книги / Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов
..pdfРис. 3.47. Технологическая схема укладки трубопровода из изолированных труб диаметром 1420 мм (размеры в м)
Пример 3.16. Определить время заполнения водой участка трубопровода условным диаметром Dy - 1000 мм, протяженность участка i = 15 км, для заполнения участка водой используют один агрегат АН-1001 производительностью Q = 1000 м3/ч.
Решение
На оси абсцисс правой части номограммы (см.рис.3.35) находим точку, соответствующую ^=15 км и от нее проводим вертикальную линию до пересечения с наклонной линией, обозначающей Dy - 1000 мм. Из точки пересечения этих линий проводим горизонтальную линию в левую часть номограммы до пересечения с наклонной линией, обозначающей производительность Q = 1000 м3/ч. Из полученной точки опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и находим, что время заполнения г= 15 ч.
Пример 3.17. Определить время заполнения воздухом участка трубопровода Dy = 1200 мм, протяженность участка i - 25 км, для заполнения до давления р = 0,6 МПа используют компрессорную установку ДК-9 производительностью 600 м3/ч.
Решение
Выполнив действие согласно ключу номограммы, аналогичное приведенному в примере 3.16, найдем, что время заполнения участка трубопровода вместимостью 29000 м3 до избыточного давления 0,1 МПа составцт Тн= 40 ч.
По формуле ( 3 .152) т„р = 10- 0,6 -40 = 240 ч.
5.Сопротивление воздушному потоку по формуле (3.161)
х5,09 • 0,43 • 0,5-2,778-Ю '4 -200000 [ Л
')
х\ехр 5,09 • 0,43 • 0,5 • 2,778 • 10~4 • 200000 —1 =14,12 МПа.
1,23 ')
6.По формулам (3.159) и (3.160) соответственно находим:
А1 = 0,07 + 3,25 + 0,1 = 3,42 МПа;
А2 = 0,07 + 14,12 + 0,1 = 14,29 МПа.
7.Начальное давление в ресивере определяем по формуле (3.156)
рр= (2+1 )• 3,42 = 10,26 МПа.
8.Площадь внутренней полости трубопровода по формуле (3.158)
S = —-1,192 = 1,112 м2 4
9. Для воздуха при 7Ъ=293°С по формуле (3.162) находим
ЛГ3 = 0,69л/287,04 • 293 • 0,6 = 155.
10. Площадь проходного сечения крана обводной линии можно вычислить по формуле (3.157), приняв скорость движения поршня Ü = 8,5 м/с;
1,112-8,5
11. Диаметр обводной линии и условный диаметр арматуры найдем по формуле (3.164), приняв коэффициент ci=0,6:
Окончательно принимаем диаметр d„=219 мм.
Пример 3.19. Определить время подъема давления до испытательного в данном участке магистрального трубопровода, диаметром Д,=1420 мм.
Исходные данные. Протяженность испытываемого участка /,=20 км; внутренний диаметр трубопровода DeH= 1,387 м; испытательное давление р иаг 8,25 МПа; начальное давление ра=1 МПа; производительность одного опрессовочного агрегата Qi= 30 м3/ч; число опрессовочных агрегатов л=3; модуль Юнга/Г= 206 ГПа; коэффициент Пуассона v=0,3; толщина стенки трубы <£=16,5 мм; часть испытываемого трубопровода, занятая воздухом К0=0,05; температура испытательной среды Т0=288 К; критическая температура воздуха Г*р=132,3 К; критическое давление воздуха р*р=3,77 МПа.
Решение
1. По формуле (3.166) коэффициент сжимаемости воздуха
|
Z =1 + 0,07 М О6 -132,3 |
= 0,998. |
|
|
288-3,77-106 |
V 288 ) |
|
2. |
По формуле (3.165) время повышения давления до испытательного при |
||
наличии в трубопроводе воздушной пробки |
|
||
|
= £ 1 1,387^00°0( |
6 1-106 )х |
|
|
4(30-3) |
v |
|
|
(l-0,32)-1,387 |
____0,05 |
ч. |
|
206-109 -0,0165 |
|
|
|
8,25 -106 -0,998 |
||
Таким образом, получаем время повышения давления до испытательного внутри данного участка магистрального трубопровода.
Пример 3.20. Определить изменение давления во время испытаний в трубопроводе, вызванное падением температуры.
Исходные данные: трубопровод Д = 1066 мм, <£= 10,8 мм; L = 12 км; ^п=0; Р2= 8,81 МПа; Тх= 288 °К; At = 4 К; 0^= 1,0444 м.
Решение
1. Объем воды в испытуемом трубопроводе в начале испытания по формуле (3.203)
= £ j '? 444 .!2000 = 10275 м3
“4
2.Изменение давления по формуле (3.202)
|
|
|
0 |
|
л г • 1,04442 • 12000• 1,25 •10"5 (1+ 0,1) |
||||
’ |
|
|
288 |
|
|
|
|
2 |
|
10^75 ‘16563 |
10“14 |
1 |
|
^ |
|
1 |
------- |
’^2000 |
’(l-0 ,l2)-1,0444" |
T U J U J |
I U |
Т |
|
|
, |
г |
4 |
|
0,0108-2,1-Ю11 |
|
|
|
8,81-105 |
|
|
||||
= 0,77 МПа.
Пример 3.2L Построить график изменения давления при гидравлическом испытании участка нефтепровода диаметром Dy= 1000 мм, протяженностью £=80 км с пропуском поршня-разделителя, рабочее давление р = 6,4 МПа.
Решение
1. Возможные максимальные потери давления при заполнении участка трубопровода:
• на преодоление максимального перепада высот по трассе - 160 м;
•на перемещение поршня - 1 5 м ;
•на преодоление сил трения и перемещение загрязнений (по табл.3.36 при Dy~ 1000 мм; £>=2000 м3/ч и L- 80 км - 0,3315*80=27 м.
Суммарный потребный напор Н= 160 + 15 + 27 = 202 м.
Выбираем оборудование - 4 параллельно включенных наполнительных агрегата ДН-501, каждый из которых имеет производительность 540 м3/ч и развивает напор 240 м.
2. Продолжительность процесса промывки с пропуском поршнейразделителей по формуле (3.168) при /G -0,75 и К г^ А $
гпрм |
2 2 |
1.002 -80 1Д5 = 1,874 сут = 45 ч. |
|
J |
540-4 0,75 |
Рис.3.48. График изменения давления в трубопроводе при гидравлическом испытании:
1 - заполнение трубопровода водой; 2 - подъем давления до РнСП(a-в нижней точке трубопровода Риси=Рзм> б-в верхней точке трубопровода Рнсп не менее 1,1Рраб); 3 - циклическое испытание на прочность ( время выдержки до первого цикла снижения
давления не менее 6 ч, между циклами - 3 ч [123] ); 4 - снижение давления до Ргерм=Рр*б; 5 - проверка на герметичность
3. Продолжительность подъема давления в трубопроводе
наполнительными агрегатами = ^0,4--0,5^гп/ш, принимаем
^пд.нап 0 , 4 0 , 4 * 4 5 , 0 “ 18,0 ч.
4. Величина испытательного давления:
• в верхней точке р ИСп=1,1^6=1 Л*6,4=7,04 МПа;
• в нижней точке |
,1 МПа. |
|
Для опрессовки используем агрегат ЦА-320 м с п одачей (18,4-82,2) м3/ч и |
||
напором 182/40 м. |
|
|
5. Продолжительность подъема давления опрессовочньОД агрегатом |
||
*«>.*=(0,2-0,5)^, принимаем тпдлг0 ,2 |
тпрм= 0,2*46,8 = 9,36 ч. |
|
6. Продолжительность снижения давления с испытательного до рабочего |
||
тсдвз= (1-0,3) сут, принимаем ^.„=0,3 сут = 7,2 ч. |
||
7. Суммарная продолжительность процесса гидравлического испытания |
||
Тгидр.~ Тпрл! Тпрнап. |
*«>о ^и.пч Тсд.аз |
*и.гер = 45,0 ~f~18,0 + 9,36 24,0 “Ь 6 |
+ 7,2 + 12,0 = 121,56 ч = 5,06 сут.
На рис. 3.48 приведен график изменения давления в трубопроводе при циклическом гидравлическом испытании для рассмотренного Примера.
Пример 3.22. Определить число циклов безаварийной работы нефтепровода после гидравлических испытаний трубопровода из низколегированной стали диаметром 1020 мм с толщиной стенки 10 мм, рабочим давлением ррае= 55 кгс/см2 (5,5 МПа), пределом текучести стали стт= 40 кгс/мм2 (400 МПа).
Решение
1.Расчетное значение напряжения по формуле (3.183) R= 0,95* 40=
=38 кгс/мм2 = 380 МПа.
2.Давление при гидравлическом испытании по формуле (3.182)
Pucn=\ Ü 2 V * l\o = кгс/мм2 - 7 6 кгс/см2 = 7,6МПа.
3. Запас прочности по формуле (3.181) /?„=76/55=1,38.
4. По СНиП 2.05.06-85* для участков III, IV категории принимае
£i=l,55; £„=1; /я=0,9, тогда п = 1,55/0,9 = 1,7.
5.Число циклов до первого отказа по формуле (3.164)
N = 0,2-225 0,91- 1,7 —1 -il /0.215 = 1105. 1,7-1,38 J
По достижении числа циклов нагружения N - 1105 (для данного примера) необходимо проводить следующее испытание.
Пример 3.23. Определить оптимальные параметры катодной защиты магистрального трубопровода диаметром 820 мм, длиной 1200 км, имеющего толщину стенки, равную 9 мм. Трубопровод прокладывается по местности, участки которой имеют следующие значения удельного электросопротивления грунта:
Доля длины |
0,1 |
0,1 |
0,2 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
|
трубопровода, UL |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Удельное |
|
|
|
|
20 |
10 |
|
электросопротивление, |
170 |
180 |
70 |
40 |
|||
Ом*м |
|
|
|
|
|
|
Дренажная линия - воздушная с подвеской алюминиевого провода на деревянных столбах с железобетонными приставками. Начальное переходное сопротивление «трубопровод - 1рунт» равно 9000 Ом-м2. Средняя стоимость электроэнергии - 0,02 руб/кВт ч (цены 1980г.), показатель скорости старения
покрытия - 0,125 1/год. Анодное заземление выполнено из электродов длиной 1,4 м, диаметром 0,03 м, массой 10 кг, устанавливаемых непосредственно в грунт. Стоимость одного электрода - 20 руб, электрохимический эквивалент материала электродов - 0,2 кг/(А*год).
Решение
1. Среднее значение удельного электросопротивления грунта вдоль трассы трубопровода по формуле (3.204)
ргср= \70-0,1+180 0,1+70-0,2+40-0,1+20 0,2+10-0,3= 60 Омм 2. Продольное сопротивление единицы длины трубопровода по формуле
(3.209) |
|
|
|
|
0,245-10" |
— = 10,68-10 |
6 Ом |
||
Я = |
|
|
------- |
|
п -0,009(0,82 -0,009) |
м |
|||
3. Сопротивление единицы длины изоляции к концу нормативного срока |
||||
службы СКЗ по формуле (3.210) |
|
|||
|
^ |
(г |
) = _9000_ е_0..25 9.5 =1066 0 Ом |
|
|
40 |
нс |
тс 0,82 |
м |
4. То же в среднем за нормативный срок службы СКЗ по формуле (3.211) |
||||
R |
---------- 9 ^ 2 -------- (1 - |
e - ° ’t25 9-5) = 2045,8 9 а |
||
|
л |
0,82 0,125-9,5 |
м |
|
5. Среднее значение входного сопротивления трубопровода за нормативный срок эксплуатации катодных установок по формуле (3.214)
Zep = 0,5Vl0,68 • 1(Г67■2045,8 = 73,9 • 10“3 Ом
6. То же к концу нормативного срока эксплуатации по формуле (3.213)
ZK= 0,5>/l0,68 • 10'6 1066,0 = 53,9 • 10"3 Ом
7. Постоянная распределения токов и потенциалов вдоль трубопровода к концу нормативного срока эксплуатации катодных установок по формуле (3.208)
а10,68 10~6 = 1-10-4
1066,0 М
8. Задаем удаление анодного заземления от трубопровода У=350 м и определяем параметр 0 п о формуле (3.206)
<9= _______ 60_______ = 0,512 2 - я - 53,3 10"3 - 350
9.Коэффициент взаимного влияния СКЗ по формуле (3.212)
К в |
1 |
= 0,574 |
|
1+ |
•(1 + 0,512) |
10. Протяженность зоны защиты трубопровода одной СКЗ к концу нормативного срока эксплуатации по формуле (3.205)
-In |
0,55 |
= 14957 м |
|
М 0 _ |
_ 0,574-0,3(4+ 0,512/ |
11.Среднее значение силы тока нагрузки СКЗ по формуле (3.215)
0,55
= 3,80 А
73,9 • 10'3 - [l + 2ехр(\ • 10~4 • 14957)+ 0,512]
12. Примем, что глубина заложения середины электродов анодного заземления h равна 2,2 м, а расстояние между ними равно 7 м.
Тогда сопротивление растеканию с одиночного вертикального электрода по формуле (3.225)
0,16.60 |
' |
21,4 |
1, |
4 2,2 + 1,4 |
= 32,2 Ом |
1,4 |
In |
-------0,03 |
+ —In |
---------------4.2,2 -1,4. |
|
k |
2 |
|
13. Примем число электродов анодного заземления п=5 и по формулам (3.229) вычислим коэффициенты А, и Б,/ Расчет коэффициентов представим таблицей:
/ |
1 |
2 |
3 |
4 |
Ai |
0,63 |
0,31 |
0.21 |
0,16 |
Ei |
0,1 |
0,06 |
0,033 |
0,025 |
60 |
\I 1п |
(о.1+ |
|
Ry = 32,2 + к • 1,4 |
V0,63- 0,1 +VI+ (0,63- 0,1)2 |
= 36 Ом
V0,31 - 0,05 + Vl + (0,31 - 0,05)'
15. Сопротивление растеканию с крайнего электрода анодного заземлени по формуле (3.227)
|
60 |
Un |
Я* =32,2 + |
||
|
2 • л* • 1,4 |
10,63 - 0,1 + Vl + (0,63 - 0,1)' |
|
|
|
Ы |
■.I |
0 .2 l* 0 .0 3 3 W l4 0 .2 U 0 .0 3 3 )‘ |
|
|
у 0,21 - 0,033 + Vl + (0,21 - 0.033)2 |
■/„ f-™ |
■ |
WM0.16+0.02S)1 = 34,9 Ом |
|
|
V0,16 - 0,025 + Vl+ (0,16 - 0.025)2 |
16. Коэффициент экранирования электродов анодного заземления по формуле (3.226)
2-32,2 =0,91.
36+34,9
17. Оптимальное число электродов анодного заземления по формуле
(3.232)
8,76-32,2 |
0,02 |
«; = 4 д з . ^ |
= 5,16 |
20 • 0,95 • 0,7 0,91 |
(0,15 - +0,148) |
т.е. принятое и расчетное число электродов совпадают.
18. Сопротивление растеканию тока с анодного заземления по формуле (3.219)
32 2
Ra = — = 7,08 Ом ° 5 0,91