Диссертация (1172964), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Разработан автором в составе коллектива научно-исследовательской лаборатории нефтегазовой гидродинамики РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина. Согласован Управлением стандартизации Госстрандарта Российской Федерации (письмо от 29.07.2003 г. № 22063/2583). Принят и введен в действие Приказом ОАО «АК «Транснефтепродукт»от 27.07.2004 №55. «Компьютерный практикум по трубопроводному транспорту нефти, нефтепродуктов и газа» [34, 35]. Практикум позволяет выполнять численные эксперименты по моделированию технологических процессов в трубопроводах и предназначен, в первую очередь, для обучения студентов технических ВУЗов и факультетов нефтегазового профиля.
Компьютерный практикум внедрен в учебный процессследующих нефтегазовых ВУЗов:1. Альметьевский государственный нефтяной институт;2. Архангельский государственный технический университет (сегодня – Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова);3. Дальневосточный государственный университет путей сообщения;4. Камский институт гуманитарных и инженерных технологий;5. Московский государственный открытый университет (сегодня входит в состав Московского политехнического университета);6. Пермский государственный технический университет (сегодня – Пермский национальный исследовательский политехнический университет);7.
Полоцкий государственный университет;8. Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имениИ. М. Губкина;139. Самарский государственный технический университет;10. Санкт-Петербургский горный институт имени Г. В. Плеханова;11. Удмуртский государственный университет;12. Уфимский государственный нефтяной технический университет.Научные результаты диссертации также вошли (с соответствующими ссылками об авторстве соискателя) в несколько монографий и учебных пособий по трубопроводному транспорту нефти и нефтепродуктов, в т.
ч. в учебник для бакалавров нефтегазовых вузов «Проектирование и эксплуатация нефтепроводов» [64].По теме диссертации автором опубликовано 21 научная работа, в том числе 2научно-методических издания, руководящий документ, отраслевой стандарт, 15научных статей в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России.Структура и объем работыТекст диссертации состоит из шести глав, введения и заключения. Содержаниеработы изложено на 226 страницах текста, включает в себя 5 таблиц, 58 рисунков,список литературы из 125 наименований.БлагодарностиАвтор благодарит своего научного консультанта – профессора М. В. Лурье заплодотворное сотрудничество, ценные указания и советы.Также автор выражает благодарность коллективу кафедры проектирования иэксплуатации газонефтепроводов РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.
М. Губкина,на которой ей посчастливилось работать.14ГЛАВА 1. КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙТЕОРИИ И МЕТОДОВ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТАУСТАНОВИВШИХСЯ И ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ВТРУБОПРОВОДАХ ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ ЖИДКИХУГЛЕВОДОРОДОВИзлагаются основные теории и методы термогидравлического расчета установившихся (стационарных) процессов в магистральных трубопроводах, предназначенных для перекачки углеводородных жидкостей. Указаны их достоинства и недостатки. Указывается, что несмотря на изученность основных законов гидравликии разработанность методов расчета установившегося течения жидкости в простыхтрубах, в литературе практически отсутствуют эффективные алгоритмы расчетасистем гидравлически связанных участков магистральных трубопроводов, обладающих произвольным числом нефтеперекачивающих станций с конкретными гидравлическими характеристиками установленного на них оборудования, возможноимеющих участки параллельно проложенных труб (лупинги) или отводы для отбора и подкачки жидкости, участки с неполным заполнением сечения жидкостью(так называемые самотечные участки), положение которых заранее неизвестно иподлежит определению в процессе расчета, а также всевозможными технологическими ограничениями на минимальные и максимальные давления, скорости перекачки и т.п.Критическому анализу подверглись исследования гидравлических и массообменных процессов в трубопроводном транспорте нефтепродуктов, в так называемых многопродуктовых трубопроводах.
Указывается на невозможность применения теории последовательной перекачки для расчета перекачки по трубам многокомпонентных жидкостей, таких как, например, широкая фракция легких углеводородов. Отмечается отсутствие теории расчета многопродуктовых трубопроводовс путевыми отборами и подкачками.15Рассмотрено и подвержено критическому анализу положение дел в классической теории неустановившихся течений слабо сжимаемой жидкости в нефтепроводах.
Отмечается, что применение классической теории переходных процессов ограничено случаями, не приводящими к образованию или исчезновению в трубопроводе парогазовых полостей.Выполнен анализ состояния гидродинамических расчетов трубопроводов дляслучаев аварийных режимов их работы, связанных с аварийным отключениемнефтеперекачивающих агрегатов и нарушением целостности труб. Отмечается,что, несмотря на то, что переходный процесс в трубопроводе, происходящий попричине аварийного отключения нефтеперекачивающих агрегатов, в разные годыизучался многими исследователями, такими как, окончательный ответ на вопрос опродолжительности аварийного отключения агрегатов и о параметрах, от которыхзависит эта продолжительность, не получен.1.1.
Анализ состояния гидравлических расчетов установившихся режимовтранспортировки жидких углеводородовПриоритетный вклад в формирование методов гидродинамического расчетарежимов работы нефтепроводов в нашей стране принадлежит таким классикам отечественной науки как Н. Е. Жуковский, В. Г. Шухов, Л. С. Лейбензон, В. С. Яблонский и др.
Важный вклад в развитие трубопроводной гидромеханики внесли известные ученые московской школы: И. А. Чарный, В. И. Черникин, В. А. Юфин,М. В. Лурье, В. И. Марон, В. М. Агапкин, Б. Л. Кривошеин, М. Г. Сухарев и др., иученые уфимской школы: В. Ф. Новоселов, П. И. Тугунов, А. М. Шамазов,А. А. Коршак. Также методы гидродинамических расчетов трубопроводов получили развитие в трудах ученых других отечественных и зарубежных школ.Однако современный этап развития трубопроводов, как в России, так и за рубежом, характеризуется новыми проблемами, в т.
ч. гидродинамического характера. Сами трубопроводные системы неизмеримо усложнились по протяженности,16степени разветвленности, номенклатуре транспортируемых сред, по реологическим свойствам этих сред, по технологиям перекачки и, наконец, по уровню управления работой этих систем. Поэтому отрасль промышленности, эксплуатирующаятрубопроводные системы, требует от теории и методов расчета более полного иточного предсказания результатов этой эксплуатации.Основной задачей трубопроводного транспорта жидких углеводородов является перекачка из пункта А в пункт Б заданного количества продукта за фиксированный промежуток времени (обычно за год).
Поэтому, согласно руководящим документам [81], задание на проектирование содержит наименование начального иконечного пункта магистрального нефтепровода, его производительность вмлн. т/год, свойства перекачиваемого продукта. На основании этих данных подбирается диаметр трубопровода, выполняется расчет гидродинамического режимаего работы и подбирается насосное оборудование.Другая задача решается на этапе эксплуатации магистрального нефтепровода,когда характеристика его линейной части и конфигурация насосных станций уженеизменны. Теперь возникает необходимость в расчете возможных режимов работы нефтепровода, на основании которых составляются, так называемые, картырежимов.
При этом, вследствие дискретности характеристик насосных агрегатов,точное обеспечение заданной пропускной способности магистрального нефтепровода оказывается невозможным. Тогда зачастую прибегают к дросселированию«лишнего» давления, либо меняют характеристики насосов путем частотного регулирования, перепуска или путем обточки рабочих колес. Причем последнее мероприятие является вторжением в конструкцию агрегата, что не может не ухудшатьизносостойкости и КПД насоса. Встречаются многочисленные научные исследования [10, 14, 16, 19, 22], которые полностью посвящены выбору «оптимального»способа регулирования давления на нефтеперекачивающей станции с целью обеспечения заданного режима перекачки.В то же время, по убеждению автора настоящей работы, технологическиекарты и планы-графики работы, которые составляются для каждого магистраль-17ного нефте- и нефтепродуктопровода не должны содержать перепусков или дросселирования давления.
Эти мероприятия неизбежно ведут к увеличению энергопотребления трубопроводной системы, в то время как все трубопроводные компанииговорят об энергосбережении и повышении энергетической эффективности.Должна решаться обратная задача, задача по расчету пропускной способностиучастка при различных сочетаниях работающих на насосных станциях агрегатов.При этом необходимый план поставки нефти или нефтепродукта должен обеспечиваться сменой разных режимов перекачки.Все магистральные нефте- или нефтепродуктопроводы разбиты технологическиое участки, в начале и конце каждого из которых находится резервуарный парк.Технологический участок трубопровода – это 5-6 гидравлически связанных участков, разделенных промежуточными нефтеперекачивающими станциями (НПС).
Накаждой НПС установлено оборудование с конкретными гидравлическими характеристиками. На технологическом участке возможны участки параллельно проложенных труб (лупинги) или отводы для отбора и подкачки жидкости, участки с неполным заполнением сечения жидкостью (так называемые самотечные участки),положение которых заранее неизвестно и подлежит определению в процессе расчета. На участке трубопровода существуют технологические ограничения на минимальные и максимальные давления, скорость перекачки и т.п. Как зная характеристику технологического участка магистрального трубопровода, характеристику испособ подключения работающих на нем нефтеперекачивающих агрегатов, определить пропускную способность данного участка? Обобщенная теория метода решения такой задачи в специальной литературе отсутствует.Основным уравнением, используемым для расчета стационарных режимов работы жидких углеводородов, является уравнение Бернулли, дифференциальнаяформа которого имеет вид:+ ) = −.( ∙ (1.1)18Левая часть уравнения (1.1) представляет собой приращение полного напора = ⁄() + по координате ( – абсолютное давление жидкости в сечении , – плотность жидкости, =9,81 м/с2 – ускорение свободного падения, – геометрический напор или высотная отметка сечения ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
