24. Определение оптимального диаметра нефтепровода.

Перекачка нефти с заданным расходом теоретически может быть осуществлена по трубопроводу любого диаметра D. Причем для каждого значения диаметра будут вполне определенные параметры перекачки (толщина стенки трубы, число насосных станций, рабочее давление и т. д.). Таким образом, капитальные затраты K и эксплуатационные расходы Э зависят от диаметра трубопровода D. Поэтому возникает вопрос об отыскании опти­мального диаметра трубопровода (оптимального варианта трубо­провода). По действующей в настоящее время методике оптималь­ный диаметр трубопровода определяется по минимуму приведен­ных расходов.

Для определения оптимального по приведен­ным расходам диаметра трубопровода необходимо провести ги­дравлический расчет по нескольким вариантам. Зная годовую пропускную способность трубопровода, по таблице ориентиро­вочно выбирается диаметр (наружный) трубопровода D_н . К нему добавляют еще два диаметра, ближайшие по государственным стандартам, — больший и меньший выбранного, и дальнейший расчет осуществляется по трем стандартным диаметрам.

П орядок расчета следующий. Вычисляется для каждого диа­метра толщина стенки трубы δ и округляется до стандартной в большую сторону. Определив внутренний диаметр D = D_н – 2δ, по каждому варианту находят фактическую скорость потока ω, режим течения Re, в зависимости от которого вычисляются коэффициент гидравлического сопротивления λ и потери напора на трение h. Рассчитываются полные потери напора в трубопроводе H=H₀+h_м.с, где H₀ определяется по формуле H₀= (вопр.43), а h_м.с = (0,01 + 0,02)·h — потери на местные сопротивления. Расчетный напор, развиваемый одной насосной станцией, вычисляется по фор­муле Aa₁= (вопр.47). Расчетное число насосных станций по каждому тру­бопроводу находится по формуле (вопр.46). Найденное значение округляется до целого п в большую или меньшую сторону. Если п << п₀, то для обеспечения заданной пропускной способности необходимо сооружать лупинги или вставки большего диаметра. Длина лупинга или вставки определяется по (вопр.46). При этом, как правило, диаметр лупинга принимается равным диаметру основной трубы, а диаметр вставки — следующий по стандарту в большую сторону от диаметра основной трубы.

Капитальные затраты на сооружение трубопроводов опре­деляются по формулам:

для трубопроводов со вставками

(1).

здесь с'_л — стоимость единицы длины трубы для вставки; с_г.н.с — стоимость головной насосной станции;

для трубопроводов с лупингами

(2)

где с_л.о и с_л.п— стоимость единицы длины соответственно основ­ного и параллельного трубопроводов.

Значения коэффициентов с_л.о, с_{л п}, с_{г н с}, с_{п н с} приве­дены в таблице. Дополнительные капитальные вложения, учитывающие надбавку на топографические условия трассы, определяются с помощью поправочных коэффициентов k_т, при­веденных в таблице. Капитальные затраты, вычисленные по формулам (1) или (2), должны быть умножены на коэффициент k_т.

Кроме коэффициента, учитывающего топографические условия трассы, необходимо учитывать дополнительные капитальные вло­жения в зависимости от территориального района прохождения трассы. Эти дополнительные капитальные вложения определяются по формуле

, (3)

где l_р — протяженность участков трубопровода, проходящих по районам, к которым применяется территориальный коэффи­циент k_тер.

Эксплуатационные расходы определяются по формуле

, (4)

где К_{л ч} — капитальные вложения в линейную часть;

для трубопроводов с лупингами

К _л.ч = (с_л.оL+ с_л.п х_л) / k_т; (5)

для трубопроводов со вставками

К_л.ч = [с_л(L-х_в)+с´_л х_в] k_т; (6)

К_ст — капитальные вложения в насосные станции,

К_ст = [с_г.н.с.+(п-1) с_п.н.с] k_т; (7)

З_э — затраты на электроэнергию,

З_э=N с_э, . (8)

N — годовой расход электроэнергии, определяется по следующей формуле:

, (9)

где G — расчетная годовая пропускная способность трубопро­вода; Н_ст — напор одной станции; k_c, — коэффициент, учитыва­ющий снижение расхода электроэнергии при сезонном регули­ровании подачи, можно принимать k_с = 1; η_н — КПД насоса при работе на перекачиваемом продукте; η_э — КПД электродви­гателя; N_c = (1,5 2) 10⁶ кВт·ч —расход электроэнергии на собственные нужды насосной станции; с_э — стоимость 1 кВт·ч электроэнергии (с_э = 0,015 руб/кВт·ч).

Затраты на заработную плату

З_з = с_з п, (10)

где с₃ — заработная плата на одну станцию.

П = 0,25З_з— прочие расходы.

Затраты на воду, смазку, топливо

З_т = с_в п, (11)

где с_в — затраты на одной станции на воду, смазку, топливо и т.д.

Приведенные расходы по каждому варианту определяются по формуле Р=Э+ЕК (вопр.3).

По минимальным приведенным расходам выбирается экономи­чески целесообразный вариант трубопровода.