Порядок расчета требуемого количества предохранительных клапанов

12.5.1 Требуемое количество рабочих предохранительных клапанов (n), входящих в узел, определяется как целое число, равное отношению пропускной способности узла предохранительных клапанов к пропускной способности одного клапана:

, (12.1)

где: Qт – требуемая пропускная способность узла предохранительных клапанов, м³/час;

Qкл – пропускная способность предохранительного клапана, м³/час.

12.5.2 Для выполнения ремонтных операций, узел должен быть оснащен двумя резервными клапанами. Общее количество предохранительных клапанов в узле составляет величину N:

(12.2)

12.5.3 Требуемая пропускная способность Qт узла № 1 с предохранительными клапанами принимается равной расчётной пропускной способности нефтепровода Qт=Qн. Расчет пропускной способности нефтепровода выполняется по формуле (12.3).

12.5.4 Пропускная способность узла № 2 с предохранительными клапанами принимается равной 70 % от расчётной производительности нефтепровода (0,7×Qн),
(п.8.10.2 РД-91.020.00-КТН-335-06):

(12.3)

12.5.5 Пропускная способность предохранительного клапана рассчитывается по формуле:

, (12.4)

где: α-коэффициент расхода клапана (исходные данные, принимается в соответствии с паспортными характеристиками клапана);

F-наименьшая площадь сечения в проточной части седла (исходные данные, принимается в соответствии с паспортными характеристиками клапана), мм²;

ρ-плотность нефти (исходные данные для расчета), кг/м³;

Р₁-давление перед предохранительным клапаном в положении его полного открытия при сбросе нефти в резервуар, МПа;

Р₂-давление за клапаном в положении его полного открытия при сбросе нефти в резервуар, МПа.

12.5.6 Давление перед предохранительным клапаном в положении его полного открытия (Р1) должно удовлетворять условию:

Pпо ≤ P₁≤ Pмах (12.5)

12.5.7 Максимальная пропускная способность предохранительного клапана может достигаться при максимальном рабочем давлении, по этому следует принять
P1=Pмах.

12.5.8 Давление за предохранительным клапаном в положении его полного открытия при сбросе нефти в резервуар (Р2) вычисляется по формуле:

P₂ = Рпот + Рст, (12.6)

где: Pпот – гидравлические потери давления в линии сброса, МПа;

Pст – гидростатическое давление столба жидкости на закрытый предохранительный клапан в трубопроводе сброса, подключенного к резервуару через крышу, МПа:

Pст = 0,098·ΔZ· ρ / 10⁴, (12.7)

где: ΔZ – разность отметок между высотной отметкой положения предохранительного клапана и верхней образующей трубопровода сброса нефти в точке ввода в резервуар (м),

ΔZ = Z₂ – Z₁, (12.8)

где: Z₁– высотная отметка положения предохранительного клапана, м;

Z₂ – высотная отметка верхней образующей трубопровода сброса нефти в точке ввода в резервуар, м.

12.5.9 Гидравлические потери давления в линии сброса (Pпот) рассчитываются по формуле:

Pпот = ∑Рпот_1-5 + ∑Рпот_5-8, (12.9)

где: ∑Рпот_1-5 –гидравлические потери давления в системе обвязки предохранительных клапанов (см. рисунок 12.1 от точки 1 до точки 5), МПа;

∑Рпот_5-8 –гидравлические потери давления в линии сброса после предохранительного клапана до сброса в резервуар (см. рисунок 12.1 от точки 5 до точки 8), МПа;

12.5.10 Потери давления в трубопроводе сброса при полном открытии предохранительных клапанов (Pпот) рассчитываются методом последовательных приближений.

12.5.11 В первом приближении учитываются только потери давления на участке трубопровода сброса от точки 5 до точки 8 (P'пот=∑Рпот5-8), определяется давление Р'2 формула (12.6) и предварительное количество предохранительных клапанов в узле n'пр формула (12.1). Методика расчета потерь давления в трубопроводе сброса (см. подраздел 12.6).

12.5.12 Потери давления в системе обвязки предохранительных клапанов от точки 1 до точки 5 (∑Рпот1-5), определяется при расходе через один предохранительный клапан, равный Qт/n'пр, где n'пр - количество клапанов, рассчитанное в соответствии с 12.5.9.

12.5.13 Полученные потери давления должны удовлетворять условию:

Pпот ≤ Pмах - Pпо = Pмах - Рно·1,15, (12.10)

В случае превышения давления требуется реконструкция трубопровода сброса с целью снижения гидравлического сопротивления.

Pпо – давление полного открытия предохранительного клапана, МПа;

Pно – давление начала открытия предохранительного клапана, МПа.

12.5.14 Значение давления начала открытия предохранительного клапана определяется по формуле:

Рно = Рраб + D Р, (12.11)

где: DР – зазор безопасности, определяющий стабильно закрытое состояние предохранительного клапана при работе технологических трубопроводов. Принимается DР = 0,2 МПа;

Рраб – рабочее давление в технологическом трубопроводе в точке установки предохранительного клапана, МПа.

12.5.15 Рабочее давление в технологическом трубопроводе для узла № 1 на входе НПС принимается в соответствии с исходными данными расчета, для узла № 2 за Pраб принимается максимально возможное давление, создаваемое подпорным насосом выбранного типа. Для подпорного насоса максимально возможное рабочее давление рассчитывается по формуле:

Pраб = 0,098· H₀ · ρ / 10⁴ , (12.12)

где: Н₀ – напор, создаваемый подпорными насосными агрегатами на закрытую задвижку (определяется по паспортной характеристике насоса), м.

12.5.16 Давление за клапаном в положении его полного открытия при сбросе нефти в резервуар (Р2) рассчитывается по формуле:

P₂ = ∑Рпот_1-5 + ∑Рпот_5-8 + Рст (12.13)

12.5.17 Для уточнения пропускную способность предохранительного клапана Qкл необходимо в формулу (12.4) подставить значение Р2, рассчитанное по формуле (12.13).

12.5.18 Уточняется количество предохранительных клапанов в узле, рассчитав по формулам (12.1) и (12.2). Если полученное количество предохранительных клапанов соответствует предварительному расчету, то расчет по определению количества предохранительных клапанов закончен. Если количество предохранительных клапанов будет больше, необходимо сделать следующий поверочный расчет аналогично п. 12.5.12.

12.5.19 Давление закрытия предохранительных клапанов (Рз), давление закрытия предохранительного клапана определяется условием:

Рз ³ 0,8·Рно (12.14)

12.5.20 Давление закрытия предохранительных клапанов (Рз) не должно быть меньше Рраб иначе предохранительный клапан будет производить сброс нефти после восстановления рабочего давления:

Рз > Рраб (12.15)

12.5.21 В случае невыполнения условия (12.15) необходимо увеличить зазор безопасности DР, обеспечивающий стабильное закрытое положение предохранительного клапана.