1470
.pdfТак как допустимый кавитационный запас насосов НМ 1250260 составляет 20 м, то напор подпорных насосов можно суще ственно уменьшить. Принимая к использованию ротор с наимень шим диаметром (445 мм), находим
Н2 = 64,2 -13,27 • 10"* -10662 =49,1 м .
Сучетом данной замены суммарный избыточный напор составляет
= 128,9 -(6 4 - 49,1) = 114 м ,
Р р ё
т.е. избыточный напор одного основного насоса составляет 38 м. Полагая, что будет использован ротор с диаметром 395 мм,
находим
hMH= 271,0 - 43,9 • 10-6 • 10662 = 221,1 м .
Таким образом, напор одного основного насоса уменьшен на
269,2 - 221,1 = 48,1 м > 38 м.
Проверим возможность использования ротора диаметром 418 мм. Для него
hмн = 289,8 - 34,8 • 10-6 • 10662 = 250,3 м .
У меньш ение напора одного основного насоса составляет 250,3 - 221,1 = 29,2 м, что недостаточно.
Таким образом, рабочее давление головной насосной станции составляет
р= 878-9,81-(3-221,1+ 49,1) = 6,14-106 Па.
5.Полагая, что нефтепровод строится из труб Харцызского труб ного завода (ТУ 322-8-10-95) по табл. П 1.1 находим, что для стали 13
ГС а вр =510 МПа; от =353 МПа; к, =1,34; 8Н=8,9 и 10 мм. Так как DH< 1 м, то kH= 1, а поскольку трубопровод II категории, то ш0 = 0,75.
По формуле (4.2) вычисляем расчетное сопротивление металла труб
R. =510 - 5 ^ - = 285,5М Па.
'1,34-1
6.Расчетная толщина стенки нефтепровода по формуле (4.1)
1,15-6,14 530
= 6,4 мм.
2(1,15-6,14 + 285,5)
Округляем найденное значение до ближайшего большего стан дартного значения 5Н= 8 мм. Предположим, что после проведения всех проверок (гл. 4) окончательная толщина стенки 8Н= 9 мм.
159
7^Внутренний диаметр нефтепровода по формуле (5.6)
d = 5 3 0 -2 * 9 = 512 мм .
8*Секундный расход нефти и ее средняя скорость по формулам
(5.7), |
(5.8) |
|
|
|
10М = 96м >/с; |
|
|
3600 |
|
о = |
4*0,296 |
|
= 1,44 м /с . |
|
|
|
3*14*0,512* |
9Л ноло Рейнольдса по формуле (5.10) |
||
|
_ |
1,44*0,512 |
|
R e = —---- -2—^*=7395, |
|
|
|
0,997*10 |
?-& рожны течевда нефти турбулентный.
ЮОнлошюльнаа шероховатость труб при к, =0,2 мм
s = b |= 3 ,9 ИГ*. 512
И Л а р о е ш р еш аш е число Ргйнш ьдса по формуле (5.12)
Re; = — * ® _ = 2 5 6 4 1 .
41 З ^ -З Г "
ТГ&кшк R e то течеш ь неф ш происходит в зоне гвдравди- ч й ш щщдщк тру& и шаффивдяенг гидравлического сопротивления
ш*йзд«яй8М ш (S.D )
|
^ - S |
- * * * 1 |
|
|
ц—-о ц т и |
ц и * |
|
|
< & ,т |
2 -а д ь |
|
Ш к JL< |
«мц то |
По формуле |
вычисляем |
щ-цда •• адвш -ш - т - над +11 Э0 = 2 « 3 ra
il^й&едаяшй чадвщ)ояшЙ1 едавдт шю формуле <(530)
т
15. Расчетное число насосных станций по формуле (5.32)
|
2956,3-149,1 „ , |
|
п = ------------------- = 4,4 |
|
663,3 |
Найденное количество станций округляем до 5. |
|
16. |
Выполняем расчеты для построения совмещенной характе |
ристики нефтепровода и насосных станций, результаты которых сво дим в табл. 5.4.
Таблица 5.4
Данные для построения совмещенной характеристики
Н = Н2 + nHhM>при п„
Q, м3/ч |
Н = l,02iL + Az + Нкп, м |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
|
||||
400 |
452,6 |
3230,1 |
3494,1 |
3758,1 |
4022,1 |
600 |
1018,8 |
3121,8 |
3377,0 |
3632,2 |
3887,4 |
800 |
1748,0 |
2970,5 |
3213,4 |
3456,3 |
3699,2 |
1000 |
2628,7 |
2776,1 |
3003,2 |
3230,3 |
3457,4 |
1200 |
3652,5 |
2538,7 |
2746,5 |
2954,3 |
3162,1 |
1400 |
4813,1 |
2258,2 |
2443,2 |
2628,2 |
2813,2 |
Рис. 5.3. Совмещенная характеристика нефтепровода и насосных стан ций для условий примера 5.1
6. Б-762 |
161 |
На рис. 5.3 приведена совмещенная характеристика нефтепро вода и насосных станций при общем числе работающих насосов пн = 12, 13, 14 и 15. Видно, что при данном количестве работающих насо сов производительность нефтепровода составляет соответственно 1036, 1071, 1105 и 1136 мз/ч.
Таким образом, проектная производительность нефтепровода обеспечивается при работе на станциях 13 насосов.
З.При распределении этого количества насосов по станциям необходимо иметь в виду следующее; 1) большее их число должно быть установлено на станциях, расположенных в начале трубопро вода, и меньшее — на расположенных в его конце; 2) для удобства обслуживания линейной части четвертый и пятый перегоны между станциями должны быть примерно одинаковой длины. Исходя из вышесказанного, выбираем следующую схему включения насосов на насосных станциях: 3 - 3 - 3 -2 - 2.
Пример 5.2. Для условий предыдущего примера рассчитать не обходимую концентрацию противотурбулентной присадки, обеспе чивающую выполнение проектной производительности нефтепро вода четырьмя насосными станциями. Длина последнего участка £п = 120 км .
Решение 1.Согласно расчетов, выполненных в примере 5.1, при работе
четырех насосных станций расход в нефтепроводе Qo=1036 м3/ч. Сле довательно, для достижения плановой пропускной способности Q = 1066 м3/ч коэффициент увеличения производительности должен составить
Q |
Ю66 , |
%=— |
= ------ = 1,029 |
Q 0 |
Ю36 |
2.Число Рейнольдса при перекачке нефти с расходом Q 0
Re = R e — = 7 3 9 5 '1 ^ ^ = 7187
Q1066
3.Коэффициент гидравлического сопротивления по формуле
(5.13)
\ = 0 , 3 =0,0344.
°7187'
4. |
Необходимая величина коэффициента гидравлического сопро |
тивления на последнем участке нефтепровода по формуле (5.45)
162
Хп = 0 ,0 3 4 1 - |
1 |
3,142 -9,81-0,5125 |
|||||
|
|
|
8 -1,0292 |
4-3 - (l,0292 - l ) - |
|||
120000 |
|
|
|||||
-425000 |
0,0344 |
|
= 0,0284. |
||||
---------0 ,0 3 4 1 |
|||||||
|
|
1,029 |
|
|
|
||
5.Требуемая величина коэффициента |
А (0П) по формуле (5.46) |
||||||
А(еп) = |
|
|
|
|
1 + 3.745^/0,0284 |
||
|
|
|
Д |
|
= 47,0. |
||
7395^/0,0284 |
0,88^0/0284 |
||||||
6.Из формул (5.43) и (5.44) находим необходимые концентрации |
|||||||
присадок |
|
|
|
|
|
|
|
-д л я “CDR - |
102” |
|
|
|
|
|
|
0 = |
ГА(е„)1 |
|
|
1 |
= 16,3 г / т ; |
||
1,24 |
Г 47 1,24 |
||||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
|
_ 1,48 |
|
L 1>48J |
|
|||
-д л я “NECCAD - |
547” |
|
|
|
|||
0 = |
А(е.) 1,29 |
Г |
47 |
= 39,7 г / т . |
|||
0,407 lo,407j
Пример 5.3. Выполнить расстановку насосных станций по трас се нефтепровода, рассмотренного в примере 5.1.
Решение
1.По формуле (5.47) вычисляем длину перегона, на который хва
тило бы напора |
при условии, что нефтепровод был бы горизон |
|
тальным |
|
|
|
1\ = ------ ------------- |
= 92371 м. |
11,02-0,000704
2.На рис. 5.4 в начале нефтепровода (т. А,) вверх в вертикальном масштабе откладываем напор Нст) = 663,3 м , а вправо в горизонталь
ном масштабе =92371 м . Линия, соединяющая концы данных от резков, есть гидравлический уклон в нефтепроводе с учетом мест ных сопротивлений.
3. В точке пересечения линии гидравлического уклона с профи лем трассы (т. А2) располагается НС № 2. Откладывая в ней вверх в
163
ON
Н2=49,1м
Нст.^ббЗ.Зм |
|
125,5M |
Нкп—30м |
AZ=- |
|
Рис. 5.4 Расстановка насосных станций по трассе нефтепровода для условий примера 5.3
масштабе напор Hcm2 = 663,3 м и проводя через полученную точку линию гидравлического уклона, в месте ее пересечения с профилем трассы находим место расположения НС № 3 (т. А3).
4. |
Положение НС № 4 и НС № 5 определяется аналогично, но с |
|
тем отличием, что напор |
Нст4 = 2 ■221,1 = 442,2 м . |
|
5. |
В заключение |
проверяется правильность расстановки насос |
ных станций. Для этого в точке А5 вверх откладывается напор
Нст5 + Н2 - Нкп = 442,2 + 49,1 - 30 = 461,3 м Линия гидравлического уклона, проведенная из полученной точ
ки, приходит точно в конечную точку трубопровода на профиле. Следовательно, все построения выполнены верно.
Аналогично выполняется расстановка станций в пределах каж дого эксплуатационного участка, когда таких участков несколько.
Пример 5.4. Определить все возможные режимы работы нефте провода диаметром 512 мм и протяженностью 520 км для перекачки нефти, вязкостью 0,997-10-4 м2/с и плотностью 855 кг/м 3. Пять на сосных станций оборудованы основными насосами НМ 1250-260 с роторами диаметром 395 мм, а на головной насосной станции уста новлены подпорные насосы НПВ 1250-60 с роторами диаметром 445 мм. Сведения о нивелирных высотах мест расположения насос ных станций и длине обслуживаемых ими участков таковы:
ZH= Z, = 2 0 M ; ^,=105 км; Z2=30 M ; ^2=107KM; Z3=2 0 M ; ^з=104км; Z4=6 5 M ; ^4=105км; Z5=85M ; ^5=100км; ZK= -30м .
Принять Н кп =30 м .
Решение 1. Напоры основных и подпорных насосов при подачах, соответ
ствующих границам рабочей зоны, по формуле (3.1): Q, = 0,8• 1250 = 1000 м3/ч ;
Q2 =1,2 1250 = 1500 м3 / ч ;
hMHl = 2 7 1 -4 3 ,9 -1 0 ^ -1ООО2 = 227,1 м ; Ьмн2 = 271 - 43,9 • 10"6 • 15002 = 172,2 м ; Н 2> = 64,2 -13,27 • 10"6 • 1 ООО2 = 50,9 м ;
H 2j = 64,2 -13,27 ■10-6 • 15002 = 34,3 м .
2. Вычисляем коэффициенты напорных характеристик насосов по формулам (3.9):
при m = 0,25
165
(1500-1 ООО) • [-0 + 43,9 • КГ6 • (l 000 + 1500)] |
298,7 |
10- |
.1 .7 5 |
|
|||
• — |
1к |
1 |
|
м4 ,2 5 |
» |
||
|
15001,75 -1 0 0 0 ,75 |
|
|
||||
А = 271 + 0 -43,9*10“° -15002 +298,7*10“° *1500175 = 280,2м ; |
|
||||||
|
(1500 -1000) • [-0 +13,27 • 10^ • (1000 +1500)] |
|
|
1,75 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
в_. = |
1500' ” -1000'-’3 |
= 90,3 -10-6 4 |
|
||||
|
|
|
м4 ,2 5 |
’ |
|||
ап = 64,2 + 0 —13,27 -10 |
-15002 +90,3 -10^ -1500'- ° = 67,0 м ; |
|
|||||
|
|
|
с 1’75 |
|
|
|
|
|
Б = 36001-75 • 298,7 • 10-6 = 4 9 9 , 8 - ^ ; |
|
|
|
|||
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
,1,75 |
|
|
|
|
|
вп = 36001-75 ■90,3 • 10“° = 151,1 |
; |
|
|
|
||
|
|
|
м |
|
|
|
|
при m = 0,123 |
|
|
|
|
|
|
|
(1500 -1000) • [-0 + 43,9 • 10"6 • (l000 +1500)] |
t |
,„_б |
ч|дт |
|
|||
= |
1500| т -1000"’7 |
=112,510 |
— |
|
|||
А = 271 + 0 - 43,9 •10"4 •15002 + 298,7 •10"6 ■ 15001877 = 275,2 м ; |
|
||||||
(1 5 0 0 -1 ООО)• [ - 0 + 13,27 • 10-6 • (1ООО + 1500)] |
= 34 0 -10 |
.1.877 |
|
||||
в_. = |
1500'*877 -1000’877 |
—___ * |
|||||
|
J ‘t,U |
1U |
м4.631 |
* |
|||
a |
= 64s2 + 0 -13,27 -10‘‘ -1S002 +34,0-10-6-1500u'77 = 6 5 ,5 M ; |
|
|||||
|
|
|
,1.877 |
|
|
|
|
|
Б = 3600|П7 • 112,5 • 10 - = 5 3 2 , 5 2 ^ ; |
|
|
|
|||
|
|
|
М |
|
|
|
|
|
|
|
,1.877 |
|
|
|
|
|
в„ =3600,S77 |
112,5 |
10-° = 1 6 0 ,9 -^ ^ -. |
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
3.Разность нивелирных высот конца и начала трубопровода |
|
||||||
|
Az = zk - z „ = - 3 0 - 2 0 = —5 0 м . |
|
|
|
|
||
4, |
Предположим, что режим перекачки турбулентный, зона тре |
||||||
ния — гидравлически гладкие трубы. Тогда по формуле (5.49) вели |
|||||||
чина гидравлического уклона при единичном расходе |
|
|
|
||||
|
|
|
vO,2S |
|
|
|
|
|
(0,997-10^) |
J . 7 S |
|
|
|
||
|
f = 1,02-0,0246* |
|
= 0,0603- |
|
|
|
|
|
|
0,5124К |
м5 ,2 5 |
|
|
|
|
5.При общем числе работающих основных насосов на насосных
|
|
"1 |
|
|
станциях пн =15 получаем |
Y A , =15-280,2 = 4203 м , |
|||
П, |
с «.75 |
i=i |
|
|
= 15-499,8 = 7497—^ |
. Подставляя в (5.48), получаем |
|||
i=l |
М |
|
|
1 |
|
|
|
||
|
67 + 4203 + 5 0 -3 0 |
|||
|
1.75 |
|||
Q = |
151,1 + 0,0603 - 520000 + 7497 |
= 0,283 м3/с . |
||
|
||||
б.Число Рейнольдса при этом расходе по формуле (5.10) |
||||
|
R e - |
4-0,283 |
= 7062. |
|
|
|
|
||
|
3,14-0,512-0,997-10' |
|
||
Так как |
Re < R e ,, то режим перекачки выбран верно. |
|||
7. Максимально допустимый напор на выходе из насосных станций |
||||
|
Н СТт а х = — = |
6,4 10 =763 М , |
||
|
CTmax |
pg |
855-9,81 |
|
а допустимый кавитационный запас на входе в основные насосы вычисляем по формуле (3.3)
ЛЬдоп = 0,092 • (0,283 • ЗбОО)0,76 = 17,8 м .
Сучетом потерь напора в обвязке насосных станций примем
АНmin. =25 м.
8.Предположим, что на каждой станции включено последова тельно по 3 основных насоса. Соответственно, подпоры и напоры насосных станций в соответствии с формулами (5.50) составят:
АН, = 67 -151,1 • 0,2831>75 = 50,4 м ;
Н, = 50,4 + 3 • (280,2 - 499,8 • 0,2831’75) = 726,4 м ;
ДН2 = 67 + 3 • 280,2 - (30 - 20) - 0,2831'75 х
х (151,1 + 3 • 499,8 + 0,0603 ■105000) = 21,1 м,
Так как АН < АНmin ,7 то необходимый подпор на входе в НС № 2 не обеспечивается. Следовательно, работать 15-тью основными на
сосами нельзя.
9.Полагая, что общее число основных насосов на всех станциях пн =14, находим
ni
=14-280,2 = 3922,8 м ,
167
1,75
£б , =14-499,8 = 6 9 9 7 ,2 - ^
ипо формуле (5.48)
|
67 + 3922,8 + 5 0 -3 0 |
1,75 |
|
Q = |
|
|
= 0,275 м3/ с . |
151,1 + 0,0603 • 520000 + 6997,2 |
|||
Ю.Число Рейнольдса по формуле (5.10) |
|||
|
R e= |
4 0 ’275 |
—— = 6862 . |
|
|
3,14-0,512 0,997-10^ |
|
11.Величины подпоров и напоров насосных станций при коли честве включенных насосов на станциях 3-3-3-3-2:
АН, = 67 -151,1 -0,2751’75 =51,2м ; Нг =51,2 + 3- (280,2-499,8■ 0,2751’75) = 735,2 м ;
ДН2 = 67 + 3 • 280,2 - (30 - 20) - 0,2751>75 х
х (151,1 + 3 • 499,8 + 0,0603 • 105000) = 64,0 м;
Н2 = 64,0 + 3 • (280,2 - 499,8 • 0,2751-75) = 748 м ;
АН3 = 67 + 6 • 280,2 - (20 - 20) - 0,2751’75 х х [151,1 + 6 • 499,8 + 0,0603 • (105000 +107000)] = 74,2 м;
Н3 = 74,2 + 3 • (280,2 - 499,8 • 0,2751’75) = 75 8,2 м ;
АН4 = 67 + 9 • 280,2 - (65 - 20) - 0,2751’75 х х[151,1 + 9-499,8 + 0,0603 (105000 + 107000 +104000)] = 68,3м;
Н4 = 68,3 + 3 • (280,2 - 499,8 ■0,275175) = 752,3 м ;
АН4 = 67 +12 ■280,2 - (85 - 20) - 0,275175 х [151,1 + 12-499,8 + 0, ОбОЗх [х (105000 + 107000 +104000 +105000)
Н5 = 71,2 + 2 ■(280,2 - 499,8 • 0,2751-75) = 527,2 м .
168