1.21 Гидравлический уклон

Учебник Алиева стр 107 или Нечваль:

Гидравлическим уклоном называют потери напора на трение, отнесенные к единице длины трубопровода

(1.15)

С учетом (1.15) уравнение (1.11) принимает вид

(1.16)

Графическое представление выражения (1.16) показано на рис. 1.7.

Как видно из рисунка, линия гидравлического уклона показывает распределение напора по длине трубопровода. Напор в любой точке трассы определяется вертикальным отрезком, отложенным от линии профиля трассы до пересечения с линией гидравлического уклона. При графических построениях (расстановке ПС на профиле трассы) положение линии гидравлического уклона должно учитывать надбавку на местные сопротивления.

1.22 Характеристики трубопровода и насосной станции

Характеристикой нефтепровода называется зависимость потерь напора от расхода. Для трубопровода постоянного диаметра можно записать

, (1.28)

где N_э – число эксплуатационных участков.

Выражения (1.30) и (1.33) являются уравнениями характеристики нефтепровода в аналитической форме. Графически характеристика нефтепровода представлена на рис. 11.

Начальная точка характеристики трубопровода совпадает с величиной отрезка z+N_Эh_ОСТ. В диапазоне расходов от 0 до Q_КР=DRe_КР/4 (область ламинарного режима течения при Re_КР=2320) зависимость H от Q линейная. При Q> Q_КР характеристика имеет вид параболы вида Q^2–m.

Величины , D и L_P определяют крутизну характеристики трубопровода. Чем меньше диаметр D и чем больше вязкость нефти  и расчетная длина нефтепровода L_Р, тем круче его характеристика.

При практических расчетах нет необходимости в построении характеристики H=f(Q) от начальной точки, то есть при Q=0. Вполне достаточно построить характеристику по нескольким точкам, соответствующим узкому интервалу расходов, ожидаемых при эксплуатации рассчитываемого нефтепровода.

Характеристикой перекачивающей станции принято называть суммарную зависимость напорных характеристик H(Q) для всех работающих насосов на ПС.

Для определения суммарной напорной характеристики нескольких параллельно работающих насосов складываются абсциссы характеристик H(Q) (рис. 1.4).

При последовательном соединении производится сложение ординат (напоров насосов), соответствующих одинаковым расходам (рис. 1.5).

1.23 Совмещенная характеристика нпс-трубопровод и баланс напоров

Для магистрального нефтепровода постоянного диаметра с n перекачивающими станциями, уравнение баланса напоров имеет вид

.(1.34)

В начале каждого эксплуатационного участка ПС оснащены подпорными насосами. В конце трубопровода и каждого эксплуатационного участка требуется обеспечить остаточный напор h_ОСТ для преодоления сопротивления технологических трубопроводов и закачки в резервуары.

Правая часть уравнения (1.34) представляет собой полные потери напора в трубопроводе, то есть Н.

Левая часть уравнения (1.34) – суммарный напор, развиваемый всеми работающими насосами перекачивающих станций (активный напор).

Или можно записать

,(1.36)

Зависимость потерь напора от расхода можно выразить формулой:

H=1,01β[(Q^2-m · ν^m)/D^5-m]·L+ΔZ

Определив расход Q, можно вычислить напор, развиваемый перекачивающими станциями, а также суммарные потери напора в трубопроводе. Обе эти величины одинаковы (условие баланса напоров).

Тот же результат можно получить графически, построив совмещенную характеристику трубопровода и насосных станций. Точка пересечения характеристик называется рабочей точкой (А), которая характеризует потери напора в нефтепроводе и его пропускную способность при заданных условиях перекачки (рис. 1.12). Равенство создаваемого и затраченного напоров, а также равенство подачи насосов и расхода нефти в трубопроводе приводят к важному выводу: трубопровод и перекачивающие станции составляют единую гидравлическую систему. Изменение режима работы ПС (отключение части насосов или станций) приведет к изменению режима нефтепровода в целом. Изменение гидравлического сопротивления трубопровода или отдельного его перегона (изменение вязкости, включение резервных ниток, замена труб на отдельных участках трассы и т. п.) в свою очередь окажет влияние на режим работы всех перекачивающих станций.

Совмещённая характеристика даёт так называемую рабочую точку, которая показывает фактический режим работы трубопровода.

Совмещённая характеристика также показывает что трубопровод и НС представляют собой единую гидравлическую систему.