5.3 Определение изменения испытательного давления в зависимости от изменения температуры воды

Одной из причин изменения давления при выдержке под испытательной нагрузкой может быть изменение температуры испытательной среды.

Определение изменения давления во время испытаний в трубопроводе, вызванное падением температуры возможно по формуле:

где V_bi – объем воды в испытываемом секторе трубопровода в начале испытаний, м³, равный:

V_ri – объем воздуха в испытываемом секторе трубопровода в начале испытаний, м³, при запуске скребка V_ri=0;

р₂ – давление в конце испытаний, МПа;

Т_i – абсолютная температура в начале, ⁰С;

- температурные изменения за период испытаний;

µ = 0,1 – коэффициент Пуассона;

D_внi – внутренний диаметр трубы;

L_i=12000 м – суммарная длина трубы;

α_i=1,25·10^-5 К^-1 – температурный коэффициент расширения стали трубы;

β_i=2,1·10^-4 К^-1 – температурный коэффициент расширения воды;

δ_i – толщина стенки стали;

Е=2,1·10¹¹ Па – модуль упругости стали;

k=46563·10^-14 – индекс сжатия воды.

Задача №20

Определить изменение давления во время испытаний в трубопроводе , вызванное падением температуры.

Исходные данные:

Диаметр трубопровода – D_н=1220 мм;

Толщина стенки трубы – δ=10мм;

Суммарная длина трубы – L=12000м;

Объем воздуха в начале испытания – V_ri=0 м³;

Давление в конце испытаний – р₂=8,81 МПа;

Абсолютная температура в начале – Т₁=228 ⁰С;

Время повышения давления - =4К;

Внутренний диаметр трубы – D_вн=1200 мм.

Решение:

1. Объем воды в испытуемом трубопроводе в начале испытания по формуле (5.17):

2. Изменение давления по формуле (5.16):

5.4 Расчет продолжительности выполнения работ по очистке полости, испытанию и удалению воды (опиу или опи)

Расчет продолжительности выполнения простых процессов включает в себя перечень определений.

1. Определение продолжительности осуществления процесса промывки с пропуском поршней-разделителей по формуле (сут):

= , (5.18)

где D_y - условный диаметр трубопровода, м;

l – протяженность участка, км;

К₁ – коэффициент, учитывающий организационно – технические перерывы в работе наполнительных агрегатов или передвижных компрессорных станций, К₁=0,6÷0,8;

К₂ – коэффициент, учитывающий объем предварительного заполнения трубопровода водой для его промывки, К₂=1,15÷1,2;

Q_нап – производительность наполнительного агрегата, м³ /ч;

Z₁ – число наполнительных агрегатов.

2. Определение продолжительности продувки воздухом по формуле (сут):

, (5.19)

где D_рес – диаметр ресивера, м;

l_рес – длина ресивера, м;

Р_рес – давление в ресивере при продувке, кгс/см² ;

Q_комп – производительность компрессора, м³/ч;

Z – число ресиверов;

τ_проп - продолжительность организации продувки и пропуска очистного поршня, τ_проп = 1 сут.

3. Определение продолжительности выполнения процесса продувки природным газом по формуле (сут):

τ_прд.гз = τ_{нап. гз} + τ_в.вз + τ_проп , (5.20)

где τ_нап.гз - продолжительность заполнения ресивера природным газом до давления Р_рес принимают по скорости подъема давления газа, в зависимости от производительности его источника, но не более 3 кгс/см²/ч (0,3 Мпа/ч); τ_в.вз - продолжительность вытеснения воздуха газом принимается из расчета средней скорости передвижения газа по трубопроводу, τ_в.вз = 3 ÷ 5 км/ч;

4. Определение продолжительности процесса гидравлического испытания по формуле (сут):

τ_и.гидр =τ_пд.нап + τ_пд.о + τ_и.герм + 2∙τ_сд.вд , (5.21)

где τ_пд.нап - продолжительность подъема давления в трубопроводе наполнительными агрегатами; принимают

τ_пд.нап =(0,4÷0,5) ∙ τ_пр.м, (5.22)

τ_пд.о – продолжительность подъема давления опрессовочными агрегатами:

τ_пд.о = (0,2÷0,3) ∙ τ_пр.м, (5.23)

τ_и..гидр – продолжительность выдержки трубопровода под испытательным давлением на прочность при гидравлическом испытании, τ_и..гидр = 1 сут;

τ_и.герм – продолжительность проверки на герметичность, τ_и.герм = 1 сут.

Задача №21.

Построить график изменения давления при гидравлическом испытании участка нефтепровода с D_y =1200 мм, протяженностью 30 км, с пропуском поршня – разделителя при рабочем давлении р = 6,4 Мпа.

Решение:

1. Возможные максимальные потери давления при заполнении участка трубопровода:

- на преодолении максимального перепада высот по трассе -160 м;

- на перемещение поршня – 15 м;

- на преодоление сил трения и перемещение загрязнений при D_y =1200 мм,

Q = 2000 м³/ч и L = 30 км, - 0,111∙30 = 26,7 м.

Суммарный потребный напор: Н = 160 + 15+ 26,7 = 201,67 м.

Выбираем оборудование – 4 параллельно включенных наполнительных агрегата ДН – 501, каждый из которых имеет производительность 540 м³/ч и развивает напор 240 м.

2. Продолжительность процесса промывки с пропуском поршней – разделителей по формуле (3. ) при К₁ = 0,6 и К₂ = 1,15:

τ_пр.м = 1,265 сут = 30,36 ч.

3. Продолжительность подъема давления в трубопроводе наполнительными агрегатами: τ_пд.нап = (0,4÷0,5) ∙ τ_пр.м , принимаем

τ_пд.нап = 0,4 ∙ τ_пр.м = 0,4 ∙ 30,36 =12 час 10 мин (12,144 ч).

4. Величина испытательного давления:

- в верхней точке р_исп = 1,1 ∙ р_раб = 1,1 ∙ 6,4 = 7,04 Мпа;

- в нижней точке р_исп = р_зав = 7,7 Мпа.

Для опрессовки используем агрегат ЦА – 320 с подачей 18,4 ÷ 82,2 м³/ч и напором 182/40.

5. Продолжительность подъема давления опрессовочным агрегатом:

τ_пд.о = (0,2÷0,3) ∙ τ_пр.м , принимаем τ_пд.о = 0,2 ∙ τ_пр.м = 0,2 ∙ 30,26 = 6 ч.

6. Продолжительность снижения давления с испытательного до рабочего:

τ_сд.вз = (1÷0,3) сут = 7,2 ч.

7. Суммарная продолжительность процесса гидравлического испытания:

τ_и.гидр =τ_пр.м + τ_пр.нап + τ_пд.о + τ_и.пч + τ_сд.вз + τ_и.герм = 30,36 + 12,14 + 6 + 24 + 6 +7,2 +12 = 97,7 ч = 4,07 сут.

На рис. 3 приведен график изменения давления в трубопроводе при циклическом гидравлическом испытании для рассмотренного примера.

Рис. 3 График изменения давления в трубопроводе при гидравлическом испытании:

1 – заполнение трубопровода водой;

2 – подъем давления до р_исп (а-в нижней точке трубопровода р_исп = р_зав; б-в –в верхней точке трубопровода р_исп ≥ 1,1∙ р_раб);

3 – циклическое испытание на прочность (время выдержки до первого цикла снижения давления ≥ 6 ч, между циклами – 3 ч);

4 – снижение давления до р_герм = р_раб;

5 – проверка на герметичность.