2.2. Подбор насосов и определение их напора

Для расчетной часовой пропускной способности нефтепровода, Q [м³/ч] осуществляем подбор магистрального и подпорного насосов по Таблице 2.2, ориентируясь на ближайшую большую производительность насоса.

Для выбора магистрального насоса (на станции их соединяют последовательно), надо следить, чтобы величина часовой подачи Q_ч попала в рабочий диапазон. На перекачивающих станциях основные магистральные насосы соединяют последовательно, так чтобы при одной и той же подаче напоры, создаваемые насосами, суммировались. Это позволяет увеличить напор на выходе станции.

Для насосов ряда от НМ 125–550 до НМ 360–460 соединяют последовательно, как правило, два насоса при одном резервном. Для насосов с подачей от 500 м³/ч и выше соединяют последовательно три насоса при одном резервном. Для насосов ряда от НМ 125–550 до НМ360–460 соединяют последовательно, как правило, два насоса при одном резервном. Для насосов с подачей от 500 м³/ч и выше соединяют последовательно три насоса при одном резервном.

В отличие от основных магистральных насосов, на перекачивающих станциях подпорные насосы соединяют, как правило, параллельно (расходы нефти в насосах суммируются, а напор, создаваемый каждым насосом, остается одним и тем же). Для того, чтобы обеспечит требуемый подпор при меньшей подаче в каждом из отдельно взятых насосов. Ведь, как известно, при параллельном соединении насосов общий поток жидкости разделяется на части, составляющие подачи этих насосов. Поэтому стремятся, чтобы либо производительность одного насоса, либо производительность нескольких (двух или трех) параллельно соединенных насосов была равна производительности (подаче) основного магистрального насоса. Наиболее распространенная схема соединения подпорных насосов – два работающих и один резервный.

После выбора магистрального и подпорного насосов необходимо их напоры обычно определяют по заводской документации. Сделать это можно по прилагаемым графическим характеристикам насосов (таблица 2.1, Приложение 2). Методика определения h_м для магистрального насоса НМ 3600-230 и расчетной подачи 3268 м³/ч понятна из рис. 2.1. Там h_m определяется для диаметра рабочего колеса 450 мм и равен 250 м. В документации приводятся характеристики насоса, рассчитанные по воде. При перекачке маловязких нефтей и нефтепродуктов эти характеристики не изменяются. Однако с увеличением вязкости перекачиваемой жидкости напорная характеристика и КПД насоса падают, а потребляемая мощность возрастает. Меняется также давление насыщенных паров и значение кавитационного запаса. Необходимо выполнить расчет насоса для вязкой жидкости (см. методику, например (Караев и др., 2005)).

Рис. 2.1. Характеристика насоса НМ 3600-230.

2.3. Рабочее давление станции, фактическая толщина стенки трубы и скорость течения нефти в трубе

Рабочее давление, развиваемое насосной станцией, рассчитывается по формуле (2):

, (2)

Где h_м и h_П – напоры, магистральный и подпорный, определенные по графическим характеристикам;

m_p – число рабочих магистральных насосов;

P_д – допустимое давление, развиваемое нефтеперекачивающей станцией (в общем случае, не должно превышать 7,4 МПа);

g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с² ;

ρ – плотность нефти, кг/м³ .

Толщина стенки трубы (δ) рассчитывается по формуле (3):

, (3)

где п - коэффициент надежности по нагрузке - внутреннему рабочему давлению в нефтепроводе, учитывающий возможное увеличение внутреннего давления (временные длительные нагрузки, Таблица 13 СНиП 2.05.06-85 Магистральные трубопроводы, 1985);

p – рабочее (нормативное) давление, МПа, по формуле (2);

D_н - наружный диаметр трубы, мм;

R₁ - расчетные сопротивления растяжению

Ориентировочный диаметр трубы, находимый по формуле (8) практической работы №1 справедлив для относительно небольших значений подачи, с учетом того, что диаметр выпускаемых труб ограничен.

По Таблице 2.1 для выбранной марки стали необходимо выбрать ближайший больший диаметр. Тогда внутренний диаметр трубопровода составит:

(4)

Фактическая скорость течения нефти в трубе [м/с] может быть найдена по формуле (5):

(5)

,где D – внутренний диаметр трубопровода (должен быть взят в м!).

Таблица 2.1. Характеристики трубных сталей (по Бабин и др., 1979)

Таблица 2.2. Характеристики магистральных и подпорных насосов