Диссертация (1172964), страница 5
Текст из файла (страница 5)
без заведения жидкости в резервуарные емкости. При этом все участкимежду перекачивающими станциями оказываются гидравлически связанными игидродинамический расчет режима перекачки жидкости необходимо производитьдля них совместно. Этот факт при проведении эксплуатационных расчетов трубопроводов часто выпускают из вида.Для гидравлического расчета технологического участка нефтепровода существуют методы, аналогичные рассмотренным выше.
Составляется система из уравнений вида (1.6):ℎп1 + ∆НПС−1 () = ℎп2 + 2 − 1 + 1 () ∙ 1 ,ℎп2 + ∆НПС−2 () = ℎп3 + 3 − 2 + 2 () ∙ 2 ,(1.12)⋯{ ℎп + ∆НПС− () = ℎк + к − + () ∙ ,где – количество НПС, работающих по схеме из насоса в насос.Первое уравнение системы (1.12) является уравнением баланса для участка 12 между НПС-1 и второй НПС-2 протяженностью 1 , второе – для участка 2-3между НПС-2 и НПС-3 протяженностью 2 и т.д. Подпор ℎп1 перед НПС-1 и пьезометрический напор ℎк = к ⁄( ∙ ) в конце трубопровода считаются известными.Уравнения системы (1.12) складывают почленно и получают уравнение балансанапоров всего трубопровода [91]:ℎп1 + ∑ ∆НПС () = ℎк + к − 1 + ∑( () ∙ ) .=1=1(1.13)27Частным случаем уравнения (1.13) является равенство диаметров труб на всехучастках между НПС, т.е.
1 = 2 = ⋯ = . В этом случае гидравлический уклон() = 8 ∙ ∙ 2 ⁄( 2 ∙ 5 ∙ ) одинаков на всем трубопроводе. Если при этом принять, что характеристика всех НПС одинакова, то сумма ∑=1 ∆НПС () можетбыть заменена произведением ∙ ∆НПС ():ℎп1 + ∙ ∆НПС () = ℎк + к − 1 + () ∙ .(1.14)Уравнение (1.14) рекомендуется рядом авторов [90, 91, 94] для определениярасчетного числа НПС на этапе проектирования трубопроводной системы. Приэтом пропускная способность участка считается заданной. Число станцийокруглятся до целого числа в большую сторону, определяется новый ∆НПС ()дифференциальный напор НПС (одинаковый для всех станций), обеспечение которого достигается подбором числа и характеристик агрегатов. Причем для достижения заданной пропускной способности авторы часто предлагают использовать обточку рабочих колес агрегатов [51, 75, 90].
В частности, расчет величины обточкиколес постоянно встречается в курсовых и дипломных работах студентов РГУнефти и газа имени И. М. Губкина. Следует, однако, напомнить, что обточка рабочих колес приводит к нарушению конструктивных особенностей агрегата, уменьшению его износостойкости и КПД.Другими методами регулирования режима является дросселирование напора,осуществление перепуска, установка на станциях частотных регуляторов.
Эти методы, часто предлагаемые в качестве основных методов для обеспечения на заданной пропускной способности трубопроводной системы [10, 14, 16, 19, 22], приводятк дополнительным капитальным вложениям и эксплуатационным затратам на обслуживание НПС.Лучшим выходом является работа нефтепровода на переменных режимах. Приэтом формулу (1.10) следует использовать лишь для приблизительных оценочных28расчетов. После подбора числа и характеристик агрегатов на нефтеперекачивающих станциях следует определить действительную пропускную способность участка нефтепровода.Подмена уравнения (1.13) уравнением (1.14) имеет еще один недостаток. В соответствии с нормами технологического проектирования [51], НПС предпочтительно размещать вблизи населенных, источников энерго- и водоснабжения, существующей сети железных и шоссейных дорог.
А значит расстановка станций подифференциальный напор ∆НПС () станций, необходимый для перекачки нефтипо трубопроводу, не будет одинаков.Определение пропускной способности нефтепровода можно, конечно, определять графически. На графике, подобном изображенному рисунке 1.1, нужно построить график работы нефтепровода (левая часть уравнения (1.9)), совместныйграфик работы всех НПС (правая часть уравнения (1.9)) и найти их точку пересечения. Как уже указывалось, точность графического определения режима работынефтепровода и нефтеперекачивающих станций невелика. Уравнение (1.13) такжеможно решить аналитически, используя, например, метод последовательных приближений М.
В. Лурье, приведенный в п. 1.1. При этом как при графическом, так ианалитическом методе, к недостаткам, указанным в п.1.1 добавляется еще один. Замена системы уравнений (1.12) уравнением (1.13) выбрасывает из рассмотренияподпоры промежуточных НПС. Пропускная способность нефтепровода, полученная при решении уравнения (1.13) не гарантирует возможность работы нефтепровода на таком режиме.
Необходимо помнить, что найденный из уравнения(1.13) расход должен быть подставлен в каждое из уравнений системы (1.12) дляопределения подпоров ℎп всех НПС ( = 1,2, ⋯ , ). Только превышение подпоровℎп величин ℎmin противокавитационного запаса агрегатов (ℎп > ℎmin , =1,2, ⋯ , ) свидетельствует о возможности работы нефтепровода в найденном режиме.29Недостатки сложившейся практики расчета сложных участков нефтепроводовСложными участками принято считать участки нефтепровода переменногодиаметра, а также с подключенными лупингами или отводами.
На таких участкахгидравлический уклон является переменной величиной (формула (1.3) и потеринапора в нефтепроводе ℎ на трение следует определять какℎ = ∑( () ∙ ).=1Как выполнить расчет гидравлического уклона на трубопроводном сегменте слупингом, т.е. с дополнительным трубопроводом длиной л , проложенном параллельно основной магистрали и соединенным к ней в двух сечениях (рисунок 1.3)?Как определить какая часть от общего расхода жидкости пойдет по основной, а какая по дополнительной ветви?Рисунок 1.3 – Расчет лупингаДля того, чтобы определить соотношение ⁄, где – расход жидкости в лупинге, записывают условие равенства гидравлических уклонов на участке л :8 ∙ 1 ∙ ( − )28 ∙ 2 ∙ 2=. 2 ∙ 5 ∙ 2 ∙ л 5 ∙ (1.15)Здесь 1 – коэффициент гидравлического сопротивления на участке л в основноймагистрали, 1 = ( − , ); a 2 – коэффициент гидравлического сопротивленияв лупинге, 2 = (, л ).30Уравнение (1.15) для нахождения ⁄ легко решается в двух случаях [91]:1) Если режимы течения нефти в каждой из ветвей находятся в зоне гидравлически гладких труб.
Тогда коэффициенты гидравлического сопротивления вычисляются по формуле Блазиуса:1 = 0,3164⁄ 4√1 ,где 1 = 4 ∙ ( − )⁄( ∙ ∙ );2 = 0,3164⁄ 4√2 ,где 2 = 4 ∙ ⁄( ∙ л ∙ ) .2) Если режимы течения нефти в каждой из ветвей находятся в зоне квадратичного трения. Тогда коэффициенты гидравлического сопротивления определяются по формуле Шифринсона = 0,11 ∙ 0,25 и не зависят от расхода перекачки.Также для расчета участка нефтепровода с лупингом используют формулу(1.9) Лейбензона для определения гидравлических уклонов в каждой из ветвей.
Азатем из условия равенства гидравлических уклонов составляют уравнение [3, 51]:( − )2− ∙ 2− ∙ ∙=∙. 5−л 5−При этом авторы также полагают, что режимы течения нефти в обоих участках одинаковы (коэффициенты Лейбензона , = ). Такое предположение справедливо, если диаметры труб основной магистрали и лупинга очень близки. В общемже случае это предположение, конечно же, не верно.Нередко на магистральных нефтепроводах осуществляются путевые сбросыили подкачки нефти.
Они могут носить как непрерывный, так и периодический характер. Как рассчитать режим работы нефтепровода с множественными отборамии (или) подкачками? Авторы учебников по трубопроводному транспорту нефтилибо обходят этот вопрос стороной [91, 94], либо ограничиваются тезисом о том,что в этом случае необходимо вести расчет по участкам, разграниченным пунктамисброса или подкачки [3, 51].31Пусть нам необходимо произвести гидравлический расчет участка нефтепровода с путевыми отводами и (или) подкачками. Значит нефтепровод следует разбить на ( + 1) расчетных участков, расход нефти на которых будет различаться.Для каждого участка запишем уравнение Бернулли.
Получится ( + 1) уравнений,которые для соблюдения согласования работы участков нужно решать совместно ввиде системы:018 ∙ 1 ∙ () ∙ 2+ 0 ) − (+ 1 ) =,(∙∙ 2 ∙ 5 ∙ 128 ∙ 2 ∙ ( − 1 ) ∙ ( − 1 )2+ 1 ) − (+ 2 ) =,(∙∙ 2 ∙ 5 ∙ 238 ∙ 3 ∙ ( − 1 − 2 ) ∙ ( − 1 − 2 )2+ 2 ) − (+ 3 ) =, (1.16)(∙∙ 2 ∙ 5 ∙ ⋯28 ∙ +1 ∙ ( − ∑≔1 ) ∙ ( − ∑≔1 )+1+ ) − (+ +1 ) =.(∙ 2 ∙ 5 ∙ { ∙Если расходы ( = 1, 2, … , ) отбора или подкачки нефти в магистраль заданы,то система уравнений (1.16) может быть решена сложением всех уравнений. В этомслучае давления в сечениях подключения отводов ( = 1, 2, … , ) выводятся израсчета. Если в первом приближении принять () = (например, () =0,02) получаем квадратное уравнение относительно неизвестной .
Однако в дальнейшем расход должен уточняться. Величина () определяется для каждогоучастка, причем формула для расчета () подбирается в зависимости от режиматечения нефти на этом участке.В том же случае, когда расходы в отводах не заданы, а задана их геометрическая характеристика (длина отвода отв. , диаметр труб отвода отв. ) и давление к в конце отвода, к уравнениям системы (1.16) должны быть добавлены уравнения Бернулли для каждого отвода ( = 1, 2, … , ):321к18 ∙ отв.1 ∙ (1 ) ∙ 1 2+ 1 ) − (+ к1 ) =,(∙∙ 2 ∙ отв.1 5 ∙ 2к28 ∙ отв.2 ∙ (2 ) ∙ 2 2+ 2 ) − (+ к2 ) =,(∙∙ 2 ∙ отв.2 5 ∙ 3к38 ∙ отв.3 ∙ (3 ) ∙ 3 2+ 3 ) − (+ к3 ) =,(∙∙ 2 ∙ отв.3 5 ∙ ⋯к8 ∙ отв. ∙ ( ) ∙ 2+ ) − (+ к ) =.(∙ 2 ∙ отв.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
