Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В.Плеханова
(технический университет)
А.А. Коршак, Е.А. Любин
Расчет
нефтепровода
Учебное пособие
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2010
УДК 622.692.4 (075.8)
ББК 39.71-022
К704
В учебном пособии приведена краткая теория технологического расчета магистральных нефтепроводов. Рассмотрены вопросы регулирования совместной работы насосных станций и нефтепровода, расстановки насосных станций на профиле трассы, выбора рациональных режимов эксплуатации магистрального нефтепровода, методы увеличения его производительности и др.
По всем разделам учебного пособия приведены примеры расчетов. Для решения задач в приложении даны необходимые справочные данные по насосно-силовому оборудованию и применяемым трубам.
Учебное пособие по дисциплине «Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов» предназначено для студентов специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ».
Рецензенты: зам. генерального директора ОАО «Балтнефтепровод» В.А.Кананухин; кафедра трубопроводного транспорта Самарского государственного технического ун-та (зав. кафедрой д-р техн. наук В.К.Тян).
Коршак А.А.
К704. Расчет нефтепровода: Учеб. пособие / А.А.Коршак, Е.А.Любин. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2010. 99 с.
ISBN 978-5-94211-478-7
УДК 622.692.4 (075.8)
ББК 39.71-022
|
I
|
© Санкт-Петербургский горный институт имени Г.В.Плеханова, 2010 |
Введение
В задачу технологического расчета трубопроводов входит определение оптимальных параметров трубопровода (диаметра трубопровода, давления на нефтеперекачивающих станциях, толщины стенки трубы, числа насосных станций); расположения перекачивающих станций по трассе трубопровода; расчет режимов эксплуатации трубопровода.
1. Исходные данные для технологического расчета трубопроводов и их обработка
Исходными данными для технологического расчета нефтепроводов являются:
плановое задание на перекачку;
температура грунта на глубине заложения нефтепровода;
свойства перекачиваемой нефти (плотность, вязкость, давление насыщенных паров и др.);
характеристики труб и насосного оборудования;
сжатый профиль трассы нефтепровода;
технико-экономические показатели сооружения и эксплуатации линейной части нефтепровода и нефтеперекачивающих станций.
Плановое задание на перекачку содержится в задании на проектирование.
Температура грунта на глубине заложения трубопровода определяется по климатологическим справочникам.
Расчетные свойства нефтей вычисляются в соответствии с найденной температурой грунта.
Изменение плотности нефтей вследствие изменения температуры Tрассчитывают по формуле Д.И.Менделеева
|
|
(1.1) |
,где ρT, ρ293 – плотность нефтепродукта соответственно при температурахТи 293 К; βр – коэффициент объемного расширения (табл.1.1).
Таблица 1.1
Средние температурные поправки плотности и коэффициенты объемного расширения
|
Плотность ρ293, кг/м3 |
Температурная поправка ξ, кг/(м3∙К) |
Коэффициент объемного рас-ширения βр, 1/К |
Плотность ρ293, кг/м3 |
Температурная поправка ξ, кг/(м3∙К) |
Коэффициент объемного рас-ширения βр, 1/К |
|
700-709 |
0,897 |
0,001263 |
890-899 |
0,647 |
0,000722 |
|
710-719 |
0,884 |
0,001227 |
900-909 |
0,638 |
0,000699 |
|
720-729 |
0,870 |
0,001193 |
910-919 |
0,620 |
0,000677 |
|
730-739 |
0,857 |
0,001160 |
920-929 |
0,607 |
0,000656 |
|
740-749 |
0,844 |
0,001128 |
930-939 |
0,594 |
0,000635 |
|
750-759 |
0,831 |
0,001098 |
940-949 |
0,581 |
0,000615 |
|
760-769 |
0,818 |
0,001068 |
950-959 |
0,567 |
0,000594 |
|
770-779 |
0,805 |
0,001039 |
960-969 |
0,554 |
0,000574 |
|
780-789 |
0,792 |
0,001010 |
970-979 |
0,541 |
0,000555 |
|
790-799 |
0,778 |
0,000981 |
980-989 |
0,528 |
0,000536 |
|
800-809 |
0,765 |
0,000952 |
990-999 |
0,515 |
0,000518 |
|
810-819 |
0,752 |
0,000924 |
1000-1009 |
0,502 |
0,000499 |
|
820-829 |
0,738 |
0,000896 |
1010-1019 |
0,489 |
0,000482 |
|
830-839 |
0,725 |
0,000868 |
1020-1029 |
0,476 |
0,000464 |
|
840-849 |
0,712 |
0,000841 |
1030-1039 |
0,463 |
0,000447 |
|
850-859 |
0,699 |
0,000818 |
1040-1049 |
0,450 |
0,000431 |
|
860-869 |
0,686 |
0,000793 |
1050-1059 |
0,437 |
0,000414 |
|
870-879 |
0,673 |
0,000769 |
1060-1069 |
0,424 |
0,000398 |
|
880-889 |
0,660 |
0,000746 |
1070-1079 |
0,411 |
0,000382 |
Довольно часто пользуются также линейной зависимостью
|
|
(1.2) |
,где – температурная поправка (табл.1.1), ориентировочно можно рассчитать по формуле
.
Вязкость нефти – одна из наиболее важных характеристик, так как от нее в значительной степени зависит гидравлическое сопротивление трубопроводов. Вязкость существенно меняется с изменением температуры. В технических расчетах чаще всего используют кинематическую вязкость ν. Если лабораторных данных недостаточно, можно воспользоваться одной из расчетных зависимостей. Наибольшее применение получили формулы Вальтера (ASTM) и Рейнольдса– Филонова.
Формула Вальтера (ASTM) имеет вид
|
|
(1.3) |
,отсюда
,
где ν – кинематическая вязкость, мм2/с; T – абсолютная температура, К.
Эмпирические коэффициенты aиbнаходят по формулам:
|
|
(1.4) |
|
|
(1.5) |
,
.Для определения постоянных aиbнеобходимо знать величины кинематической вязкости ν1 и ν2при абсолютных температурахТ1иТ2соответственно.
Формула Рейнольдса – Филонова несколько проще:
|
|
(1.6) |
,где u – коэффициент крутизны вискограммы, 1/К; ν0 – кинематическая вязкость при известной (произвольной) температуреТ0.
В качестве Т0принимается температураТ1илиТ2. Соответственноν0=ν1илиν0=ν2.
Величина uнаходится следующим образом:
|
|
(1.7) |
.Достаточная точность зависимости (1.6) во всем рабочем диапазоне температур обеспечивается при выполнении неравенства T2<T <T1. В остальных случаях надо пользоваться формулой (1.3).
При изменении рабочих давлений в области до 10 МПа плотность и кинематическая вязкость нефти меняются несущественно, поэтому при расчетах влияние давления на эти параметры не учитывается.
Давление насыщенных паров товарных нефтей при температуре Тможет быть вычислено по формуле
|
|
(1.8) |
,где Pa – атмосферное давление, Па;Tнк – температура начала кипения нефти, К.
Сведения о температуре начала кипения некоторых нефтей и зависимости давления их насыщенных паров от температуры приведены в табл.1.2.
Сведения о характеристиках труб для магистральных нефтепроводов приведены в табл.1 приложения1.
Для перекачки нефтей по магистральным трубопроводам используются центробежные насосы. Их характеристики приводятся в специальных каталогах. Они представляют собой зависимость напора Н, потребляемой мощностиN,кпдη и допустимого кавитационного запаса Δηдопот подачиQнасоса.
Таблица 1.2