21. Определение числа нпс.

Число нефтеперекачивающих станций определяется из урав­нения:

Значение п₀ обычно оказывается смешанной дробью. Его округляют до целого числа п. Пропускная способность нефте­провода при округленном числе стан­ций будем называть проектной. Если п₀ округлено в большую сторону, то проектная пропускная способность Q_б будет больше заданной (Q₀) и, наобо­рот, при округлении п₀ в меньшую сторону проектный расход Q_a окажется меньше заданного. Это видно из рис. 18.

Если поставлено условие, чтобы про­ектная пропускная способность была равна заданной, то суммарная харак­теристика насосных станций должна пересекаться с характеристикой трубо­провода на вертикальной линии, соот­ветствующей расходу Q₀ (см. рис. 18). При округлении п₀ в меньшую сторону прокладывают лупинг (или вставку большего диаметра), уменьшающий сопротивление трубопровода на величину 0'а'.

Необходимая длина лупинга х определяется из уравнения баланса напоров

где п — округленное (в меньшую сторону) число станций;

H_ст — напор, развиваемый одной станцией при расходе Q₀.

Учитывая, что , получим

Прохождение через выбранную точку суммарной характери­стики насосных станций может быть, обеспечено уменьшением числа насосных агрегатов и обрезкой колес насосов.

Диаметр колеса после обрезки можно определить по формуле

где D₁ — диаметр колеса насоса до обточки; а и Ь — величины, входящие в аналитическое выражение характеристики насоса (Н = а — bQ²) при диаметре колеса D₁; Н* — напор, который должен развивать насос при расходе (после обрезки колеса).

Допускается обрезка до 10% от диаметра колеса. Насосные станции, оборудованные поршневыми' насосами, при округлении их числа в большую сторону будут работать с недогрузкой. Округ­ление п₀ в меньшую сторону приводит к перегрузке станций. Для обеспечения нормального режима работы необходимо будет уменьшить потерю напора. Это достигается прокладкой лупинга (вставки).

22. Расстановка станций, лупингов и вставок по трассе нефтепровода.

Задача размещения станций и лупингов по трассе трубопро­вода наиболее наглядно решается графически по методу Шухова. Пусть на профиле АD (рис. 19) следует разместить насосные станции и лупинги, длина кото­рых определена аналитическим расчетом по формуле:

Сначала рассмотрим способ расстановки станций, когда п₁ взято с превышением против тео­ретического п₀. В этом случае из точки А на профиле по вертикали вверх (в масштабе высот) откла­дываем напор АВ, развиваемый всеми станциями при полном их напоре:

АВ = > ,так как п₁ > п₀.

Точку В соединяем прямой линией с точкой D. Очевидно, уклон этой линии больше проектного гидравлического уклона, так как пропускная способность трубопровода при п₁ больше заданной. Прямую АВ делим на равные отрезки по числу станций. Каждый отрезок (Аα = αβ = βγ = γВ) представляет собой макси­мальный напор, развиваемый одной станцией. Через точки α, β и γ проводим линии, параллельные наклонной прямой ВD, до пересечения с профилем. Точки α',β',γ' дадут местоположения насосных станций на профиле трубопровода. Некоторое смещение станций с этих фиксированных точек может удовлетворить условиям перекачки при неполном использовании давления. Однако при доведении давления на станциях до нормы всякое смещение станций создает неблагоприятные условия работы трубопровода: пропускная способность на одних перегонах становится больше, а на других — меньше средней величины. Последние будут лимитировать в дальнейшем общую пропускную способность трубо­провода.

Е сли же число станций п₂ взято меньше теоретического числа п₀ и для компенсации недостающего напора намечено уло­жить лупинги длиной х_л, то размещение станций может быть произведено с большей свободой выбора их местоположения.

Итак, пусть на профиле АD (рис. 20) следует расставить не­сколько станций (например, три). Точка В — контрольный перевал (перевальная точка), с которого жидкость самотеком поступает в емкость конечного пункта D.

Из точки А вверх по верти­кали в масштабе высот отклады­ваем отрезок Аa₃, равный на­пору, развиваемому всеми (тремя) станциями. При этом отрезки Аa₁ = а₁а₂ = а₂а₃ изображают напор, создаваемый одной станцией (за вычетом остаточного напора р₂/ρg используемого для закачки нефти в емкость последующей станции): Aa₁ = .

Далее из точек а₃ и В, как из вершин, строим так называемый параллелограмм гидравлических уклонов а₃b₃Вb₃^′. Стороны этого параллелограмма образуют с горизонталью углы, соответству­ющие гидравлическим уклонам i₀ и i_л.

Верхняя ломаная линия а₃b₃В характеризует падение напора в трубопроводе в том случае, если головная станция, развивая весь потребный напор, заменяет все промежуточные станции и лупинг расположен в начальном участке трубопровода. Лома­ная а₃b₃′В соответствует расположению лупинга в конце нефте­провода перед перевальной точкой.

Д лину лупинга определяют как горизонтальную проекцию x_л отрезка а₃b₃ (или b₃^′ В). Из этого чертежа следует, что длина лупинга не зависит от места его расположения. Очевидно, лупинг можно распределить по трассе и от этого его суммарная длина не увеличится (сумма горизонтальных проекций отрезков а₃α и βγ равна проекции а₃b₃ на горизонталь). Для уменьшения гидро­динамического давления в трубе рекомендуется лупинги уклады­вать в конце перегона между станциями. После построения параллелограмма гидравлических уклонов через вершины b₃ и b'₃ (см.рис. 20) проводят две вертикальные линии b₃b₂b₁ и b′₃b'₂. Из точек а₂ и а₁, как из вершин, строят подобные же параллело­граммы. Тогда при пересечении с профилем каждый из этих парал­лелограммов даст по две точки е, е' и f, f '. Участок профиля между точками е и е' является зоной возможного расположения второй насосной станции (первая станция находится в голове нефте­провода в точке А). Точно так же на участке f — f ' можно выбрать пункт для третьей насос­ной станции.

После того как выбраны площадки для этих стан­ций, например точки Е и F (рис. 21), можно присту­пить к размещению лупингов на профиле трубопро­вода. На первом перегоне лупинг устанавливаем в конце участка перед вто­рой станцией. Для этого из точки Е под углом, соот­ветствующим i_л, к гори­зонтали проводим линию Еk₁ до пересечения с линией а₁е. Из этого построения видно, что на участке от А_о до К_о укладывается одиночная труба, а на уча­стке К₀Е₀ — двойная (с лупингом). Падение напора на первом участке выражается ломаной линией а₁k₁Е. Параллельно наклон­ной линии k₁Е проводим линии k₂ е₂ и k₃ е₃ через точки, лежащие на прямых k₁ — k₂ и Е — е₃. Отрезок е₂ Е = k₂ k₁ = а₂ а₁ = а₁А представляет собой напор, развиваемый станцией при полном давлении насосов.

П одобным же образом можно построить линию падения напора на втором перегоне. Для этого из точки е₂ следует провести ли­нию е₂ g₂ под углом, соответствующим i₀, к горизонту до пере­сечения с прямой g₂ F, проведенной через точку F под углом, соответствующим i_л. Таким образом, на этом перегоне лупинг будет размещен на участке G₀F_0.

По этому методу размещаем лупинг на остальных перегонах (например, участок Н₀В₀).

Итоговая линия падения напора изображена ломаной Аа₁k₁Ее₂ g₂Ff₃ h₃ВD.