15.Критерии оптимальности при выборе оптиматьго варианта прокладки трассы.

Выбор трассы трубопроводов должен производиться по критериям оптимальности. В качестве критериев оптимальности следует принимать:

- приведенные затраты при сооружении,

-техническом обслуживании и  ремонте трубопровода при эксплуатации,

- затраты на мероприятия по обеспечению сохранности окружающей среды,

- металлоемкость,

-конструктивные схемы прокладки,

-безопасность,

- заданное время строительства,

-наличие дорог и др.

16.Определение числа перекачивающих станций. Расстановка по трассе.

На основании уравнения баланса напоров, необходимое число перекачивающих станций составит

,

где H_СТ=m_Мh_М – расчетный напор станции.

Как правило, значение n₀ оказывается дробным и его следует округлить до целого числа.

Рассмотрим вариант округления числа ПС в меньшую сторону В этом случае при n<n₀ напора станций недостаточно, следовательно для обеспечения плановой производительности Q_ПЛ необходимо уменьшить гидравлическое сопротивление трубопровода прокладкой дополнительного лупинга (вставки большего диаметра). При этом характеристика трубопровода станет более пологой и рабочая точка А1 сместится до положения А2.

Необходимую длину лупинга определяем следующим образом. Запишем уравнение баланса напоров для расчетного n0 и округленного n числа перекачивающих станций

Вычитая из первого уравнения второе, получим

откуда

Во втором случае при округлении числа перекачивающих станций n0 в большую сторону, в трубопроводе установится расход Q>Q_ПЛ (рис. 1.14). Если нет возможности обеспечить такую производи­тель­ность, требуется снизить напор станции. Уменьшить напоры ПС можно следующими способами: установкой сменных роторов, отключением части насосов (циклической перекачкой), а также обточкой рабочих колес.

При обточке рабочего колеса магистрального насоса его напор должен быть уменьшен до величины

Диаметр уменьшенного после обточки рабочего колеса равен

,

где DЗ – диаметр заводского рабочего колеса;

Q – подача насоса, равная QПЛ;

аМ, bМ – коэффициенты характеристики магистрального насоса, равные

Для построения характеристики (Q–H) насоса с обточенным рабочим колесом пользуются соотношениями

(1.49)

где QЗ, hМ – координаты точки заводской напорной характеристики насоса.

Следует отметить, что степень обточки рабочего колеса DУ/DЗ должна быть не менее 0,9. В противном случае это приведет к значительному уменьшению коэффициента полезного действия насоса.

Расстановка перекачивающих станций по трассе нефтепровода

Расстановка перекачивающих станций выполняется графически на сжатом профиле трассы. Метод размещения станций по трассе впервые был предложен В. Г. Шуховым и носит его имя (Метод гидр. Треугольника).

Рассмотрим реализацию этого метода для случая округления числа перекачивающих станций в большую сторону на примере одного эксплуатационного участка. В работе находятся три перека­чивающие станции, оборудованные однотипными магист­ральными насосами и создающие одинаковые напоры HСТ1= HСТ1= HСТ1. На ГПС установлены подпорные насосы, создающие подпор hП. В конце трубопровода (эксплуатационного участка) обеспечивается остаточный напор hОСТ (рис. 1.16).

Рис. 1.16. Расстановка перекачивающих станций по трассе нефтепровода постоянного диаметра

17.Применение противотурбулентных присадок.

Для плавного регулирования харакеристик в поток вводятся высокомолекулярные вещества – проивотурбулентные присадки.

Применение противотурбулентных присадок – эффективный метод уменьшения гидравлического сопротивления за счет гашения турбулентных пульсаций. Явление гашения турбулентности в результате введения в поток малых добавок растворов высокомолекулярных веществ (полимеров) объясняется тем, что длинные цепи молекул полимеров вытягиваются вдоль потока и препятствуют развитию поперечных колебаний. Этот эффек по имени его открывателя называется эффектом Томса.

Результаты лабораторных экспериментов и промышленных испытаний показали следующее [30]:

• высокомолекулярные присадки уменьшают гидравлическое сопротивление только при развитом турбулентном течении, так как эффект их применения основан на гашении турбулентных пульсаций;

• положительный эффект снижения гидравлического сопротивления растёт по мере увеличения числа Рейнольдса (увеличивается турбулентность) и молярной массы присадки (увеличивается длина молекул и следовательно увеличивается энергия которую присадка может аккумулировать в виде обратимых упругих дифформаций);

• имеется оптимальное значение концентрации присадки, при котором эффект уменьшения гидравлического сопротивления максимален;

• после прохождения через промышленные насосы в результате разрушения длинных цепей макромолекуд положительное действие присадки полностью прекращается;

• при введении жидкости в присадки, порявляющие неньютоновские свойства, их реологические параметры ухудшаются, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления и пусковых давлений.

Математически действие присадки можно описать при помощи универсального закона сопротивления [9, 30]

, (5.87)

где А(θ) – числовой коэффициент, зависящий от концентрации θ (г/т) присадки в транспортируемой нефти. При отсутствии присадки, то есть при θ=0, А(θ)=28.