4.Гидравлический уклон.

Гидравлическим уклоном называют потери напора на трение, отнесен­ные к единице длины трубопровода

i= (1)

С геометрической точки зрения гидравлический уклон равен тангенсу уг­ла а, характеризующего наклон линии изменения напора по длине трубопро­вода.

С учетом (1) уравнение +∆z+ принимает вид

+∆z+ (2)

Графическое представление выражения (2) показано на рис.

Линия гидравлического уклона показывает распределение остаточного напора по длине трубопровода. В любой точке трассы величина напора опре­деляется вертикальным отрезком, отложенным от линии профиля трассы до пересечения с линией гидравлического уклона.

5.Перевальная точка и расчетная длина нефтепровода.

Ближайшая к началу трубопровода возвышенность на трассе, от которой нефть с требуемым расходом приходит к конечному пункту самотеком, на­зывается перевальной точкой. Это значит, что напор в месте расположения перевальной точки (разность высотных отметок перевальной точки и конеч­ного пункта) больше или равен сумме остаточного напора и потерь напора на участке между ними.

Прежде чем приступить к расстановке перекачивающих станций по трас­се нефтепровода, необходимо исследовать ее на наличие перевальной точки (рис.). Для этого сначала на сжатом профиле трассы в конечном пункте нефтепровода откладывают величину остаточного напора h_осг а затем из по­лученной точки проводят линию гидравлического уклона 1. Если она пересекает (или хотя бы касается профиля трассы), то перевальная точка существует и требуется определить ее местонахождение. С этой целью проводят семейст­во линий, параллельных линии гидравлического уклона, пока не найдут ту единственную линию 2, которая лишь касается профиля трассы. Точка каса­ния и является перевальной(π).

Рисунок — Графическое определение перевальной точки и расчетной длины нефтепровода

При наличии перевальной точки за расчетную длину трубопровода при­нимают расстояние

LР= , а разность геодезических отметок принимается равной ∆z = Если пересечение линии гидравлического уклона с про­филем отсутствует, то расчетная длина трубопровода равна его полной длине

LР =L,а∆z = .

6.Уравнение баланса напоров.

Из курса гидравлики известно уравнение Бернулли для установившегося течения

несжимаемой жидкости

(1)

где — соответственно нивелирная высота, давление и средняя ско­рость потока в начале трубопровода; — то же для конечного сечения трубопровода; — потери напора на трение между начальным и конечным сечениями; ρ — плотность жидкости; g— ускорение свобод­ного падения. При перекачке нефти по трубопроводу постоянного диаметра с одной лишь головной перекачивающей станцией:

1) скорость потока неизменна ( );

2) удельная потенциальная энергия давления в начале трубопровода складывается из напора создаваемого подпорной насосной, и напора н_ст создаваемого магистральными насосами, то есть = h_П + Н_СТ;

3) удельная потенциальная энергия давления в конце трубопровода равна остаточному напору h_ост;

4) потери напора между начальным и конечным сечениями трубопровода складываются из потерь напора по длине и на местных сопротивлениях (ранее было показано, что они равны 1,02·f· );

5) разность нивелирных высот ∆z = .

С учетом сказанного уравнение (1) можно переписать в виде

(2) h_П + Н_СТ=1,02·f·

Левая часть уравнения (2)- это суммарный напор, развиваемый подпорной и магистральной насосными, а правая- напор, необходимый для ведения перекачки с проектным расходом Q.В магистральном нефтепроводе с п перекачивающими станциями, поделенном на эксплуатационных участков, подпорные насосные устанавливаются в начале каждого из них. А в конце каждого эксплуатационного участка требуется поддерживать остаточный напор h_ост для преодоления сопротивления технологических трубопроводов и закачки нефти в резервуары. Соответственно, для магистрального нефте­провода в формулу (2) необходимо вместо подставить · , вместо Н_СТ — величину п· и вместо - величину · после чего (2) примет вид

(3)

· + п· =1,02·f· +∆z + ·

Формула (3) называется уравнением баланса напоров. Оно читается так: расход в трубопроводе устанавливается сам собой (автоматически) таким образом, чтобы суммарный напор, развиваемый всеми работающими насоса­ми, был равен напору, необходимому для ведения перекачки. По своей сути, как и уравнение Бернулли, формула (3) является математической записью закона сохранения энергии в трубопроводном транспорте нефти.