Решение

1. Для заданного грузопотока выбираем (см. раздел 1, 2) рекомендуемый диаметр трубопровода 530 мм, для которого себестоимость перекачки в ценах 1980 г.S = 0,13 коп/(т·км).

По формуле 1.18 вычисляем эксплуатационные расходы

Э = 0,13 · 700 · 7 · 10⁶= 6,37 · 10⁶руб./год.

2. Определяем капиталовложения в трубопроводный транспорт. Принимаем, что эксплуатационный участок один, т.е.n_э= 1.

Вместимость резервуаров на конечном пункте по формуле (1.23):

где 0,84 – коэффициент использования емкости (табл.1.6).

Трубопровод должен иметь одну головную и пять-шесть промежуточных перекачивающих станций. Зная, что трасса в основном пройдет по заболоченной местности, и используя формулы (1.19), (1.20),определяем капитальные вложения с учетом топографических коэффициентов (см. табл.1.4)

По территории Тюменской области проходит 55 % трассы, а по Омской – 45 %. С учетом территориальных коэффициентов капитальные затраты составят

3. Приведенные годовые затраты определим по формуле (1.17).

Аналогичные расчеты выполняются для нескольких альтернативных вариантов с целью выбора оптимального.

Пример 10.5. Выполнить гидравлический расчет трубопровода для перекачки 8 млн т нефти в год. По гипсометрической карте и сжатому профилю трассы имеем следующие данные: оптимальная длина трассы 425 км, разность нивелирных отметок конца и начала трубопровода Δz = –125,5 м, перевальная точка отсутствует, глубина заложения трубопроводаH₀= 1,6 м до оси, минимальная температура грунта на глубине заложения трубопровода соответствует средней температуре марта и составляет 272 К, кинематическая вязкость нефти при этой температуре равна 99,710^–6м²/с, плотность 878 кг/м³. ТрубопроводIIкатегории.

Решение

1. Выбираем диаметр нефтепровода, равный 530 мм. Для трубы данного диаметра и протяженности 425 км расчетное число дней работы равно 356.

2. По формуле (2.2) находим расчетную производительность нефтепровода

.

3. В соответствии с найденной производительностью выбираем насосы для оснащения насосных станций: подпорные – НПВ 1250-60 и основные – НМ 1250-260.

По табл.2 и 4 приложения 2 выбираем насосы с наибольшим диаметром.

Напор этих насосов при расчетной часовой подаче составляет

;

.

4. Полагая число основных насосовm_мн= 3, по формуле (2.4)рассчитываем рабочее давление на выходе головной насосной станции

Запорная арматура на нефтепроводах рассчитана на давление P_д= 6,4 МПа, поэтому условие (2.5) не выполняется. Необходимо принять к применению ротор меньшего диаметра.

Излишний напор составляет

.

Так как допустимый кавитационный запас насосов НМ 1250-260 составляет20 м, то напор подпорных насосов можно существенно уменьшить. Принимая к использованию ротор с наименьшим диаметром (445 мм), находим

.

С учетом данной замены суммарный избыточный напор составляет

,

т.е. избыточный напор одного основного насоса составляет 38 м.

Полагая, что будет использован ротор с диаметром 395 мм, находим

.

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

.

Уменьшение напора одного основного насоса составляет 250,3 – 221,1 = 29,2 м, что недостаточно.

Таким образом, рабочее давление головной насосной станции составляет

.

5. Полагая, что нефтепровод строится из труб Харцызского трубного завода (ТУ 322-8-10-95) по табл.1 приложения 1 находим, что для стали 13 ГС σ_вр= 510 МПа; σ_т= 353 МПа;k₁= 1,34; δ_н= 8,9 и 10 мм. Так какD_н< 1 м, тоk_н= 1. Так как трубопроводIIкатегории, тоm₀= 0,75.

По формуле (2.8) вычисляем расчетное сопротивление металла труб

6. Расчетная толщина стенки нефтепровода по формуле (2.9)

.

Округляем найденное значение до ближайшего большего стандартного значения δ_н= 8 мм. Предположим, что после проведения всех проверок согласно [3], окончательная толщина стенки δ_н= 9 мм.

7. Внутренний диаметр нефтепровода по формуле (2.13)

8. Секундный расход нефти и ее средняя скорость по формулам (2.14), (2.15):

9. Число Рейнольдса по формуле (2.17)

т.е. режим течения нефти турбулентный.

10. Относительная шероховатость трубы приk_э= 0,2 мм

.

11. Первое переходное число Рейнольдса по формуле (2.19)

.

Так как Re<Re₁, то течение нефти происходит в зоне гидравлически гладких труб и коэффициент гидравлического сопротивления вычисляем по формуле (2.20):

.

12. Гидравлический уклон в нефтепроводе по формуле (2.25)

.

13. Так какL< 600 км, тоN_э= 1. По формуле (2.33) вычисляем полные потери в трубопроводе (полагаемH_кп= 30 м)

H = 1,020,0070442510^{3 –} 125,5 + 130 = 2956,3 м.

14. Расчетный напор одной станции по формуле (2.35)

H_ст= 3221,1 = 663,3 м.

15. Расчетное число насосных станций по формуле (2.37)

.

Найденное количество станций округляем до пяти.

16. Выполняем расчеты для построения совмещенной характеристики нефтепровода и насосных станций, результаты которых сводим втабл.10.1.

Таблица 10.1