книги / Типовые расчёты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов

где псообщее число стояков, подключенных ко всему коллектору. По величине расхода Q находятся потери напора на трение во

всасывающем Ьви в нагнетательном hHтрубопроводах.

Суммарные потери напора в трубопроводах фронта слива с уче­ том уровня нефтепродукта в резервуаре Нр

где AZ - разность нивелирных высот конца и начала трубопровода. По требуемым напору Н и подаче Q выбирается тип насоса (см. главу 3), после чего выполняется расчет фактически обеспечи­

ваемого им расхода слива <Зф решением квадратного уравнения

Завершается расчет сифонного слива проверкой коммуникаций на устойчивость всасывания. Нормальная работа сливного стояка возможна при условии, что остаточное давление в любой точке тру­ бопроводной сети больше давления насыщенных паров сливаемого нефтепродукта при температуре перекачки. При несоблюдении это­ го условия нарушается сплошность нефтепродукта в трубопроводе, и сифонный слив становится невозможным.

Задача проверки коммуникаций на устойчивость всасывания решается графоаналитически (рис. 12.9). Для этого сначала в масш­ табе изображают цистерну, стояк (рис. 12.6) и всю трубопроводную коммуникацию, а затем строят линию остаточных напоров.

501

Построение начинают с того, что от конца шланга вверх откла­ дывают напор

Pg

равный высоте столба нефтепродукта, создающего минимальное для данной местности атмосферное давление, за вычетом напора, соот­ ветствующего давлению насыщенных паров нефтепродукта.

В точке 2 остаточный напор будет меньше на величину

*gd,

Вточке 3 остаточный напор будет меньше, чем в точке 2, на величину

и так далее.

Однако учитывая, что изменение высоты положения нефтепро­ дукта учитывается построенной в масштабе конфигурацией комму­ никаций, достаточно вычислять только потери на трение и на мест­ ные сопротивления.

Эжекторный слив Эжекторы используются при верхнем сливе нефтепродуктов с высо­

кой упругостью паров, когда сифонный слив становится невозможным. Основными параметрами эжекторов являются коэффициент под­ мешивания (эжекции) и, перепад давления ДРС, восстанавливаемый

эжектором, и к.п.д. т\э.

Коэффициент подмешивания по литературным данным нахо­

ЛРС+АРК |ДР,

- Кз р.

где к ,, к2, к3 —коэффициенты, численно равные 0,834; 0,812; 0,98 соответственно; ДРр — разность давлений рабочей и откачиваемой

502

Рис. 12.5 Расчетная схема сифонного слива железнодорожных цистерн

2,85

Рис. 12.6. Геометрические размеры стояка и его характерные точки

жидкости; ДРК— уменьшение давления подсасываемой жидкости в начале камеры смешения по сравнению с исходным; рр, рн, рс - плотность соответственно рабочей жидкости, откачиваемой жидко­ сти и их смеси.

Подставляя рекомендуемые величины коэффициентов и пере­ ходя к безразмерным параметрам, получаем

VP.- ( P . + P .)

503

где Рк, Рс, рр, рнбезразмерные параметры Р ,= Д Р к/Д Рр; Р с =Д Рс/Д Р1>;р р = р р/р с; р > = р 11/р с. (12.50)

При сливе железнодорожных цистерн рр = рн = 1.

Оптимальное значение относительного давления в начале каме­ ры смешения, обеспечивающего максимальное давление смеси на выходе из эжектора

где f3 - соотношение площадей камеры смешения и сопла (относи­ тельная площадь камеры смешения)

фициент запаса к величине давления насыщенных паров Ps при тем­ пературе откачки, ks > 1,2.

Коэффициент полезного действия эжектора Л э=и -Рс.

504

Графики зависимостей величин Рк, Рс, f и т|эот коэффициен­ та эжекции приведены на рис. 12.7.

При эжекторном сливе могут быть использованы три схемы со­ вместной обвязки эжектора и насосов (рис. 12.8).

Вцелом задача выбора схемы эжекторного слива является тех­ нико-экономической: необходимо подобрать такой тип насоса, диа­ метры труб и коэффициент эжекции, чтобы при этом капиталовло­ жения и эксплуатационные затраты были минимальны. Однако в ряде случаев удобно в качестве критерия выбора использовать к.п.д. работы эжектора.

Вэтом случае алгоритм расчета параметров для всех схем одина­

ков:

1.Исходя из объема нефтепродукта в цистерне Уци требуемой продолжительности слива тц, находится необходимый расход слива­ емого нефтепродукта

(12.57)

2.Выбирается коэффициент эжекции: максимальный кпд эжек­ тора достигается при и = 2.

3.Находится расход рабочей жидкости и смеси

4. По известным расходам нефтепродукта в отдельных участках трубопроводов и скоростям, рекомендованным в табл. 12.3, по фор­ муле (12.5) находятся расчетные диаметры этих участков, которые округляются до стандартных значений.

5.Определяется полный напор, который должен развивать насос (насосы).

6.По необходимым подаче и напору выбирается тип насоса

7.Рассчитываются величины Рки Рспо формулам (12.51), (12.53),

ачерез них рабочее давление на входе в эжектор

и давление смеси на выходе из эжектора

(12.61)

505

50

40

30

U

20

10

0

и

Рис. 12.7. Зависимость основных параметров эжекторов от величины коэффициента эжекции

8. Выполняется проверка остаточных напоров во всех коммуни­ кациях.

§ 12.5. Налив нефтепродуктов в транспортные емкости

Применяют принудительный и самотечный на­ лив одиночных транспортных емкостей и железнодорожных маршрутов.

Целью расчета принудительного налива является:

1)определение диаметров участков трубопроводной коммуникации;

2)подбор насоса для осуществления налива;

3)определение фактического расхода и продолжительности налива. Расчетная схема задачи аналогична схеме сифонного слива при­

веденной на рис. 12.4, но насос ведет перекачку в другую сторону. Исходными данными для расчета являются: количество заполня­

емых цистерн пц, средний полезный объем одной цистерны Уц, тре­ буемая продолжительность налива тн, а также схема коммуникаций.

506

Q P

Алгоритм расчета следующий. Требуемая подача насоса

Расход в коллекторе

где кк — коэффициент, учитывающий схему подключения насоса к коллектору: при симметричном подключении кк = 2 , при несиммет-

507

ричном 1 < кк < 2.

Средний расход нефтепродукта в стояке

Диаметры всех участков находятся из формулы (5.8) с учетом рекомендуемых в табл. 12.3 скоростей перекачки нефтепродуктов.

Напор Н н, который должен развивать насос, определяется сум­ мированием расчетных потерь на трение, потерь на местных сопро­ тивлениях и разности нивелирных высот цистерны и резервуара.

По величинам Нн и QHподбирается тип насоса.

Фактическая подача насоса находится решением квадратного уравнения (12.46), в котором расчетные коэффициенты Ац, Вц и Сц находятся по формулам

Ац - b + •

Вц = ~а;

(12.65)

4.пр> ^к.пР>^в.пР>^н.пр “ приведенная длина соответственно стояка, кол­ лектора всасывающего и нагнетательного трубопроводов; Du —диа­ метр котла цистерны; Н р - взлив нефтепродукта в резервуаре.

При расчете А,; в первом приближении необходимо принимать расход, по которому определялся диаметр участка d;

В случае самотечного налива при расчете коэффициентов Ац, Вц, Сц необходимо принять Н0 = а = b = 0.

Алгоритм расчета налива транспортных средств такой же как и при принудительном сливе.

При наливе транспортных емкостей должна быть исключена опас­ ность воспламенения паров разрядами статического электричества.

По специфике искрообразования операция по наливу нефтепро­ дуктов в цистерны разделяется на три стадии:

1)начальную - длящуюся с начала подачи продукта до момента затопления отверстия шланга;

2)основную - длящуюся до окончания подачи продукта;

3)завершающую - заканчивающуюся извлечением загрузочно­ го шланга из цистерны.

На первой стадии допустимая скорость заполнения цистерны иД0П) оп­ ределяется из условия, что входная плотность зарядов статического элек­ тричества не должна, превышать допустимой величины, что дает

508

где pp nip n — постоянные коэффициенты, значения которых для нефтепродуктов с электропроводностью у даны в табл. 12.4; е - от­ носительная шероховатость труб.

Таблица 12.4

Величины коэффициентов РР шр пи абсолютная диэлектрическая проницаемость нес ггепродуктов

На основной стадии налива скорость нефтепродукта лимитиру­ ется условиями разряда статического электричества между поверх­ ностью наэлектризованного продукта и элементами конструкции цистерны

Л' P i ' ео ’ dm'

где срдоп - безопасное допустимое значение потенциала поверхности нефтепродукта в цистерне, фдоп = 3 • 104 В ; Ь ц —длина цистерны, м; т| - коэффициент, учитывающий влияние наливного стояка на элек­

нефтепродукта (табл. 12.4).

Для предотвращения разряда статического электричества на за­ вершающей стадии налива рукав надо извлекать из цистерны не менее чем через 2 минуты после окончания заполнения цистерны.

509

§ 12.6. Примеры расчетов

Пример 12.1. Определить количество сливо-на­ ливных устройств и выбрать тип эстакады для приема 300000 т ди­ зельного топлива в год на нефтебазе, расположенной в районе, где промышленность потребляет 30% нефтепродукта. Плотность дизтоп­ лива принять равной 0,84 т/м 3.

тырехосные цистерны модели 15 - 1500) составляет 2 часа. Поэтому необходимое число эстакад по формуле (12.3)

0,493-2

= 0,041*1.

24 5. Так как 0,35 < 0,493 < 1, то в соответствии с табл. 12.2 количе­

ство сливо-наливных устройств должно обеспечивать одновременный слив 1/3 маршрута, т.е. в наихудшем случае (модель цистерн 15 - 890)

6. Поскольку в сутки на нефтебазу поступает 1480 т дизтоплива, что больше, чем 700 т, то эстакада должна быть двусторонней.

По табл. 1.14 выбираем тип эстакады КС-2.

Пример 12.2. Определить число причалов при грузообороте

ционного периода продолжительностью Т = 200 сут. Танкеры обо­ рудованы грузовыми насосами с суммарной подачей qH= 2000 м3 /ч .. Зачистные насосы имеют подачу q3 = 200 м3 / ч. Коэффициент не­ равномерности прибытия танкеров Кн =1,5 . Подогрева нефтепро­ дукта перед сливом не требуется (т4 = 0).

510