1.5. Определение числа нефтеперекачивающих станций
Число нефтеперекачивающих станций (НПС) вдоль фиксированной трассы нефтепровода определяется следующим образом:
где
Здесь [p] – допускаемое давление для труб с толщиной стенки δ, Па.
2. Последовательность выполнения технологического расчета магистрального нефтепровода
В технологический расчет нефтепровода входит решение следующих основных задач:
определения наиболее экономически выгодных параметров нефтепровода (диаметр нефтепровода, давление на нефтеперекачивающих станциях, толщина стенки нефтепровода и число нефтеперекачивающих станций);
определения местонахождения станций на трассе нефтепровода;
расчета режимов эксплуатации нефтепровода.
Наиболее экономически выгодные параметры определяют сравнением конкурирующих вариантов нефтепровода по рекомендуемым для заданной пропускной способности значениям диаметра нефтепровода. При нескольких значениях диаметра выполняют гидравлический и механический расчеты, определяющие (для каждого варианта) число нефтеперекачивающих станций и толщину стенки нефтепровода. Наилучший вариант находят по приведенным затратам, т. е. экономическим расчетом.
Расположение нефтеперекачивающих станций определяют графически на сжатом профиле трассы. В расчет режимов эксплуатации входит определение давлений на станциях, подпоров перед ними и пропускной способности нефтепровода при условиях перекачки, отличающихся от расчетных; решается вопрос о регулировании работы нефтепровода.
Основным фактором, определяющим диаметр нефтепровода и давление на станциях, является его пропускная способность, которая дается в задании на проектирование. В нормах технологического проектирования даются значения диаметра нефтепровода и давления на нефтеперекачивающих станциях в зависимости от пропускной способности.
Гидравлический расчет простых трубопроводов сводится к определению одного (или нескольких) из следующих параметров: пропускной способности G; необходимого начального давления при заданном конечном; диаметра нефтепровода D.
2.1. Определение параметров перекачки
Перед проведением расчетов по значениям координат сечений (x) и соответствующих геодезических отметок (z) на миллиметровой бумаге строят чертеж сжатого профиля трассы участка нефтепровода (см. подразд. 1.3, рис. 2) и приводят его краткое описание.
Затем определяют необходимые для расчетов физико-химические величины перекачиваемой нефти при расчетной температуре участка нефтепровода (см. подразд. 1.2).
Согласно методике, применяемой при расчете и проектировании магистральных трубопроводов, сначала предварительно принимают ориентировочное значение средней скорости движения нефти (w). В качестве первого приближения следует взять ее значение из интервала w = 0,2…0,8 м/с.
При заданной производительности, т. е. расходе перекачки G, внутренний диаметр нефтепровода d рассчитывают по уравнению расхода:
|
|
(2) |
Таким образом, величину диаметра определяют выбором значения скорости.
Затем по сортаментам, приведенным в табл. П.1 (Приложение), выбирают трубу ближайшего диаметра, т. е. определяют наружный диаметр трубы (D).
Расчетную толщину стенки нефтепровода определяют по формуле
где n – коэффициент надежности по нагрузке (для нефтепроводов с промежуточными перекачивающими станциями без подключения емкостей n = 1,15 и при работе с подключенной eмкостью n = 1,10);
p – рабочее (нормативное) давление, МПа – максимальное значение из приведенного диапазона в табл. П.2 (см. Приложение);
R1 – расчетное сопротивление растяжению, МПа (можно приближенно принять R1 = 250 МПа).
Расчетную толщину стенки нефтепровода округляют в большую сторону до ближайшей в сортаменте труб (Приложение). Принятая толщина стенки нефтепровода должна быть не менее 1/140 значения наружного диаметра трубы и не менее 4 мм.
По найденным значениям D и δ рассчитывают новое значение внутреннего диаметра нефтепровода (d).
Далее по уравнению расхода (2) определяют новое значение средней скорости движения нефти (w).
Затем находят критерий Рейнольдса (Re), коэффициент гидравлического сопротивления (λ) и гидравлический уклон (i) (см. подразд. 1.4).