Современные нефтебазы-1
.pdf
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
D , мм384297
D |
, мм 402299 |
|
н |
||
|
||
, мм106 |
||
D |
|
, мм382287 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вн |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
факт , м/с1,212,14 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Rе |
6348,345834,3 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
э, мм |
0,02 |
|
|
0,02 |
|
|||||
Rе |
I |
191000143500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
режим течения |
турбулентный, зона гидравлически гладких труб |
|||||||||
|
0,0350,022 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
L |
, м276272 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Местные сопротивления |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
кол- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
во |
|
кол- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
во |
|
|
|
|
|
|
задвижка |
0,15 |
|
4 |
0,15 |
4 |
|||||
тройник |
0,32 |
|
6 |
0,32 |
5 |
|||||
колено сварное под углом 90º |
1,3 |
|
2 |
1,3 |
3 |
|||||
обратный клапан |
3 |
|
|
1 |
3 |
1 |
||||
хлопушка |
0,9 |
|
1 |
0,9 |
1 |
|||||
Σζ |
|
|
|
8,6 |
|
|
9,02 |
|
||
h |
наг, м2,525,8 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Участок «резервуарный парк - а/м станция»
Производительность участка определяется максимальной производительностью «закачки-выкачки» ПРУ для осуществления внутрибазовых операций. Произведем расчет по формулам (6.1)-(6.7), данные которого занесем в таблицу.
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
Таблица 6.3
Гидравлический расчет трубопроводов на участке «резервуарный парк-
а/м станция»
Параметр |
|
Дз |
|
|
|
Дл |
|
|
||||
Q |
, м3/ч500500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
, м/с1,22,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
D |
, мм384297 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
D |
, мм402299 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, мм106 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
D |
|
|
, мм382287 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вн |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
факт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
, м/с1,212,14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Rе 6348,345834,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
э, мм |
0,02 |
|
0,02 |
|
|
|||||||
Rе |
I |
191000143500 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
режим течения |
|
турбулентный, зона |
|
турбулентный, зона |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
гидравлически гладких |
|
гидравлически гладких |
|
|||
|
|
|
|
|
|
труб |
|
|
труб |
|
|
|
|
0,0350,022 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
L |
, м346342 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Местные сопротивления |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
кол- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
во кол-во |
|
|
|
|
|
|
задвижка |
|
0,15 |
6 |
|
0,15 |
6 |
|
|||||
хлопушка |
|
0,9 |
1 |
|
0,9 |
1 |
|
|||||
колено сварное под углом |
|
1,3 |
3 |
|
1,3 |
3 |
|
|||||
90º |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
тройник |
|
0,32 7 |
|
|
0,32 7 |
|
|
|||||
счетчик |
|
12,5 |
1 |
|
12,5 |
1 |
|
|||||
фильтр |
|
1,7 |
1 |
|
1,7 |
1 |
|
|||||
обратный клапан |
|
3 |
|
1 |
|
3 |
1 |
|
||||
Σζ |
|
|
|
|
25,14 |
|
|
25,14 |
|
|
||
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
наг |
, м3,95,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
Таким образом, в данной главе были определены производительность,
диаметр и потери напора на каждом участке, с помощью которых будет произведен выбор насосно-силового оборудования для возможности проведения технологических операций на проектируемой нефтебазе.
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
7. ПОДБОР НАСОСНО-СИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
. Подбор насосов
Для перекачки нефти и нефтепродуктов на нефтебазах используют
центробежные, поршневые и шестерёнчатые насосы. При необходимости применяют вакуумные насосы и эжекторы.
Наибольшее распространение на нефтебазах получили центробежные и
поршневые насосы.
Центробежные насосы отличаются небольшой массой и простотой эксплуатации. Для них требуются более легкие фундаменты, и они могут
соединяться с электродвигателем без промежуточных редукторов.
Для правильного выбора насосов необходимо знать требуемую пропускную способность трубопроводных коммуникаций Q, обслуживаемых данным насосом (или насосной станцией), необходимый напор и подпор
насоса.
Согласно гидравлического расчета, подбор насосов производится по производительности ПРУ для двух групп резервуаров (1 группа для топлива
Дз, 2 группа для Дл): Q=500 м3/ч.
Принимаем в качестве вариантов для обоих групп насосы марок [7]:
. 10НД-10*2 с напором Н=290 м при подаче насоса Q=700 м3/ч,
допустимый кавитационный запас hдоп=11 м.
. 8НДв-Нм с диаметром рабочего колеса D=500 мм, напор Н=82 м при
подаче насоса Q=600 м3/ч, допустимый кавитационный запас hдоп=3,5 м.
Определим требуемый напор насоса:
Н |
насоса |
Н |
вз |
h |
z |
|
|
наг |
|
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
где |
Н |
вз |
- максимальная высота налива нефтепродукта в резервуар,kз - |
|||
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
коэффициент заполнения резервуара, kз=0,9 для РВС со стационарной |
||||||
крышей. |
|
|
|
|
|
|
z |
- геодезическая разность отметок конца и начала трубопровода |
|||||
|
|
|||||
рассматриваемого участка, м. Принимаем |
z 0 |
. |
||||
|
||||||
Потери напора на нагнетании берутся наибольшими из |
||||||
гидравлического расчета. |
|
|
||||
Тогда для Дз и Дл по формулам (7.2) и (7.1): |
||||||
Нвз |
0,9 11,9 10,71 м |
|
|
|||
|
|
|
|
; |
|
|
Н |
|
|
9,64 4,82 15,53м |
|
|
|
|
насоса |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Для окончательного выбора насосного агрегата производится его проверка на всасывающую способность по двум условиям:
hдоп Нs , |
|||||
H |
s |
h z h |
|||
|
|
0 |
вс |
||
где |
H |
s |
- допустимая высота всасывания насоса, м. |
||
|
|||||
|
|
|
|
||
h |
- минимальный напор в начале всасывающего трубопровода, м. |
||||
0 |
|||||
|
|
|
|
||
Потери напора на всасывании берутся также наибольшими согласно гидравлического расчета.
Допустимая высота всасывания определяется по формуле [8]:
|
|
|
Р P |
|
|
|
||
H |
|
|
|
|
|
h |
|
2 |
|
|
a |
s |
вх |
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
s |
|
|
|
g |
доп |
|
2 g |
|
|
|
max |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
вх |
- скорость жидкости во входном патрубке насоса, м/с; |
|||||
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g - ускорение свободного падения, |
g 9,81 м2 / с . |
|||||||
Для насоса 10НД-10*2 при перекачке дизельного топлива Дл данная |
||||||||
величина составит: |
|
|
|
|
||||
|
|
|
(0,1013 0,001148) 10 |
6 |
|
2 |
|
|
H |
|
|
|
11 |
1,21 |
1,34 м |
||
s |
|
819,35 9,81 |
|
2 9,81 |
||||
|
|
|
|
|
|
|||
.
Следовательно, насос обладает самовсасывающей способностью Проверим выполнение ранее заданных условий.
Условие (7.3) выполняется:
11 1,34 .
Так как потери напора на всасывании больше на участке «РП-НС»
определим выполнение условия (7.4) для данного участка, приняв |
z 0 |
: |
|
||
1,34 0,8 0 2,29 . |
|
|
,34<1,49 м
Условие не выполняется. Требуется заглубление насосных агрегатов на величину:
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
z h |
h |
H |
s |
0,8 - 2,29 -1,34 |
2,83 м |
0 |
вс |
|
|
|
Для насоса 10НД-10*2 при перекачке Дз допустимая высота всасывания насоса равна:
|
|
|
(0,1013 0,01288) 10 |
6 |
|
1,104 |
2 |
|
H |
|
|
|
11 |
|
|||
s |
829,65 |
9,81 |
|
2 9,81 |
||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
0,2м
.
Так как величина
H |
s |
|
отрицательная, следовательно, насос не обладает
самовсасывающей способностью и требует подпора величиной Проверим выполнение ранее заданных условий. Условие (7.3) выполняется:
Н |
s |
|
0,2
м
.
11 0,2 |
. |
|
Так как потери напора на всасывании больше на участке «ж/д эстакада - насосная станция» определим выполнение условия (7.4) для данного
участка, приняв |
z |
0 |
: |
|
|
||
0,2 0,8 0 2,16 |
|||
0,2 1,36 |
|
|
|
Условие выполняется.
Окончательно принимаем для перекачки дизельного топлива Дл и Дз насос марки 10НД-10*2, а также заглубляем насосную станцию на 2,83 м.
7.2 Подбор приводящих насосы двигателей
Подбор двигателей для привода насосов 10НД-10*2 будем
осуществлять по мощности и частоте вращения вала насоса при максимально
возможной производительности. Мощность определим по формуле(7.6.):
NkЗ g Q H
Д
где kз - коэффициент запаса, равный ;
ρ - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3; g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;
Q - максимально возможная производительность насоса, Qmax =700
м3/ч = 0,194 м3/с;
Н - напор при максимальной производительности, Н = 290 м ; η - КПД насоса при максимальной производительности, η = 0,84; ηД - КПД двигателя (для электродвигателей равен 0,95).
Для перекачки дизельного топлива Дз:
ρ-40 = 886,67кг/м3; Qmax = 700 м3/ч = 0,194 м3/с; Н =290 м
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
N 1,1 |
886,67 9,81 0,194 290 |
613,24 |
|
0,84 0,95 |
|||
|
кВт. |
||
|
|
Для перекачки дизельного топлива Дл:
ρ-40 = 877,66 кг/м3; Qmax = 700 м3/ч = 0,194 м3/с; Н = 290 м
N 1,1 |
877,66 9,81 0,194 290 |
607,1 |
||
0,84 |
0,95 |
|||
|
|
|||
Выбираем электродвигатель
кВт.
асинхронный трехфазный с
короткозамкнутым ротором серии А4 предназначенный для привода
механизмов, не требующих регулирования частоты вращения (насосы,
вентиляторы, дымососы и др.) типа А4 85/49 -4У38001500 с мощностью 800
кВт и частотой 1500 об/мин.
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
8. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ
Механический расчет технологических трубопроводов производится на
температурные напряжения и на напряжения от изгиба в холодную, когда
труба изгибается под собственным весом без нагрева.
В редких случаях производится расчет трубопроводов на внутреннее
давление, т.к. трубы изготавливаются на довольно высокие давления,
(которых в нефтебазовых трубопроводах практически не бывает). Но в
любом случае проведем проверочный расчет толщины стенки трубы.
Толщина стенки технологических трубопроводов определяется по формуле
[4]:
|
|
n p D |
||
|
н |
|||
|
|
|
||
|
|
2 (R n p) |
||
|
|
|
1 |
|
где |
n |
- коэффициент надежности по нагрузке; |
||
|
||||
p |
- внутреннее рабочее давление в трубопроводе, МПа; |
|||
|
||||
D |
|
- наружный диаметр, м; |
||
н |
|
|||
|
|
|
||
R |
- первое расчетное сопротивление материала труб, МПа. |
|||
1 |
||||
|
|
|
||
Обычно на нефтебазах давление не превышает 16 кгс/см2, т. е. р=1,631
МПа.
Коэффициент надежности по нагрузке (внутреннему давлению) |
n 1,0 |
||||
|
|||||
(по СНиП 2.05.06 - 85*). |
|
||||
Первое расчетное сопротивление материала R1 определяется по |
|
||||
следующей формуле: |
|
||||
R |
R |
н |
m |
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
||
1 |
k |
|
k |
|
|
|
|
н |
|
||
|
1 |
|
|
||
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
где |
R |
н |
- первое нормативное сопротивление, соответствующее пределу |
|||||
|
||||||||
1 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||
прочности материала труб, МПа; |
|
|
||||||
m - коэффициент условия работы трубопроводов, и т.к. все |
|
|
||||||
технологические трубопроводы относятся к высшей категории, то |
m 0,6 |
; |
||||||
|
||||||||
k |
|
- коэффициент надежности по материалу (k1=1,55 для бесшовных |
||||||
1 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||
труб); |
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
н |
- коэффициент надежности по назначению трубопровода, зависящий |
||||||
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
от диаметра труб, принимаем равным 1,0.
Обычно толщина стенки, полученная по формуле, значительно меньше минимальной толщины труб данного диаметра, выпускаемых заводамиизготовителями. Поэтому расчет трубопровода на прочность обычно не производится, диаметр трубопровода определяется из гидравлического расчета, а толщина стенки принимается минимальной для данного диаметра.
На проектируемой нефтебазе в качестве материала труб используется
сталь 10Г2. Согласно ее механическим характеристикам: Тогда:
R |
н |
|
|
470 |
|
вр |
|||
1 |
|
|
||
МПа
.
R |
|
470 0,6 |
181,9 |
|
|
|
|||
1 |
|
1,55 |
1,0 |
|
|
|
|
||
Для определения
МПа
.
толщины стенки зададимся максимальным диаметром
трубопровода, который используется на нефтебазе:
Dн
402
мм
.
|
1,0 1,631 402 |
1,8 мм |
|
(181,9 1,0 1,631) |
|||
2 |
|
В результате получили,
.
что для обеспечения надежной работы
трубопровода необходима толщина стенки металла труб равная 1,8 мм. А так
как минимальная толщина стенки трубы соответствует 6 мм, то
гарантированно выполняется условие надежной работы всех
технологических трубопроводов, связанных с перекачкой дизельного
топлива Дз и Дл.
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
9. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ОТ «БОЛЬШИХ ДЫХАНИЙ»
Потери от «больших дыханий» - это потери от испарения при
вытеснении паровоздушной смеси из газового пространства резервуаров и
транспортных емкостей в атмосферу вследствие заполнения резервуара
нефтепродуктом.
Выполним расчет потерь от «больших дыханий» для Дз при максимальной температуре окружающего воздуха (+34С).
Масса паров нефтепродукта, вытесняемая из резервуара за одно
«большое дыхание» определяется по формуле:
G |
V |
V |
|
p |
|
p |
|
|
|
|
2 |
1 |
|
||||
б.д |
б |
1 |
|
p |
|
p |
|
|
|
|
|
|
2 |
s |
|
||
|
|
|
|
|
||||
|
p |
M |
|
s |
|
б |
|
|
|
||
|
Т R |
|
|
, (9.1)
где Vб - объем закаченного в резервуар нефтепродукта, м³; V1 - объем газового пространства резервуара перед закачкой
нефтепродукта, м³; р2 - абсолютное давление в газовом пространстве в конечный момент
времени закачки, Па; р1 - абсолютное давление в газовом пространстве в начальный момент
времени закачки, Па;
рs - давление насыщенных паров нефтепродукта при температуре поверхности резервуара (при +34С рs= 50,88 кПа = 50880 Па);з
Мб - молекулярный вес бензиновых паров, кг/моль; Т - средняя температура в газовом пространстве резервуара, К; R - универсальная газовая постоянная.
Абсолютные давления в газовом пространстве в конечный и начальный моменты времени закачки определяются по формулам: