Гидравлический расчет при заданной расстановке насосных станций при последовательной перекачке

5.2.1 Гидравлический расчет при последовательной перекачке предполагает определение суммарного объема перекачиваемых нефтепродуктов за цикл, времени перехода от одного мгновенного положения к другому, расчётной производительности для каждого мгновенного положения.

5.2.2 Для гидравлического расчета при заданной расстановке насосных станций при последовательной перекачке используются исходные данные, представленные в таблице 5.6

Таблица 5.6 – Исходные данные

№ п/п	Название	Обозначение	Единица измерения
	Количество циклов перекачки в год		Циклов в год
	Количество перекачиваемых нефтепродуктов		-
	Массовый расход перекачки по -му виду нефтепродуктов		млн.т/год
	Кинематическая вязкость -го вида нефтепродукта		м^2/с
	Плотность -го вида нефтепродукта		кг/м^3
	Километровые отметки перекачиваемых станций (ПС) по трубопроводу		км
	Высотные отметки ПС		м
	Количество ПС		-
	Наружный диаметр трубопровода		м
	Толщина стенки трубопровода		м
	Коэффициент неравномерности		-

 

5.2.3 Последовательность расчетов.

5.2.3.1 Объем нефтепродуктов, м³, перекачиваемых за цикл, определяется по формуле:

(5.14)

5.2.3.2 Общий объем нефтепродуктов, м³, перекачиваемых за цикл, определяется по формуле:

(5.15)

5.2.4 Длина нефтепровода , м, занимаемая нефтепродуктами в одном цикле перекачки, определяется по формуле:

(5.16)

5.2.5 Требуемый напор на выходе ПС определяется для сквозной перекачки нефтепродукта, имеющего наибольшую вязкость. Расчет требуемого напора на выходе ПС производится по формулам (5.6) – (5.8).

5.2.6 Назначаются мгновенные положения нефтепродуктов в трубопроводе при последовательной перекачке в одном цикле, для каждого из которых определяется пропускная способность нефтепродуктопровода.

5.2.7 По результатам расчетов мгновенных положений определяется:

- расчетная производительность для каждого мгновенного положения;

- средняя производительность между мгновенными положениями;

-время перехода от одного мгновенного положения к другому по средней производительности;

- объем перекачиваемого нефтепродукта за время перехода от одного мгновенного положения к другому с определением суммарного объема перекачиваемых нефтепродуктов в цикле.

5.2.8 Если полученный в результате расчета суммарный объем перекачиваемых нефтепродуктов в цикле совпадает с заданным, то расчет считается завершенным и требуемые давления на выходе ПС считаются определенными.

5.2.9 В случае, если результат расчета суммарного объема нефтепродуктов, перекачиваемых за цикл, не совпадет с заданным, необходимо откорректировать исходную производительность перекачки и повторить расчеты.

5.2.10 Строится совмещенная характеристика ПС и участка трубопровода.

5.2.11 Режим работы трубопровода определяется на основе графиков совмещенных характеристик ПС и участка трубопровода (в координатах: подача – напор). Построение характеристики участка трубопровода производится с использованием формул (5.6) – (5.8). Затем строится характеристика ПС, определяющая напор на выходе ПС по формуле (5.11).

5.2.12 Гидравлический расчет при последовательной перекачке для определения правильности заданных параметров магистрального нефтепродуктопровода.

Пример расчета

Исходные данные

Исходные данные, используемые в расчетах, приведены в таблицах 5.7– 5.9.

На трассе трубопровода перевальных точек нет.

 

 

Таблица 5.7 – Исходные данные

№ п/п	Наименование	Обозначение	Единица измерения	Значение
	Заданная производительность трубопровода	Общая		млн.т/год	7,4
бензина		3,0
дизтоплива		4,4
	Кинематическая вязкость	бензина		м^2/с	10^-6
дизтоплива		10^-5
	Плотность	бензина		кг/м^3
дизтоплива
	Коэффициент неравномерности		-	1,0
	Расчетная цикличность перекачки		циклов в год
	Протяженность трассы нефтепровода		км
	Диаметр трубопровода наружный		м	0,530
	Толщина стенки трубопровода		м	0,008
	Расчетное давление на выходе НПС		кгс/см^2
	Количество перекачиваемых нефтепродуктов		-

Объёмы перекачки нефтепродуктов за один цикл приведены в таблице 5.8.

Таблица 5.8 – Объемы перекачки нефтепродуктов за один цикл

№ п/п	Наименование нефтепродуктов	Заданная годовая производительность, тыс. тонн	Перекачивается за цикл
в тоннах	в м^3	в км длины трубопровода
	Бензин
	Дизельное топливо
Итого

 

Из таблицы следует, что сквозная перекачка будет иметь место как при перекачке бензина, так и дизельного топлива.

Исходные данные по расстановке НПС приведены в таблице 5.9.

Таблица 5.9 - Исходные данные по расстановке НПС

Наименование	км по трассе	Высотная отметка, м	Длина расчётного участка, км	Разность высотных отметок, м
ПС 1
ПС 2
ПС 3
Конечный пункт (РП)			-	-

 

Расчет

1) Условная производительность нефтепродуктопровода при сквозной перекачке определяется по дизельному топливу по формуле (5.3):

2) Исходя из рассчитанной производительности трубопровода по дизельному топливу (1050м³/ч), а также учитывая, что при перекачке бензина производительность будет выше, к установке на станциях принимаются центробежные насосы НМ-1250-260 номинальной производительностью 1250 м³/ч при требуемом напоре 260 м. На каждой станции устанавливаются 4 насоса, из которых один резервный.

3) Гидравлический уклон, соответствующий производительности , принимается по графику (см. рисунок 5.2) равным 3,73 км/ч (для дизельного топлива). График на рисунке 5.2 построен применительно к принятой характеристике нефтепродуктов.

Рисунок 5.2 - График зависимости гидравлического уклона от производительности для трубопровода 530х8

4) Расчет пропускной способности нефтепродуктопровода при последовательной перекачке проводится в следующей последовательности:

а) Строятся совмещённые характеристики участков нефтепродуктопровода и НПС для раздельной перекачки дизельного топлива и бензина (см. рисунок 5.3).

б) совмещенные графики характеристик участка ПС 2 – ПС 3 и ПС-2

а) совмещенные графики характеристик участка ПС 1 – ПС 2 и ПС-1

в) Совмещенные графики характеристик участка ПС 3 – КП и ПС-3   Рисунок 5.3 – Совмещенные графики характеристик участка

 

 

При построении графиков потери напора в трубопроводе принимаются с учётом гидравлического сопротивления приёмных и напорных трубопроводов станции, а также требуемых подпоров к насосам.

б) По расчётному давлению 64 кгс/см² на лимитирующем участке ПС2-ПС3 в рассматриваемом примере, определяется пропускная способность нефтепродуктопровода для условий сквозной перекачки нефтепродуктов. По дизельному топливу она составляет 1062 м³/ч, по бензину – 1184 м³/ч (см. рисунок 5.3).

По расчетной производительности в соответствии с совмещенными характеристиками (рисунок 5.3) определяются требуемые напоры на выходе ПС и принимается обрезка рабочих колёс насосов.

В расчетном примере обрезка рабочих колес насосов принята из условий сквозной перекачки дизельного топлива.

в) Проверка пропускной способности.

Для проверки пропускной способности при последовательной перекачки выбираем девять характерных мгновенных положений нефтепродуктов в трубопроводе, соответствующих принятой схеме последовательной перекачки (рисунок 5.4).

Рисунок 5.4 - Характерные мгновенные положения нефтепродуктов в трубопроводе при последовательной перекачке

 

Расчётами определяется производительность нефтепродуктопровода в указанных положениях и время перехода от одного положения к другому. При определении производительности принимается, что дизельное топливо перекачивается с максимальным расчётным давлением для данного трубопровода, а при перекачке бензина при сохранении напора насосных агрегатов давление на выходе ПС снижается (за счет уменьшения плотности нефтепродукта).

По производительности головного участка определяется суммарное время закачки заданного количества нефтепродуктов в трубопровод за один цикл, что служит проверкой пропускной способности нефтепродуктопровода.

5) Расчет требуемых напоров на станциях и потерь напора на участках для мгновенных положений нефтепродуктов в трубопроводе представлен ниже:

а) Мгновенное положение нефтепродуктов в трубопроводе № 1 (начало перекачки бензина на ПС 1 при заполненном дизельным топливом трубопроводе).

Производительность нефтепродуктопровода принимается равной 980 м³/час и проверяется расчётом. Гидравлические уклоны для принятой производительности определяются из графика (см. рисунок 5.2) и составят:

;

Участок ПС 1- ПС 2

Напор насосов станции № 1 на бензине, с учётом 7% обрезки колес составит 752 м

P₁ = 752×0,073 = 55 кгс/см²,

что соответствует напору при перекачке дизтоплива 654 м. При указанном напоре по совмещенной характеристике участка ПС 1 – ПС 2 трубопровода производительность составит 980 м³/час.

Потери напора на участке:

(или 55 кгс/см²)

Участок ПС 2 – ПС 3

Напор насосов станции № 2 с учётом 6 % обрезки колес составит 774 м.

P2 = 774×0,084 = 65 кгс/см² из них 1 кгс/см² дросселируется

Потери напора на участке:

(или 56,9 кгс/см²)

На всасывание станции № 3 передаётся

Участок ПС 3 - конечный пункт

Напор насосов станции № 3 с учётом 13 % обрезки колес и переданного подпора составит:

Н₃ = 660+85 = 745м (62,5 кгс/см²)

Потери напора на участке:

(или 48,0 кгс/см²)

Избыточный напор: (гасится на станции НПС 3).

б) Положение №2 (начало перекачки бензина на станции №2)

Производительность нефтепродуктопровода принимается равной 1062 м³/час. Гидравлические уклоны для принятой производительности (см. рисунок 5.2):

;

Участок ПС 1- ПС 2

Напор насосов ПС 1 составит 740 м (или 54 кгс/см²)

Потери напора на участке:

(или 43,5 кгс/см²)

На всасывание станции №2 передаётся

54,0 – 43,5 = 10,5 кгс/см²

Участок ПС 2- ПС 3

Напор насосов ПС 2 составит 762м (или 55,5 кгс/см²)

55,5 + 10,5 = 66 кгс/см², из них 2 кгс/см² дросселируем

Потери напора на участке:

(или 64,5 кгс/см²)

Участок ПС 3 - конечный пункт

Напор насосов ПС 3 составит 652м (или 54,8 кгс/см²)

Потери напора на участке:

(или 54,8 кгс/см²)

Расчёт для других мгновенных положений, указанных на схеме (рисунок 5.4), производятся аналогично приведённому выше.

Результаты расчётов приведены в таблице 5.10.

Таблица 5.10 - Результаты расчётов

№ пп	Характеристика положений	Расчётная производи-тельность, м^3/ч	Средняя производи-тельность между положениями, м^3/ч	Расчётная средняя скорость, км/ч	Время перехода от одного положения к другому, ч	Закачивается на головной станции, м^3
	Начало перекачки бензина на ст.1			5,0	36,7
	Начало перекачки бензина на ст.2			5,4	31,1
	Начало перекачки бензина на ст.3			5,6	29,1

Окончание таблицы 5.10

	Начало сквозной перекачки бензина			5,8	53,9
	Начало перекачки дизельного топлива на ст.1			5,6	32,7
	Начало перекачки дизельного топлива на ст.2			5,2	32,4
	Начало перекачки дизельного топлива на ст.3			5,2	31,3
	Начало сквозной перекачки дизельного топлива			5,2	102,8
	Начало перекачки бензина на ст.1
Итого

Полученный в результате расчетов суммарный объем нефтепродуктов в цикле 389000 м³ равен заданному объему, следовательно, произведённый расчёт пропускной способности нефтепродуктопровода при осуществлении последовательной перекачки двух нефтепродуктов в количестве 7,4 млн.т/год показывает, что заданная пропускная способность обеспечивается при принятых 24 циклах в году, с длительностью цикла 350 часов.