Содержание

Цель расчета……….……………………………………………………………....3

Исходные данные………………………………………………………………....3

Определение числа нефтеперекачивающих станций…………………………..4

Расстановка нефтеперекачивающих станции по трассе нефтепровода………12

Режимы работы нефтепровода при отключении

нефтеперекачивающих станций………………………………………………….14

3 Определение числа нефтеперекачивающих станций 3

3.1 Расчетные значения плотности, вязкости перекачиваемой нефти 3

3.2 Выбор насосного оборудования 3

3.3 Определение диаметра и толщины стенки трубопровода 4

3.5 Определение числа перекачивающих станций 7

4 Расстановка перекачивающих станций по трассе нефтепровода 10

1 Цель расчета

Выполнить расчет магистрального нефтепровода для перекачки G_Г млн. т нефти в год. Протяженность нефтепровода составляет L км, разность геодезических отметок составляет z=z_К-z_Н. По нефтепроводу транспор­тируется нефть со свойствами ₂₉₃, ₂₇₃, ₂₉₃; расчетная температура перекачки составляет t_Р С. Допустимое рабочее давление принять равным P_ДОП = 6,4 МПа.

Подобрать стандартный диаметр трубопровода и насосное оборудование. Рассчитать толщину стенки трубы. Определить потери напора при заданном объеме перекачки. Определить число перекачивающих станций и выполнить их расстановку на сжатом профиле трассы. Построить совмещенную характеристику нефтепровода и перекачивающих станций. Выбрать способ регулирования.

2. Исходные данные:

- Годовая производительность нефтепровода G_Г = 14,8 млн. т /год;

- Протяженность нефтепровода (перевальные точки отсутствуют) L = 851км;

- Разность геодезических отметок z = z_К – z_Н =193 – 116 = 77 м;

- Средняя расчетная температура перекачки t_Р = 2,3С (Tр = 275,3 К);

- Плотность нефти при температуре 293К (20С), ₂₉₃ = 838 кг/м³;

- Вязкость нефти при 273К (0С), ₂₇₃ = 21,6 сСт.;

- Вязкость нефти при 293К (20С), ₂₉₃ = 6,0 сСт.

3 Определение числа нефтеперекачивающих станций

3.1 Расчетные значения плотности, вязкости перекачиваемой нефти

Расчетная плотность при температуре Т = Т_Р определяется по формуле

,

где  – температурная поправка,  = 1,825 – 0,001315₂₉₃;

Т – расчетная температура перекачки, Т = 275,3 К.

=1,825 – 0,001315838 = 0,723 кг/(м³∙К);

_275,3 = 861 + 0,6928 (293 – 275,5) = 850,79 кг/м³.

Определим расчетную кинематическую вязкость нефти:

3.2 Выбор насосного оборудования

Выбор насосного оборудования перекачивающих станций (ПС) производится исходя из расчетной часовой производительности нефтепровода, определяемой при =_Т по формуле:

где N_р – расчетное число рабочих дней, принимаемое равным 350 сут/год;

k_НП – коэффициент неравномерности перекачки нефти, k_НП = 1,05 (однониточные нефтепроводы, подающие нефть к НПЗ, а также однониточных нефтепроводов, соединяющих систему).

.

В соответствии с расчетной часовой производительностью выбираем насосы:

- магистральный насос НМ 2500-230 (n = 3000 об/мин, D₂ = 405 мм);

- подпорный насос НПВ 2500-80 (n = 1500 об/мин, D₂ = 483 мм).

Определим напоры, развиваемые насосами при расчетной производительности перекачки. Для этого воспользуемся уравнением напорной характеристики насоса

H = a – bQ²,

где a и b – постоянные коэффициенты напорной характеристики насосов;

- напор магистрального насоса(D=405): h_М = 258,7 – 8,564110^–62070,88² = 221,97 м;

- напор подпорного насоса(D=483): h_П = 85 – 4,079510^–62070,88² = 65,71 м.

Определим рабочее давление при условии, что число последовательно работающих магистральных насосов на НПС m_М=3.

P = 6,10 МПа  P_ДОП = 6,4 МПа – расчетное давление в нефтепроводе не превышает допустимое.

3.3 Определение диаметра и толщины стенки трубопровода

Ориентировочное значение внутреннего диаметра вычисляется по формуле:

где w_o – рекомендуемая ориентировочная скорость перекачки, определяемая из графика (рисунок 1).

Рисунок 1 - Зависимость рекомендуемой скорости перекачки

от плановой производительности нефтепровода

Для дальнейших расчетов принимаем ближайший стандартный наружный диаметр трубопровода D_Н = 720 мм. Согласно требованиям СНиП 2.05.06-85*, нефтепроводы диаметром 700 мм и более следует относить к третьей категории (коэффициент условий работы m = 0,9).

Примем для сооружения нефтепровода трубы ВТЗ, изготавливаемые по ТУ 1381-012-05757848-20005 из стали марки 13Г2 АФ (временное сопротивление стали на разрыв _В = 530МПа; коэффициент надежности по материалу k₁=1,4).

Так как перекачку нефти предполагается производить по системе «из насоса в насос» и диаметр нефтепровода попадает в интервал D_У = (700 – 1200)мм, согласно СНиП 2.05.06-85*, значения коэффициентов надежности по нагрузке принимается n_p=1,15 и надежности по назначению k_Н = 1,0.

Определим расчетное сопротивление металла трубы R₁ :

Расчетное значение толщины стенки трубопровода составляет:

Полученное значение  округляем в большую сторону до стандартного значения и принимаем толщину стенки равной  = 8мм.

Внутренний диаметр нефтепровода равен:

D = D_н – 2 = 720 – 28 = 802 мм = 0,704 м.

3.4 Гидравлический расчет нефтепровода. Определение числа перекачивающих станций

Определим среднюю скорость течения нефти:

Режим течения нефти характеризуется числом Рейнольдса Re, значение которого составляет:

Значения переходных чисел Рейнольдса Re₁ и Re₂ определяют по формулам:

,

где – относительная шероховатость трубы;

k_Э – эквивалентная шероховатость стенки трубы, зависящая от материала и способа изготовления трубы, а также от ее состояния. Для нефтепроводов после нескольких лет эксплуатации можно принять k_Э = 0,2 мм.

;

Так как Re₁ < Re < Re₂, режим течения нефти турбулентный в зоне смешанного трения. Коэффициент гидравлического сопротивления  определим по формуле Альтшуля:

Потери напора на трение в трубопроводе вычислим по формуле Дарси-Вейсбаха:

Величина гидравлического уклона вычисляется:

Суммарные потери напора в трубопроводе определяются по формуле:

,

где 1,02 – коэффициент, учитывающий надбавку на местные сопротивления в линейной части нефтепровода;

N_Э – число эксплуатационных участков (назначается согласно протяженности эксплуатационного участка в пределах 400…600 км;

h_ост – остаточный напор в конце эксплуатационного участка, h_ост =30…40 м.

В расчетах принимаем N_Э=2, h_ост = 40 м. Тогда суммарные потери напора составят: