1. Подбор насосного оборудования

На рисунке 1.2 представлена схема перекачки нефти

Рисунок 1.2. Схема перекачки

1.1.1 Гидравлический расчет всасывающей линии

Задаем расчетную скорость V=2 м/с, учитывая, что скорость движения продукта по трубопроводу находиться в пределах от 1 до 5 м/с.

Определяем диаметр всасывающего трубопровода:

м = 1212 мм, (1.1)

где -объемный расход нефтепродукта, м³/с;

-скорость движения перекачиваемой жидкости, м/с.

Назначаем стандартный диаметр и толщину стенки по СНиП 2.05.06-85* наружный диаметр, толщина стенки =10 мм.

Внутренний диаметр трубопровода равен:

=1220-2∙10=1200 мм, (1.2)

где - внутренний диаметр трубопровода, мм;

-толщина стенки, мм.

Истинная скорость течения жидкости, выражая из формулы (1.1):

= м/с (1.3)

Определяем режим течения жидкости в трубопроводе по числу Рейнольдса:

(1.4)

где - кинематическая вязкость, м²/с.

Режим течения турбулентный, т.к. > =2320, следовательно коэффициент Кориолиса α = 1.

Эквивалентная шероховатость для нефтепровода после нескольких лет эксплуатации k_э=0,2 мм.[9. с 134]

Переходные числа Рейнольдса и :

= = , (1.5)

Так как Re_в < Re_1пер (54389<75000) – зона гидравлически гладких труб.

Коэффициент гидравлического сопротивления λ считаем по формуле:

(1.6)

Потери напора во всасывающем трубопроводе:

(1.7)

где - потери на местные сопротивления;

- потери на трение;

- длина трубы, м;

- сумма местных сопротивлений.

Находим сумму местных сопротивлений [9. с. 152], они включают в себя:

1. Выход из резервуара с хлопушкой =0,92.

2. Задвижка =0,15.

3. Компенсатор линзовый. Выбираем компенсатор однолинзовый, [9. с. 153].

=0,153+ =0,153+ , (1.9)

4. Тройник с поворотом =1,3.

5. Фильтр =2,2.

6. Конфузор. По методике [9. с.154] выбирается расчетная формула коэффициента местного сопротивления диффузора для максимального значения потерь:

, (1.10)

. (1.11)

7. Отвод при 90 [9. с. 153]:

, (1.12)

Сумма потерь на местные сопротивления будет равна:

= + +2 + + + +2 =

=0,92+0,263+2∙0,15+1,3+2,2+0,095+2∙0,46=5,998. (1.13)

Общие потери во всасывыющем трубопроводе составляют:

м.

Аналогичный расчет проводится еще для семи значений расхода (таблица 1.1).

Таблица 1.1 – Гидравлический расчет всасывающего трубопровода

Q, м3/ч	1600	3200	4800	6400	8000	8300	9600	11200
υв, м/с	0,39	0,79	1,18	1,57	1,97	2,04	2,36	2,75
Reв	10485	20969	31454	41939	52423	54389	62908	73393
Reпер1	75000
λв	0,031	0,026	0,024	0,022	0,021	0,021	0,020	0,019
hв, м	0,050	0,199	0,446	0,791	1,233	1,327	1,772	2,408

1.1.2 Гидравлический расчет нагнетательной линии

Принимаем скорость движения в нагнетательной линии V_н= 2 м/с

м = 1212 мм, (1.14)

где -объемный расход нефтепродукта, м³/с;

-скорость движения перекачиваемой жидкости, м/с.

Назначаем стандартный диаметр и толщину стенки по СНиП 2.05.06-85* наружный диаметр, толщина стенки =10 мм.

Внутренний диаметр трубопровода равен:

=1220-2∙10=1200 мм, (1.15)

Истинная скорость течения жидкости, выражая из формулы (1.1):

= м/с, (1.16)

Определяем режим течения жидкости в трубопроводе по числу Рейнольдса:

(1.17)

где - кинематическая вязкость, м²/с.

Режим течения турбулентный, т.к. > =2320, следовательно коэффициент Кориолиса α = 1.

Эквивалентная шероховатость для нефтепровода после нескольких лет эксплуатации k_э=0,2 мм.[9. с 134]

Переходные числа Рейнольдса и :

= = , (1.18)

Так как Re_в < Re_1пер (54389<75000) – зона гидравлически гладких труб.

Коэффициент гидравлического сопротивления λ считаем по формуле:

(1.19)

Потери напора в нагнетательном трубопроводе:

(1.20)

где - потери на местные сопротивления;

- потери на трение;

- длина трубы, м;

- сумма местных сопротивлений.

Определяем коэффициенты местных сопротивлении:

Потери напора в нагнетательном трубопроводе:

м. (1.21)

Аналогичный расчет проводится еще для семи значений расхода (таблица 1.2).

Таблица 1.2 – Гидравлический расчет нагнетательного трубопровода

Q, м3/ч	1600	3200	4800	6400	8000	8300	9600	11200
υв, м/с	0,39	0,79	1,18	1,57	1,97	2,04	2,36	2,75
Reн	10485	20969	31454	41939	52423	54389	62908	73393
Reпер1	75000
λн	0,031	0,026	0,024	0,022	0,021	0,021	0,020	0,019
hн, м	17,258	58,056	118,045	195,309	288,629	307,839	397,127	520,122

1.1.3 Определение потребного напора

Потребный напор насоса есть разность между энергиями на выходе и входе в насос

, (1.22)

где Е_н – энергия на выходе из насоса;

Е_в - энергия на входе в насос;

- нивелирные высоты соответственно 2 и 3 сечений, м;

- давления во 2 и 3 сечениях, Па;

- плотность жидкости, кг/м³;

- ускорение свободного падения, равное 9,81 м²/с;

- коэффициенты Кориолиса;

- скорость жидкости во 2 и 3 сечениях, м/с.

Для определения портебного напора необходимо записать уравнения Бернулли для сечений 1-1 и 2-2, 3-3 и 4-4

, (1.23)

, (1.24)

Исходя из формул (1.22), (1.23) и (1.24):

= -

- = =

= = м. (1.25)

где = H =0,5 м;

= H =50 м;

Р₁ =Р_атм;

P_к = 0,18 МПа;

= = 0.

Аналогично находим потребный напор еще для семи значений расхода (таблица 1.3).

Таблица 1.3 – Зависимость потребного расхода от напора

Q, м3/ч	1600	3200	4800	6400	8000	8300	9600	11200
Hпотр, м	88,91	129,86	190,10	267,71	361,47	380,77	470,51	594,14

Статический напор трубопровода определяется по формуле:

м. (1.26)

По найденному потребному напору и необходимой подаче подбираем центробежный нефтяной горизонтальный насос марки НМ 10000-210. Для создания необходимого напора необходимо установить 2 насоса.

1.1.4 Проверка всасывающей способности насоса

Высота всасывания насосов ограничивается возможностью возникновения кавитации. Кавитация начинается, когда давление на входе в рабочее колесо насоса ( ) становится меньше давления насыщенных паров жидкости при данной температуре ( ).

Условием нормальной работы насосов является соблюдений условий:

Для устойчивой работы насоса требуется иметь так называемый кавитационный запас , который представляет собой превышение полного напора жидкости во входном патрубке над удельной энергией насыщенных паров при температуре перекачки

, где -давление во входном патрубке, -скорость жидкости во входном патрубке при подаче Q.

-абсолютное давление над свободной поверхностью жидкости в резервуаре, Па; - давление насыщенных паров жидкости, Па; - потери напора во всасывающей линии, м; - разность геометрических высот насоса и уровня жидкости в приемном резервуаре, м.

Так как Δ <Δ , значит всасывание насосом и безкавитационная работа обеспечены.

1.1.5 Расчет совмещенной характеристики трубопровода и группы насосов

Совмещенная характеристика трубопровода и группы насосов насосной станции (рисунок 1.5) представляет собой пересечение графика зависимости напора насоса от подачи Н= f(Q) и графика зависимости потребного напора трубопровода от расхода Н_потр = f(Q).

Уравнение характеристики магистрального насоса НМ 10000-210