5.3.1 В данном разделе приводится методика определения требуемого количества насосных станций по заданному объему перекачки и давлениям на входе/выходе НПС. Определяются диапазоны возможного положения НПС, требуемые давления на выходе, приведен метод уточнения положения станций при фиксации положения выбранных НПС на местности или по картографическому материалу. Расстановка и определение требуемого количества НПС проводится графоаналитическим способом.
5.3.2 Исходные данные для проведения расчетов.
Для определения необходимого количества станций и границ их возможного местоположения используются исходные данные, представленные в таблице 5.11.
Таблица 5.11 - Исходные данные для проведения расчетов
| Параметр
| Единица измерения
| Пояснение
|
| МПа (м)
| Максимальное давление (напор) на выходе НПС
|
| МПа (м)
| Минимальное давление (напор) на выходе НПС
|
Окончание таблицы 5.11
| М
| Минимальный требуемый напор перед промежуточной НПС (в точке подключения входного трубопровода НПС к магистральному трубопроводу)
|
| м
| Требуемый избыточный напор в конечном пункте технологического участка
|
| м
| Минимальный избыточный напор в трубопроводе, гарантирующий течение нефти полным сечением (запас над перевальной точкой)
|
| -
| Количество точек профиля
|
| -
| Количество НПС
|
| км
| Километровые отметки профиля трассы нефтепровода, 
|
| м
| Высотные отметки профиля трассы нефтепровода,
|
| мм
| Наружный диаметр нефтепровода
|
| мм
| Средняя толщина стенки нефтепровода
|
| млн.т/год
| Заданная производительность перекачки
|
| -
| Коэффициент неравномерности перекачки
|
| м2/с
| Расчетная кинематическая вязкость перекачиваемой нефти
|
| кг/м3
| Средняя плотность перекачиваемой нефти
|
| м/км
| Расчетный гидроуклон
|
| км
| Расчетная длина нефтепровода
|
| м
| Разность высотных отметок начала и конца нефтепровода
|
Для рассматриваемого примера расстановки станций приняты следующие исходные данные:
Таблица - 5.12 Исходные данные
| Параметр
| Единица измерения
| Значение
|
|
| м/км
| 4,74
|
|
| км
| 1126,7
|
|
| м
| 179,73
|
|
| м
| 85,0
|
|
| м
| 80,0
|
|
| м
| 10,0
|
| м
| 692,0
|
| м
| 537,9
|
|
| кг/м3
| 865,0
|
|
| м2/с
| 16,9∙10-6
|
|
| млн. т/год
| 50,0
|
| -
| 1,07
|
|
| мм
|
|
|
| мм
|
|
Профиль задается в виде массивов точек 
, 
.
Расчетная кинематическая вязкость =16,9∙10-6 
определена по формуле (5.1) на основе среднемесячных значений вязкости (таблица 5.2).
5.3.3 Определение перевальной точки.
5.3.3.1 Для определения расчетной длины нефтепровода необходимо произвести проверку на наличие перевальных точек на трассе нефтепровода, и в случае их наличия, расчетная длина нефтепровода будет определяться как расстояние от начала нефтепровода до перевальной точки.
5.3.3.2 Для определения наличия и местоположения перевальных точек применяется следующая последовательность операций:
1) Проводится гидравлический расчет нефтепровода, определяется гидравлический уклон ;
2) От последней точки профиля плюс минимально требуемый напор на входе в конечный пункте нефтепровода (
) строятся прямые линии к каждой точке профиля от 1 до 
(рисунок 5.5);
3) Определяются тангенсы углов наклона этих прямых с горизонтальной осью 
.
Рисунок 5.5 – Определение перевальных точек
5.3.3.3 Ищем максимальное значение среди рассчитанных тангенсов углов наклона 
из 
и соответствующий найденному максимальному значению номер точки профиля 
.
5.3.3.4 Если найденное значение 
, то точка 
является перевальной точкой.
5.3.3.5 Расчетная длина нефтепровода в случае наличия перевальной точки определяется по формуле:
(5.17)
5.3.3.6 В случае отсутствия перевальной точки расчетная длина трубопровода определяется по формуле:
(5.18)
5.3.4 Определение минимального и максимального числа станций.
5.3.4.1 Возможное количество НПС определяется по формуле:
, (5.19)
где: 
- напор на выходе НПС, м, находящийся в заданном интервале 
.
5.3.4.2 Гидравлический уклон в трубопроводе рассчитывается по методике, изложенной в 5.1.
5.3.4.3 В случае наличия перевальной точки расчетная длина трубопровода определяется как расстояние до нее от начала трубопровода, км. Разность отметок начала и конца нефтепровода в случае наличия перевальной точки определяется в процессе расчета как разность отметок между началом трубопровода и перевальной точкой с учетом требуемого запаса над перевальной точкой.
5.3.4.4 Минимальное и максимальное количество насосных станций определяется путем подстановки в формулу (5.19) вместо соответственно Hmax и Hmin.
5.3.4.5 Количество станций , полученное по формуле (5.19), округляется до ближайшего меньшего целого числа при определении максимального числа станций (при подстановке в формулу (5.19) 
).
5.3.4.6 Количество станций , полученное по формуле (5.19), округляется до ближайшего большего целого числа при определении минимального числа станций (при подстановке в формулу (5.19) 
).
5.3.5 Методика определения интервалов возможного положения НПС
5.3.5.1 Определение интервалов возможного расположения НПС описано в соответствии с методикой, приведенной в [1]. Приведенная в [1] методика расстановки станций описана на прямом горизонтальном профиле, в данном разделе методика распространена на произвольный профиль.
5.3.5.2 Процедура нахождения зон возможного расположения НПС может быть показана для трубопровода c профилем (см. pисунок 5.6). От начальной точки профиля трассы, где должна быть расположена первая станция, откладываются по вертикали вверх напоры 
и 
. От концов отрезков и проводятся линии гидравлического уклона до пересечения с профилем 
( включает в себя потерю напора в коммуникациях НПС от магистрали до первого насоса и от блока регуляторов давления до магистрали, а также минимально допускаемый напор на входе в первый насос). Получим точки 
и 
(см. рисунок 5.6 и 5.7). Если вторую станцию поставить в точке , то напор на первой НПС будет равен . При перемещении второй НПС вправо напор на первой станции будет возрастать и по достижении точки он станет равен . Далее от точки откладывается по вертикали вверх напор , а от точки откладывается напор . Затем снова проводятся линии гидравлического уклона до пересечения с профилем, получаем точки 
и 
, ограничивающие расположение третьей НПС, и т.д.
Ломаная линия  (профиль трассы нефтепровода);
| |
Рисунок 5.6 – Определение границ положения станций при прямом ходе
5.3.5.3 Индекс последней точки 
, полученной на профиле, означает наименьшее число станций , при котором может быть обеспечена расчётная пропускная способность. Оно равно округлённому в большую сторону числу НПС.
5.3.5.4 Наибольшее число НПС, обеспечивающее расчётную пропускную способность, соответствует индексу предпоследней точки 
. Это число получается, если вместо взять , и полученный результат округлить до целого числа в меньшую сторону.
5.3.5.5 При достаточной протяженности трассы наибольшее и наименьшее числа НПС могут отличаться друг от друга больше чем на единицу. Наилучший вариант определяется экономическим сравнением.
5.3.5.6 Для нахождения границ зон возможного расположения станций недостаточно получить точки и , откладывая напоры и и вычерчивая линии гидравлического уклона начиная от начальной точки трассы.
5.3.5.7 Необходимо также удовлетворить и другому требованию: линия гидравлического уклона от последней НПС должна прийти к конечному пункту и при этом напор последней станции не должен выходить за пределы и . Чтобы выполнить это требование, необходимо найти границы зон возможного расположения при построении линии гидравлического уклона и напоров от конечного пункта к начальному. От конечной точки профиля вычерчиваются линии гидравлического уклона, до тех пор, пока давление в какой-то точке профиля не окажется равным и , как показано на рисунке 5.6. Полученные точки – границы зоны возможного расположения последней НПС удовлетворяют указанному второму требованию. Обозначим их буквами 
и 
. Индексы – номера последней НПС. Далее, аналогично описанному выше от точек и по горизонтали и по вертикали, проводим линии гидравлического уклона, получаем точки и для предпоследней станции и т.д.
Рисунок 5.7 – Определение границ положения станций при обратном ходе
5.3.5.8 Зонами возможного расположения станций будут части участков 
и 
, перекрывающие друг друга, т.е. оказавшиеся общими, имеющие одинаковые индексы. На рисунке 5.6 и рисунке 5.7 по индексам у точек и находим, что наименьшее число станций равно девяти, а наибольшее – одиннадцати. Приняв 
, маркируем точки и . Ближайшие к концам трасы будут индексы 11, следующие – 10 и т.д. Для наглядности точки , , и перенесены вниз под профиль и попарно соединены горизонтальными отрезками. Оказалось, что участки 
и 
, а также 
и 
частично перекрывают друг друга. Отсюда находим, что одиннадцатая станция может быть помещена между точками 
и 
, а десятая – между точками 
и 
. На рисунке 5.8 зоны возможного расположения показаны горизонтальными отрезками последовательно для девяти, десяти и одиннадцати станций.
Рисунок 5.8 – Интервалы возможного расположения НПС для 9,10 и 11 станций
5.3.5.9 Если принять количество станций n = 10, то индексы у точек c и d надо будет изменить. Так, точки и должны быть обозначены, как и . Зона возможного положения десятой НПС, как видно из рисунка 5.9, тогда будет находиться на пересечении отрезков и .
5.3.5.10 Число станций, рассчитанное по формуле (5.19), округляется в большую сторону (кроме случая расчета количества станций для минимального давления на выходе НПС). Поэтому средний напор 
, приходящийся на каждую из принятых станций, оказывается меньше . От разности 
зависит протяженность зон возможного расположения. Чем эта разность меньше, тем меньше протяженность зон. При 
протяженность зон возможного расположения равна нулю и станции должны будут располагаться в точках пересечения линий гидравлического уклона с линией при напоре на станциях, равном . Аналогично получается и при 
места расположения станций в этом случае – точка .
5.3.5.11 В зонах возможного расположения НПС могут быть участки, на которых сооружение НПС невозможно по различным причинам. Например, нельзя помещать станцию перед водной преградой, на болотистой местности и т.д. Протяженность зоны возможного расположения в таких случаях может резко сократиться.
5.3.5.12 После того как в зоне возможного расположения второй станции выбрано место, где она должна находиться, зоны возможного расположения остальных станций не могут оставаться прежними. Теперь вторую НПС считают первой, и зоны возможного расположения остальных станций определяют заново.
5.3.6 Методика определения возможного местоположения НПС при среднем значении напора на НПС.
5.3.6.1 Средний напор 
для числа станций 
рассчитывается по формуле (согласно РД-23.040.00-КТН-002-08)
(5.20)
Рассчитаем средний напор для числа станций 
, 
, :
5.3.6.2 Для среднего напора на выходе станции при определенном количестве НПС местоположение каждой НПС фиксировано и определяется следующим образом:
От начальной точки трубопровода 
откладывается напор , от которого откладывается гидроуклон до пересечения с линией ;
Точка пересечения гидроуклона с линией является местом положения второй НПС. От этой точки откладывается напор , от которого снова откладывается гидроуклон до пересечения с линией , и.т.д.
Для последней НПС гидроуклон откладывается до пересечения и линией 
. Эта точка будет являться конечной точкой нефтепровода.
5.3.7 Расстановка НПС.
5.3.7.1 Расстановка положения НПС производится поочередно. При фиксировании положения НПС в рассчитанном интервале согласно 5.3.4 необходимо пересчитать интервалы положения остальных станций. Для этого трубопровод разбивается на два участка: до и после фиксированной НПС. Для каждого из этих участков расчет интервалов возможного расположения станций определяется согласно методике, описанной в 5.3.4. При этом конечным давлением для первого участка является минимальное давление 
перед промежуточной НПС, а для второго участка заданное давление в конце нефтепровода 
.
5.3.7.2 Пример прямого хода определения участков возможного положения станций при фиксировании положения НПС 5 изображен на рисунке 5.9
Рисунок 5.9 – Определение границ положения станций при фиксировании положения НПС 5.
5.3.7.3 Высотная отметка фиксируемой НПС должна задаваться по посадке станции на местность и может отличаться от соответствующей точки на профиле трассы нефтепровода.
5.3.7.4 После фиксации положения НПС 5 средние давления на выходе станций до и после фиксированной НПС уже не одинаковы из-за различной длины участков. После пересчета интервалов для фиксированной НПС 5 фиксируется положение следующей НПС, затем пересчитываются интервалы положения остальных станций и.т.д.
5.3.7.5 После поочередной фиксации положения всех НПС определяются требуемые давления на выходе каждой НПС (см. рисунок 5.10):
Рисунок 5.10 – Фиксированные положения НПС
5.3.7.6 Согласно приведенной методике рассчитан возможный вариант расстановки насосных станций (таблица 5.13).
Таблица 5.13 – Результаты расчета расстановки станций
| НПС
| км по трассе
| Высотная отметка, м
|
| НПС 1
| -0,300
| 208,3
|
| НПС 2
| 122,176
| 189,0
|
| НПС 3
| 235,310
| 212,4
|
| НПС 4
| 361,916
| 196,0
|
| НПС 5
| 482,429
| 227,7
|
| НПС 6
| 630,715
| 86,0
|
| НПС 7
| 761,919
| 47,7
|
| НПС 8
| 884,567
| 53,3
|
| НПС 9
| 1015,752
| 26,0
|
| Конечный пункт (РП)
| 1140,087
| 28,7
|
Археология
Биология
Генетика
География
Информатика
История
Логика
Маркетинг
Математика
Менеджмент
Механика
Педагогика
Религия
Социология
Технологии
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
