Технологический расчет нефтепровода. Задача Выполнить расчет магистрального нефтепровода, предназначенного для работы в системе трубопроводов

• Название: Задача Выполнить расчет магистрального нефтепровода, предназначенного для работы в системе трубопроводов
• Анкор: Технологический расчет нефтепровода
• Дата: 30.11.2021
• Размер: 132.31 Kb.
• Имя файла: Технологический расчет нефтепровода.docx
• Тип: Задача; #286329
• страница: 1 из 3

Цель работы

1. Определить диаметр трубопровода, выбрать насосное оборудование, рассчитать толщину стенки трубопровода, определить число нефтеперекачивающих станций (НПС);

2. 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.

Задача

Выполнить расчет магистрального нефтепровода, предназначенного для работы в системе трубопроводов (𝑘_НП = 1,05 поскольку прокладываем трубопровод параллельно с другими нефтепроводами, образующими систему) [2, п. 5.1.6] с годовой производительностью 𝐺_г = 50,1 млн. т/год. Протяженность нефтепровода L = 1380 км, разность геодезических отметок составляет ∆𝑧 = 𝑧_𝐾 − 𝑧_𝐻 = 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 Т_р = 275 К. Допустимое рабочее давление принять равным Р_доп = 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.

Решение

1. Расчетные значения плотности и вязкости перекачиваемой нефти

Расчетная плотность определяется по следующей формуле:

	(1)
	(2)

где ρ_Т, ρ₂₉₃ – плотность нефти при заданной температуре и 293^⁰К 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):

ρ_𝑇 = 820 + 0,7467 ∙ (293 — 275) = 833,44 кг/м³.

Расчетную кинематическую вязкость нефти определяем по формуле Вальтера (ASTM):

(3)

где ν_T– кинематическая вязкость нефти, мм²/с;

A_νи B_ν– постоянные коэффициенты, определяемые по двум значениям вязкости ν₁и ν₂при двух температурах Т₁и Т₂;

Т– расчетная температура, К.

A_νи B_νопределяются по формулам:

	(4)
	(5)

После несложных преобразований формулу (3) можно привести к виду:

𝜈𝑇 = 10𝐴𝑇 — 0,8

(6)

где A_T – расчетный коэффициент, равный:

	(7)
По известным значениям вязкости определяем коэффициенты Aν и Bν по формулам (4 и 5): Объединив формулы (6) и (7) получим, что расчетная вязкость равна:
2. Выбор насосного оборудования НПС и расчёт рабочего давления Расчетная часовая производительность нефтепровода (м3/ч) при ρΤ определяется по формуле: (8) где Np – число рабочих дней в году; ρT – расчетная плотность, кг/м3; kHП – коэффициент неравномерности перекачки; GГ – годовая (массовая) производительность нефтепровода, млн т/год. Расчетное число рабочих дней магистрального нефтепровода Npопределяется с учетом затрат времени на техническое обслуживание, ремонт и ликвидацию повреждений (около 15 дней) и принимается равным Np= 350 суток в течение года. Тогда по формуле (8) получим, что:

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]:

ℎ = а — 𝑏 ∙ 𝑄2,

(9)

где аи b – постоянные коэффициенты;

Q– расчетная подача, определяемая формуле (8).

Таблица 1 – Коэффициенты Q– Hхарактеристики нефтяных насосов

Марка насоса	Диаметр рабочего колеса D2, мм	Коэффициенты Q— Hхарактеристики нефтяных насоса
		По формуле (9)
НМ 7000–210	490	а= 323,3 м; b= 1,4795∙10–6 ч2/м5.
НПВ 3600–90	610	а= 126,1 м; b= 2,804∙10–6 ч2/м5.

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):

(10)

где – расчетная плотность, кг/м3;

g – ускорение свободного падения;

– напоры развиваемые подпорными и магистральными насосами при расчетной подаче, м;

– число магистральных насосов на НПС;

– допустимое рабочее давление, согласно условию равно .

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 . По формуле (10):



Условие (10) не выполняется ( ), следовательно, необходимо уменьшить диаметр рабочего колеса магистрального насоса. Значения коэффициентов Q – H представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Коэффициенты Q– Hхарактеристики нефтяных насосов

Марка насоса	Диаметр рабочего колеса D2, мм	Коэффициенты Q— Hхарактеристики нефтяных насоса
		По формуле (9)
НМ 7000–210	475	а= 295,1 м; b= 1,8752∙10–6 ч2/м5.

Таким образом, напор на магистральном насосе составит:



В результате рабочее давление составит по формуле (10):



Условие (10) выполняется ( , следовательно, расчетный напор НПС находится по формуле:

(11)

где – число магистральных насосов;

– напор НМ 7000–210, м.

Подставив значения в формулу (11), получим: