2

Программный комплекс «Гидравлический расчет нефтепроводных систем» v2.3

Руководство пользователя

НИПКЦ «Нефтетранссервис»

Программный комплекс

«Гидравлический расчет

нефтепроводных систем (ГРАНС)» ^©

Руководство пользователя

Уфа, 2006

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ 2

1. Математическая модель задачи 3

2. Назначение и характеристика комплекса программ 6

3. Описание комплекса программ «ГРАНС» 8

4. Основные элементы комплекса программ «ГРАНС» 14

5. Запуск комплекса программ 49

6. Пример создания, изменения и расчета режима системы нефтепроводов 50

7. Завершение работы с комплексом программ 64

Приложение 1 65

1. Назначение и возможности 66

2. Требования к пользователю 66

3. Требования к характеристикам насосов и линейной части 67

4. Список использованных источников 68

1.Математическая модель задачи

Системой нефтепроводов называется нефтепровод, либо несколько гидравлически связанных нефтепроводов. Объектами нефтепроводов являются линейные участки (ЛУ), нефтеперекачивающие станции (НПС), НПС с системой автоматического регулирования (САР) давления, местное сопротивление с изменяемым перекрытием сечения трубы, задвижки с САР давления «до себя» или «после себя», пункты приема-сдачи нефти.

Задача гидравлического расчета нефтепроводных систем формулируется следующим образом. При заданных включенных насосных агрегатах, установленных степенях перекрытия труб на местных сопротивлениях и условиях в пунктах приема-сдачи нефти (давление, расход) необходимо:

• найти распределение расходов и давлений по нефтепроводной системе;

• рассчитать величину дросселируемого давления на исполнительных органах САР давления;

• определить наличие перевальных точек на ЛУ, и, если они есть, границы самотечных участков и потери давления на них.

Математическая модель систем нефтепроводов произвольной конфигурации, представляет собой гидравлическую цепь (ГЦ) со смешанными параметрами. Дуги соответствуют объектам системы нефтепроводов (НПС, ЛУ, перемычки, местные сопротивления и заслонки с САР давления), узлы – пунктам приема-сдачи и концам объектов.

ГЦ описывается уравнениями баланса расходов в узлах

, , (1)

и баланса давлений на дугах

p_j = p_i + (A_ij – _ij) – B_ij|q|_ij^k-1q_ij, . (2)

Здесь:

r, d – множества узлов и дуг ГЦ;

q_ij – расход нефти на дуге (i,j);

Q_i – значение приема (сдачи) в i-ом узле; Q_i = 0 для узлов без поступления и сброса нефти;

p_i – давление в i-м узле;

k – коэффициент, зависящий от режима течения нефти;

A_ij,B_ij – коэффициенты гидравлической характеристики дуги (i,j);

Δ_ij – потери давления на дросселирование в САР давления или на самотечных участках линейной части;

Неизвестными являются p_ij, x_ij, Δ_ij.

Поиск перевальных точек и учет работы САР давления выполняются в рамках одной модели.

Для задвижки с САР давления «до себя»:

w = α – p_i. (3)

Для задвижки с САР давления «после себя»:

w = p_j – β; (4)

Для НПС:

w = max((α – p_i),( p_j – β)). (5)

Δ^(N+1) определяются следующим образом:

если Δ^(N)+w > Δ_max, то Δ^(N+1) = Δ_max,

если Δ^(N) +w < 0, то Δ^(N+1) = 0, (6)

иначе Δ^(N+1) = Δ^(N)+w.

Здесь:

N – номер итерации

α – уставка до себя не меньше,

β – уставка после себя не больше,

Δ_max – максимальное разрешенное значение Δ, равное A_ij для НПС и задаваемое для задвижек с САР давления.

«Элементарный», нисходящий линейный участок подобен заслонке с САР давления «до себя» с уставкой равной давлению насыщенных паров нефти. Для упрощения изложения модели, давление насыщенных паров нефти примем равным нулю. Самотек по ЛУ возможен, если давление в его начале равно нулю.

Для линейного участка w = – p_i

Новое значение Δ определяется также как для случая с НПС и задвижками с САР.

Поскольку не каждая точка профиля может быть перевальной, разбиение исходного ЛУ на «элементарные» производится не по каждой точке профиля, а только по вершинам выпуклой огибающей профиля (рис. 1.1). Использование вершин огибающей вместо всего профиля целесообразно при любых гидравлических расчетах, а не только при поиске самотечных участков.

Рисунок 1.1. Огибающая профиля.

Для каждого ЛУ, полученного в результате разбиения, верно следующее:

• профиль ЛУ проходит под прямой соединяющей его концы

• следовательно, первая перевальная точка на таком участке может быть только в его начале (для удобства началом ЛУ считается более высокий из его концов).

Рисунок 1.2. Фрагмент профиля линейного участка.