4.5. Определение массы продукта в трубопроводе

Масса продукта в трубопроводе определяется по уравнению 4.15

m = Vρ_ср, кг (4.15)

где

V - вместимость трубопровода или объём трубопровода при данных температуре и давлении, м³;

ρ_ср - средняя плотность продукта в трубопроводе при данных температуре и давлении, кг/м³.

Так как давление, температура, марки продуктов могут меняться по длине трубопровода, то общую массу продукта в трубопроводе определяют суммированием массы на отдельных участках по уравнению 4.16.

. (4.16)

Если трубопровод проходит по горной местности, то количество участков необходимо выбрать таким образом, чтобы на каждом из них соблюдались равенства

Р_нач – Р_пр =0,3 МПа,

Р_пр – Р_кон =0,3 МПа.

Р_нач , Р_пр , Р_кон – давления в начале, в промежуточных точках и в конце участка.

Средняя плотность определяется как среднеарифметическое плотностей в начале и конце участка.

Вместимость трубопровода с учетом температуры и давления определяется по уравнению 4.17:

V_тр = V_град K_t K_p, м³, (4.17)

где

V_град - объём трубопровода по калибровочным таблицам, составляемым во время строительства, м³;

K_t - коэффициент, учитывающий влияние температуры на вместимость трубопровода, приведен в РД 153-39-011;

K_p - коэффициент, учитывающий расширение трубопровода и сжатие продукта.

,

где

K₁ - учитывает расширение трубопровода от давления;

K₂ - учитывает сжатие продукта от давления;

Р_н, Р_к - начальное и конечное давления на участке трубопровода, МПа;

Д_в - внутренний диаметр трубопровода, м;

Е - модуль упругости, МПа;

δ - толщина стенки, мм;

β - коэффициент объёмного сжатия продукта, 1/МПа;

Расчетные значения К₁, К₂ приведены в РД 153-39-011.

Коэффициент β можно определить по формуле

, 1/град.

Определение количества продукта в самотечных участках

Наличие самотечных участков на действующем трубопроводе определяется графическим способом при известных напорах в начале и конце участка, известном гидравлическом уклоне и профиле трубопровода.

Построение показано на рис. 4.14 и 4.15 (использование масштабных треугольников обязательно).

Рис. 4.14

i = tgα – известная величина;

i_c = h_c/l_c – гидравлический уклон на самотечном участке,

определяется по графику;

Н_н – общий напор в точке А, м;

Н_к – общий напор в точке В, м;

Рис. 4.15

i = tgα – известная величина;

i_c1 = h_c1/l_c1 – гидравлический уклон на самотечном участке 1, определяется по графику;

i_c2 = h_c2/l_c2 – гидравлический уклон на самотечном участке 2, определяется по графику

Из чертежа следует, что на график наносят профиль трубопровода, начальный и конечный напоры (по манометру +Z). Из точек А и В проводятся линии гидравлического уклона по известному i.

Если линия гидравлического уклона будет являться в какой-либо точке касательной к профилю, то это перевальная точка и далее следует самотечный участок.

Руководящие документы (РД), выпускаемые в данной системе МТП, дают упрощенные методики определения степени заполнения самотечных участков.

Например, РД 153-39-011-97 по учету нефтепродукта на МНПП.

Согласно этому документу степень заполнения определяется по известным модулю расхода и диаметру. Модуль расхода находят по уравнению 4.18:

, (4.18)

где Q – объёмный расход в дм³/см.

По величине М, Д_в на основании приводимой таблицы находится коэффициент заполнения К₃.

Тогда объём и масса нефтепродукта на самотечном участке будут равны

V_пр = К_з F₀ l_c , м³ ,

m = V_пр ρ_пр , кг,

где

F₀ – площадь поперечного сечения трубопровода на самотечном участке, м²:

;

l_с – длина самотечного участка.

Однако более правильно степень заполнения рассчитывать по зависимостям, приведенным в литературе [5].

1. Если , то степень заполнения трубопровода σ =1.

2. Если , то .

3. Если , то .

4. Если , то ,

где

λ_тр – коэффициент гидравлических потерь на напорных и самотечных участках трубопровода;

i_тр, i_с – гидравлические уклоны на напорных и самотечных участках трубопровода;

σ – степень заполнения трубопровода.