23. Увеличение производительности нефтепровода.

Пропускная способность (производительность) нефтепровода может быть увеличена удвоением числа насосных станций, укладкой лупингов и комби­нированным путем — укладкой лупингов при одновременном удвоении числа насосных станций. Вопрос о том, какой метод следует принять для увеличения пропускной способности данного конкретного трубопровода, решается в конечном счете путем сопоставления экономических показателей различных вариантов.

Согласно действующим нормам технологического проектиро­вания (НТПТ) для пропуска полного планируемого грузо­потока должно предусматриваться сооружение одной нитки магистрального трубопровода с развитием его пропускной спо­собности по очередям за счет увеличения числа станций. Допус­кается проектирование магистрального трубопровода с учетом последующей укладки второй нитки в случаях:

когда заданная пропускная способность не может быть обеспе­чена одной ниткой из-за отсутствия труб достаточно большого диаметра и нецелесообразности их освоения промышленностью;

когда увеличение пропускной способности трубопровода до пределов, указанных в задании на проектирование, намечается в сроки, превышающие 8 лет.

Для теоретического решения задачи об увеличении пропуск­ной способности трубопровода введем следующие обозначения: Q₀ — объемный расход жидкости до увеличения; Q₁ — расход . жидкости после увеличения; = Q₁ /Q₀ — коэффициент увели­чения пропускной способности трубопровода; п₀ — число насос­ных станций до расширения; х₀ — длина лупинга до расширения; i_{м 0} — гидравлический уклон магистрали (на участке одиночной трубы) до расширения; i_{л 0} — гидравлический уклон лупинга до расширения; х₁ — длина добавочного лупинга, предусмотрен­ного для расширения; i_м1 и i_л1 – гидравлические уклоны соот­ветственно в одиночной трубе и лупинге после увеличения про­пускной способности.

Если при увеличении пропускной способности диаметр доба­вочных лупингов равен диаметру лупингов, установленных на трубопроводе ранее, то при сохранении развиваемых станцией напоров с учетом уравнения баланса напоров и формулы Лейбензона можно записать

. (1)

При удвоении числа насосных станций это уравнение запи­шется

. (2)

Раэделив уравнение (2) на (1), после сокращений по­лучим

. (3)

Если z₁ z₂ (трубопровод, проходящий по равнинной мест­ности), то последнее выражение примет вид

или коэффициент увеличения пропускной способности

.

При ламинарном режиме (т = 1) удвоение насосных станций влечет за собой удвоение пропускной способности трубопровода ( = 2). При турбулентном течении в зоне гидравлически гладких труб (т = 0,25) в результате удвоения насосных станций про­пускная способность возрастает в 1,486 раза. Для зоны гидравли­чески шероховатых труб (т = 0) при турбулентном течении = = 1,414. Если z₁ ≠ z₂, то указанные соотношения про­пускных способностей будут соблюдаться, когда разность z₁ – z₂ будет мала по сравнению с .

На основании найденных значений можно сделать следующий вывод: удвоение числа насосных станций целесообразно, если задан­ный коэффициент увеличения пропускной способности близок к числу .

Если же << , то увеличивать пропускную способность трубопровода путем удвоения насосных станций может оказаться нецелесообразным, так как они будут работать со значительной недогрузкой. Если >> , то можно применить комбиниро­ванный способ увеличения пропускной способности трубопровода, т. е. кроме удвоения числа насосных станций укладывать еще добавочные лупинги.

В каждом конкретном случае оптимальный способ увеличения пропускной способности трубопровода определяется сопоставле­нием технико-экономических показателей конкурирующих вариантов.

Рассмотрим вариант увеличения пропускной способности путем укладки только лупингов. До расширения справедливо уравнение (1). После укладки добавочного лупинга длиной х₁ уравнение баланса напоров запишется в виде

(4)

или в соответствии с принятыми обозначениями

. (5)

Разделив уравнение (5) на (1) почленно и сделав сокра­щение, получим

; (6)

отсюда длина добавочных лупингов будет

. (7)

Если до расширения на нефтепроводе не было лупингов, т. е х₀ = 0, то

. (8)

При помощи аналогичных рассуждений можно найти формулу для длины добавочного лупинга при комбинированном варианте расширения (удвоение станций и прокладка добавочных лупингов)

. (9)

Формула эта вполне точна, если z₁ = z₂, и дает приближенный результат, когда z₁ ≠ z₂.

При увеличении пропускной способности трубопровода необ­ходимо расширять насосные станции, устанавливая дополнитель­ные насосы или заменяя прежние насосами с большей подачей, чтобы давление на насосных станциях оставалось на прежнем уровне.

Обычно стремятся к тому, чтобы насосные агрегаты, уста­новленные на данной насосной станции, были одинаковыми.