5. Расчет сливо-наливных устройств для автомобильных цистерн.

Для налива нефтепродуктов в автомобильные цистерны на нефтебазах должны применяться специальные, в том числе автоматизированные, устройства верхнего или нижнего налива, оборудованные насосными агрегатами, пультом дистанционного управления, устройствами для задачи дозы отпускаемого нефтепродукта, Предотвращения перелива, герметизации цистерн, а также автоматическими системами измерения количества нефтепродуктов в единицах массы (объема) и оформления товарных документов.

Наливные устройства для налива легковоспламеняющихся и маловязких горючих жидкостей должны быть оборудованы центробежными, а для налива масел и других горючих жидкостей - роторными насосами.

Для уменьшения гидравлических ударов, обеспечения безопасных скоростей перекачки и точности учета наливные устройства следует оснащать оборудованием, обеспечивающим подачу нефтепродукта в начальной и завершающей фазе налива не более 30 м³/ч.

Наливные устройства следует располагать на отдельных рабочих местах (островках), объединенных по группам нефтепродуктов в наливные станции. В зависимости от типа прибывающих автомобильных цистерн и объема отгрузки отдельных марок (сортов) нефтепродукта рабочие места должны обеспечивать налив как одиночных, так и автопоездов.

Управление наливом должно быть дистанционным из операторной и по месту.

Расчетное количество наливных устройств станции налива следует определять для каждой марки(сорта) нефтепродуктов по формуле:

где:

Q_i - среднее суточное потребление нефтепродукта, т;

q - расчетная производительность наливных устройств;

t - количество часов работы наливных устройств в сутки;

ρ - плотность нефтепродукта, т/м³;

Кн - коэффициент неравномерности потребления нефтепродуктов.

Производительность наливных устройств при механизированном наливе без учета времени на вспомогательные операции следует принимать:

для нефтепродуктов с вязкостью до 60× 10^-6 м²/с- 40...100м³/ч.

для нефтепродуктов с вязкостью от 60× 10^-6 м²/с до 600×10^-6 м²/с - 30...60 м³/ч.

Для топочного мазута 40:

,

следовательно, для налива топочного мазута 40 потребуется одно наливное устройство.

Для АИ-92:

,

следовательно, для бензина АИ-92 потребуется одно наливное устройство.

Для АИ-95:

следовательно, для бензина АИ-95 потребуется одно наливное устройство.

Для ДЛ:

,

следовательно, для налива ДЛ потребуется одно наливное устройство.

Для М8В2:

,

следовательно, для масла М8В2 потребуется одно наливное устройство.

Для М6з/10В:

следовательно, для масла М6з/10В потребуется одно наливное устройство.

Для И-Г-А-32:

следовательно, для масла И-Г-А-32 потребуется одно наливное устройство.

6. Гидравлический расчёт

6.1 Светлые нефтепродукты:

На нефтебазу из светлых нефтепродуктов приходит 960 м³ ДЛ,

420 м³ бензина Аи-92 и 600 м³ бензина Аи-95. Согласно п. 5.1.4 ВНТП 5-95 время непосредственного (без учета времени на вспомогательные операции: подсоединение и заправка сливо-наливных устройств, замер взлива, выполнение приемных анализов, открытие сливных клапанов, люков цистерн и т.п.) слива и налива маршрута или группы цистерн не должно превышать 80 мин. Поэтому расходы соответственно будут равны:

В общем случае потери в сети определяются

Н_г – разность геодезических отметок;

h_вс – потери напора во всасывающей линии трубопровода;

h_н – потери напора в нагнетательной линии трубопровода;

р₁ – давление над свободной поверхностью жидкости в цистерне;

р₂ - давление над свободной поверхностью жидкости в резервуаре;

- плотность нефтепродукта.

1. для Аи-92:

Н айдём диаметр коллектора, задавшись рекомендуемой скоростью движения нефтепродукта в коллекторе:

Исходя из стандартных значений диаметров выбираем подходящий:

Из уравнения неразрывности следует:

_Тогда:

Расчет пропускной способности отводной трубы:

Потери напора во всасывающем тракте определим по формуле Дарси – Вейсбаха:

Определим режим движения жидкости в трубе (вязкость возьмем при максимальной температуре, равной ₎, для чего найдем число Рейнольдса:

Поскольку - зона гидравлических гладких труб. Величину λ определим по формуле Блазиуса:

О пределим потери напора во всасывающем тракте (с учетом местных сопротивлений): где:

Подберем диаметр нагнетательной трубы:

Из уравнения неразрывности следует:

_Тогда:

Определим режим движения жидкости в трубе (вязкость возьмем при минимальной температуре, равной ₎, для чего найдем число Рейнольдса:

Поскольку - зона гидравлических гладких труб. Величину λ определим по формуле Блазиуса:

О пределим потери напора на нагнетательном участке (с учетом местных сопротивлений): где: - расстояние от насосной до последнего резервуара.

Запишем потери напора в сети:

где:

Примем насос марки 8НДвН. Для него допустимый кавитационный запас можно принять 4 м. Давление насыщенных паров возьмем для бензина АИ-92, чтобы рассчитать наибольшее заглубление.

Насос необходимо заглубить на 4,6 м.

_{ПОСТРОЕНИЕ СОВМЕЩЕННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ:}

Произведем проверку необходимости перерасчета характеристик насоса по РД 39-30-990-81.

Определяем число Re для потока перекачиваемой жидкости по формуле:

,

где n - частота вращения ротора насоса, об/с; D₀ - наружный диаметр рабочего колеса, м (D₀ =0,47 м); V_р –коэффициент кинематической вязкости, м²/с.

Определяют переходное число Re_п, в зависимости от n_S

Re_П =3,16∙10⁵ ∙65^-0.305 =88460,32

Т.к. для насоса Re>Re_П, то пересчета не требуется.

Напорная характеристика H_сети-Q трубопровода описывается уравнением:

Q, м3/ч	0	100	200	300	400	500
H, м	30	29,267	27,068	23,403	18,272	11,675
, %	0	28,44	50,56	66,36	75,84	79
Нсети, м	9,4	10,57	13,33	17,387	22,614	28,927

Из графика видно, что насос обеспечивает необходимый напор и подачу.

Q_A=360 м³/час ,

Н_А=21,5 м .

_{Если возникнет необходимость перекачать АИ-95 через насос для АИ-92, то его частоту вращения вала следует отрегулировать:}

Тогда уравнение примет следующий вид:

Т аким образом чтобы перекачать АИ-95, необходимо увеличить частоту вращения с 960 об/мин на 1440 об/мин.

_{Если возникнет необходимость перекачать ДЛ через насос для АИ-92, то его частоту вращения вала следует отрегулировать:}

Тогда уравнение примет следующий вид:

Т аким образом чтобы перекачать ДЛ, необходимо увеличить частоту вращения с 960 об/мин на 2186 об/мин.

2. Для АИ-95:

Н айдём диаметр коллектора, задавшись рекомендуемой скоростью движения нефтепродукта в коллекторе:

Исходя из стандартных значений диаметров выбираем подходящий:

Из уравнения неразрывности следует:

_Тогда:

Расчет пропускной способности отводной трубы:

Потери напора во всасывающем тракте определим по формуле Дарси – Вейсбаха:

Определим режим движения жидкости в трубе (вязкость возьмем при максимальной температуре, равной ₎, для чего найдем число Рейнольдса:

Поскольку - зона гидравлических гладких труб. Величину λ определим по формуле Блазиуса:

О пределим потери напора во всасывающем тракте (с учетом местных сопротивлений): где:

Подберем диаметр нагнетательной трубы:

Из уравнения неразрывности следует:

_Тогда:

Определим режим движения жидкости в трубе (вязкость возьмем при минимальной температуре, равной ₎, для чего найдем число Рейнольдса:

Поскольку - зона гидравлических гладких труб. Величину λ определим по формуле Блазиуса:

О пределим потери напора на нагнетательном участке (с учетом местных сопротивлений): где: - расстояние от насосной до последнего резервуара.

Запишем потери напора в сети:

где:

Примем насос марки 12НДсН. Для него допустимый кавитационный запас можно принять 4 м. Давление насыщенных паров возьмем для бензина АИ-95, чтобы рассчитать наибольшее заглубление.

Насос необходимо заглубить на 4,4 м.

_{ПОСТРОЕНИЕ СОВМЕЩЕННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ:}

Произведем проверку необходимости перерасчета характеристик насоса по РД 39-30-990-81.

Определяем число Re для потока перекачиваемой жидкости по формуле:

,

где n - частота вращения ротора насоса, об/с; D₀ - наружный диаметр рабочего колеса, м (D₀ =0,46 м); V_р –коэффициент кинематической вязкости, м²/с.

Определяют переходное число Re_п, в зависимости от n_S

Re_П =3,16∙10⁵ ∙100^-0.305 =77568,8

Т.к. для насоса Re>Re_П, то пересчета не требуется.

Напорная характеристика H_сети-Q трубопровода описывается уравнением:

Q, м3/ч	0	100	200	300	400	600
H, м	33,4	33,31	33,06	32,63	32,02	30,31
, %	0	20,16	37,63	52,4	64,5	80,63
Нсети, м	12,4	13,13	14,86	17,41	20,69	29,25

Из рисунка видно, что пропускная способность насоса больше, чем нам нужна.

Уменьшим частоту вращения вала насоса:

Строим совместную характеристику работы насоса и сети:

Из графика видно, что насос обеспечивает необходимый напор и подачу.

_{Необходимы}й режим работы для перекачки АИ-95 достигается понижением номинальной частоты вращения с 960 об/мин до 897,6 об/мин.

_{Если возникнет необходимость перекачать ДЛ через насос для АИ-95, то его частоту вращения вала следует отрегулировать:}

Тогда уравнение примет следующий вид:

Т аким образом чтобы перекачать ДЛ, необходимо увеличить частоту вращения с 897,6 об/мин на 1363 об/мин.

3. Для ДЛ:

Н айдём диаметр коллектора, задавшись рекомендуемой скоростью движения нефтепродукта в коллекторе:

Исходя из стандартных значений диаметров выбираем подходящий:

Из уравнения неразрывности следует:

_Тогда:

Расчет пропускной способности отводной трубы:

Потери напора во всасывающем тракте определим по формуле Дарси – Вейсбаха:

Определим режим движения жидкости в трубе (вязкость возьмем при максимальной температуре, равной ₎, для чего найдем число Рейнольдса:

Поскольку - зона гидравлических гладких труб. Величину λ определим по формуле Блазиуса:

О пределим потери напора во всасывающем тракте (с учетом местных сопротивлений): где:

Подберем диаметр нагнетательной трубы:

Из уравнения неразрывности следует:

_Тогда:

Определим режим движения жидкости в трубе (вязкость возьмем при минимальной температуре, равной ₎, для чего найдем число Рейнольдса:

Поскольку - зона гидравлических гладких труб. Величину λ определим по формуле Блазиуса:

О пределим потери напора на нагнетательном участке (с учетом местных сопротивлений): где: - расстояние от насосной до последнего резервуара.

Запишем потери напора в сети:

где:

Примем насос марки 14НДсН. Для него допустимый кавитационный запас можно принять 5 м.

Насос необходимо заглубить на 0,36 м.

_{ПОСТРОЕНИЕ СОВМЕЩЕННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ:}

Произведем проверку необходимости перерасчета характеристик насоса по РД 39-30-990-81.

Определяем число Re для потока перекачиваемой жидкости по формуле:

,

где n - частота вращения ротора насоса, об/с; D₀ - наружный диаметр рабочего колеса, м (D₀ =0,48 м); V_р –коэффициент кинематической вязкости, м²/с.

Определяют переходное число Re_п, в зависимости от n_S

Re_П =3,16∙10⁵ ∙107^-0.305 =75984,5

Т.к. для насоса Re>Re_П, то пересчета не требуется.

Напорная характеристика H_сети-Q трубопровода описывается уравнением:

Q, м3/ч	0	200	400	600	800	1000
H, м	44,47	44,16	43,59	42,63	41,29	39,56
, %	0	29	52,36	69,81	81,45	87,27
Нсети, м	12,4	13,44	15,92	19,56	24,25	29,9

Из рисунка видно, что пропускная способность насоса больше, чем нам нужна.

Уменьшим частоту вращения вала насоса:

Строим совместную характеристику работы насоса и сети:

Из графика видно, что насос обеспечивает необходимый напор и подачу.

_{Необходимый режим работы для перекачки М40 достигается понижением ном}инальной частоты вращения с 960 об/мин до 748,8 об/мин.

_{Если возникнет необходимость перекачать АИ-95 через насос для ДЛ, то его частоту вращения вала следует отрегулировать:}

Тогда уравнение примет следующий вид:

Т аким образом чтобы перекачать ДЛ, необходимо уменьшить частоту вращения с 748,8 об/мин до 493,11 об/мин.