1.2 Алгоритм визначення пропускної здатності системи гнпс - прилегла ділянка нафтопроводу

Пропускна здатність нафтопроводу може бути визначена графоаналітичним або аналітичним методами.

При аналітичному методі пропускна здатність системи ГНПС - прилегла ділянка трубопроводу визначається методом ітерацій по витраті транспортованої рідини для кожного значення розрахункової температури нафти .

Першим кроком є обчислення температурної поправка за формулою

(1.1)

Знаходимо густину рідини при температурі перекачування

(1.2)

Обчислюємо коефіцієнт крутизни віскограми

(1.3)

Визначаємо кінематичний коефіцієнт в’язкості рідини за формулою Рейнольдса-Філонова

(1.4)

Знаходимо перше перехідне число Рейнольдса, яке розмежовує зону гідравлічно гладких труб і зону змішаного закону тертя турбулентного режиму

(1.5)

де k_e – абсолютна еквівалентна шорсткість труб.

Задаємося першим наближенням годинної витрати рідини у м³/год, яке значно менше за пропускну здатність системи.

Розраховуємо секундну витрату рідини у трубопроводі

(1.6)

Розраховуємо середню швидкість руху рідини в трубопроводі

(1.7)

Обчислюємо число Рейнольдса у трубопроводі за формулою

(1.8)

Вибираємо математичну модель для коефіцієнта гідравлічного опору залежно від того, у якій зоні турбулентного режиму відбувається перекачування рідини.

Якщо виконується умова

(1.9)

то коефіцієнт гідравлічного опору обчислюється за формулою Блазіуса

(1.10)

Слід додати, що формула Блазіуса дає адекватні результати при виконанні додаткової умови

(1.11)

При числах Рейнольдса і коефіцієнт гідравлічного опору визначається за формулою Конакова

(1.12)

Якщо виконується умова , то перекачування рідини відбувається у зоні змішаного тертя турбулентного режиму. Для цієї зони запропоновані десятки математичних моделей для визначення коефіцієнта гідравлічного опору. Із них найчастіше використовується логарифмічна формула Альтшуля

(1.13)

Втрати напору на тертя визначаються за формулою Дарсі-Вейсбаха

(1.14)

де – довжина прилеглої ділянки трубопроводу; - прискорення вільного падіння,

Загальні втрати напору в трубопроводі визначаються за формулою

(1.15)

де – різниця геодезичних позначок кінця і початку ділянки трубопроводу.

Визначається напір на виході насосів ГНПС при прийнятих значеннях витрати рідини у трубопроводі і кількості магістральних насосів, що працюють, за формулою

(1.16)

де , - коефіцієнти математичної моделі сумарної напірної характеристики головної насосної станції (ГНС), які визначаються за формулою

(1.17)

де , і – коефіцієнти напірної характеристики підпірного насоса; , – коефіцієнти напірної характеристики магістрального насоса.

Обчислюємо максимально допустимий напір рідини з умов міцності трубопроводу

(1.18)

де - максимально допустимий тиск рідини із умови забезпечення міцності трубопроводу.

Якщо виконується умова

(1.19)

то напір рідини на початку ділянки трубопроводу (після регуляторів тиску ГНПС) приймаємо рівним максимально допустимому напору

(1.20)

Якщо забезпечується умова

(1.21)

то напір рідини на початку ділянки трубопроводу (після регуляторів тиску ГНС) приймаємо рівним напору на виході насосів

(1.22)

Перевіряємо виконання рівняння балансу напорів при прийнятому значенні витрати рідини у трубопроводі. Для цього порівнюємо між собою напір рідини на початку ділянки трубопроводу і загальні втрати напору . При виконанні умови

(1.23)

збільшуємо витрату рідини у трубопроводі за умовою

(1.24)

де - необхідна точність гідравлічного розрахунку; - крок зміни годинної витрати рідини у трубопроводі при ітераціях.

Після завершення ітерацій одержуємо пропускну здатність системи ГНПС - прилегла ділянка з урахуванням наявних обмежень тиску рідини у трубопроводі.

Знаходимо ККД магістрального насоса при подачі, яка відповідає пропускній здатності системи,

(1.25)

де - максимальне значення ККД магістрального насоса; - номінальна подача магістрального насоса, м³/год.

Далі визначається спожита потужність насосів ГНС у кВт на реалізацію режиму перекачування з витратою, яка відповідає пропускній здатності системи ГНС - прилегла ділянка трубопроводу

(1.26)

Річна пропускна здатність системи ГНПС - прилегла ділянка нафтопроводу визначається за формулою

(1.27)

де - кількість нафтопродукту, який перекачується протягом j-того місяця при певній кількості послідовно включених магістральних насосів

(1.28)

де - годинна витрата нафти протягом j-того місяця; – розрахункове число робочих днів у j-тому місяці; – середньомісячне значення густини нафти j-тому місяці.