100,0
|
269,8
|
-10,1
|
159,7
|
-117,5
|
222,0
|
-53,2
|
286,3
|
11,8
|
351,3
|
|
31
|
|
1
|
2
|
2
|
2
|
1
|
4548
|
100,0
|
269,8
|
-10,1
|
329,4
|
52,2
|
391,8
|
116,6
|
456,1
|
181,5
|
351,3
|
|
32
|
|
1
|
2
|
1
|
2
|
2
|
4548
|
100,0
|
269,8
|
-10,1
|
329,4
|
52,2
|
222,0
|
-53,2
|
286,3
|
11,8
|
351,3
|
|
33
|
|
2
|
1
|
2
|
2
|
1
|
4548
|
100,0
|
439,6
|
159,7
|
329,4
|
52,2
|
391,8
|
116,6
|
456,1
|
181,5
|
351,3
|
3,859
|
34
|
7
|
2
|
2
|
2
|
1
|
0
|
4292
|
102,3
|
454,6
|
201,8
|
554,1
|
303,7
|
656,0
|
407,3
|
583,5
|
335,3
|
335,3
|
3,635
|
35
|
|
1
|
2
|
2
|
2
|
0
|
4292
|
102,3
|
278,4
|
25,7
|
377,9
|
127,6
|
479,9
|
231,2
|
583,5
|
335,3
|
335,3
|
3,635
|
36
|
|
2
|
2
|
1
|
0
|
2
|
4292
|
102,3
|
454,6
|
201,8
|
554,1
|
303,7
|
479,9
|
231,2
|
231,2
|
-17,0
|
335,3
|
|
37
|
|
2
|
2
|
0
|
1
|
2
|
4292
|
102,3
|
454,6
|
201,8
|
554,1
|
303,7
|
303,7
|
55,0
|
231,2
|
-17,0
|
335,3
|
|
38
|
6
|
2
|
1
|
1
|
1
|
1
|
4036
|
104,4
|
468,7
|
241,9
|
424,0
|
199,3
|
381,5
|
158,2
|
340,3
|
117,4
|
299,5
|
3,368
|
39
|
|
1
|
1
|
1
|
1
|
2
|
4036
|
104,4
|
286,5
|
59,8
|
241,9
|
17,2
|
199,3
|
-24,0
|
158,2
|
-64,8
|
299,5
|
|
40
|
|
1
|
1
|
1
|
2
|
1
|
4036
|
104,4
|
286,5
|
59,8
|
241,9
|
17,2
|
199,3
|
-24,0
|
340,3
|
117,4
|
299,5
|
|
41
|
|
1
|
1
|
2
|
1
|
1
|
4036
|
104,4
|
286,5
|
59,8
|
241,9
|
17,2
|
381,5
|
158,2
|
340,3
|
117,4
|
299,5
|
|
42
|
|
1
|
2
|
1
|
1
|
1
|
4036
|
104,4
|
286,5
|
59,8
|
424,0
|
199,3
|
381,5
|
158,2
|
340,3
|
117,4
|
299,5
|
3,368
|
43
|
5
|
1
|
1
|
1
|
1
|
1
|
3732
|
106,8
|
295,5
|
98,0
|
286,8
|
91,0
|
279,8
|
85,1
|
273,9
|
79,4
|
268,2
|
3,092
|
44
|
|
2
|
1
|
1
|
1
|
0
|
3732
|
106,8
|
484,3
|
286,8
|
475,5
|
279,8
|
468,6
|
273,9
|
462,7
|
268,2
|
268,2
|
3,092
|
45
|
|
1
|
2
|
1
|
0
|
1
|
3732
|
106,8
|
295,5
|
98,0
|
475,5
|
279,8
|
468,6
|
273,9
|
273,9
|
79,4
|
268,2
|
3,092
|
46
|
|
1
|
1
|
2
|
1
|
0
|
3732
|
106,8
|
295,5
|
98,0
|
286,8
|
91,0
|
468,6
|
273,9
|
462,7
|
268,2
|
268,2
|
3,092
|
47
|
|
2
|
1
|
0
|
1
|
1
|
3732
|
106,8
|
484,3
|
286,8
|
475,5
|
279,8
|
279,8
|
85,1
|
273,9
|
79,4
|
268,2
|
3,092
|
48
|
4
|
2
|
1
|
1
|
0
|
0
|
3390
|
109,2
|
500,4
|
333,8
|
529,4
|
364,1
|
559,7
|
395,2
|
395,2
|
230,7
|
230,7
|
2,786
|
49
|
|
1
|
2
|
1
|
0
|
0
|
3390
|
109,2
|
304,8
|
138,1
|
529,4
|
364,1
|
559,7
|
395,2
|
395,2
|
230,7
|
230,7
|
2,786
|
50
|
|
1
|
1
|
2
|
0
|
0
|
3390
|
109,2
|
304,8
|
138,1
|
333,8
|
168,5
|
559,7
|
395,2
|
395,2
|
230,7
|
230,7
|
2,786
|
51
|
3
|
1
|
1
|
0
|
1
|
0
|
3000
|
111,7
|
314,3
|
180,1
|
382,7
|
249,5
|
249,5
|
116,7
|
319,3
|
186,4
|
186,4
|
2,440
|
52
|
|
1
|
1
|
1
|
0
|
0
|
3000
|
111,7
|
314,3
|
180,1
|
382,7
|
249,5
|
452,1
|
319,3
|
319,3
|
186,4
|
186,4
|
2,440
|
53
|
|
2
|
1
|
0
|
0
|
0
|
3000
|
111,7
|
516,9
|
382,7
|
585,3
|
452,1
|
452,1
|
319,3
|
319,3
|
186,4
|
186,4
|
2,440
|
54
|
|
1
|
2
|
0
|
0
|
0
|
3000
|
111,7
|
314,3
|
180,1
|
585,3
|
452,1
|
452,1
|
319,3
|
319,3
|
186,4
|
186,4
|
2,440
|
55
|
|
2
|
0
|
1
|
0
|
0
|
3000
|
111,7
|
516,9
|
382,7
|
382,7
|
249,5
|
452,1
|
319,3
|
319,3
|
186,4
|
186,4
|
2,440
|
56
|
2
|
2
|
0
|
0
|
0
|
0
|
2500
|
114,5
|
535,1
|
438,0
|
438,0
|
341,6
|
341,6
|
245,1
|
245,1
|
148,3
|
148,3
|
2,069
|
57
|
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
2500
|
114,5
|
324,8
|
227,7
|
438,0
|
341,6
|
341,6
|
245,1
|
245,1
|
148,3
|
148,3
|
2,069
|
58
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
1841
|
117,3
|
335,7
|
279,6
|
279,6
|
223,7
|
223,7
|
167,2
|
167,2
|
110,2
|
110,2
|
1,645
|
Выделенные режимы работы нефтепровода в пределах первого эксплуатационного участка, для которых условия (3.7.6) и (3.7.7) выполняются.
8. Выбор рациональных режимов эксплуатации магистрального нефтепровода
Подпорные насосы укомплектованы асинхронными электродвигателями ВАОВ800L-4У1, мощностью 2000 кВт, а магистральные насосы – синхронными электродвигателями СДТП3150-2УХЛ 4, мощностью 3150 кВт. Для возможных режимов перекачки определим значения удельных энергозатрат. В качестве примера рассмотрим один из режимов перекачки, например, режим №1 (3-3-3-3-3) с производительностью 5708 |
Скачать 238.55 Kb.