Решение

1. По формуле (4.1) вычисляем длину перегона, на который хватило бы напораH_ст1при условии, что нефтепровод был бы горизонтальным,

.

2. Нарис.10.2в начале нефтепровода (точкаА₁) вверх в вертикальном масштабе откладываем напорН_ст1= 663,3 м, а вправо в горизонтальном масштабе= 92371 м. Линия, соединяющая концы данных отрезков, есть гидравлический уклон в нефтепроводе с учетом местных сопротивлений.

3. В точке пересечения линии гидравлического уклона с профилем трассы (точкаА₂) располагается НС-2. Откладывая от нее вверх в масштабе напорН_ст2= 663,3 м и проводя через полученную точку линию гидравлического уклона, в месте ее пересечения с профилем трассы находим место расположения следующей НС-3 (точкаА₃).

4. Положение НС-4 и НС-5 определяется аналогично, но напор

Н_ст4=Н_ст5= 2 · 221,1 = 442,2 м.

5. В заключение проверяется правильность расстановки насосных станций. Для этого в точке А₅вверх откладывается напор

Н_ст5+h_пн–H_кп= 442,2 + 49,1 – 30 = 461,3 м.

Линия гидравлического уклона, проведенная из полученной точки, приходит точно в конечную точку трубопровода на профиле. Следовательно, все построения выполнены верно.

Аналогично выполняется расстановка станций в пределах каждого эксплуатационного участка, когда таких участков несколько.

Пример 10.8. Определить все возможные режимы работы нефтепровода диаметром 512 мм и протяженностью 520 км для перекачки нефти вязкостью 0,997  10^–4 м²/с и плотностью 855 кг/м³. Пять насосных станций оборудованы основными насосами НМ 1250-260 с роторами диаметром 395 мм, а на головной насосной станции установлены подпорные насосы НПВ 1250-60 с роторами диаметром 445 мм. Нивелирные высоты мест расположения насосных станций и длина обслуживаемых ими участков: z_н = z₁ =20 м; l₁ = 105 км; z₂ = 30 м; l₂ = 107 км; z₃ = 20 м; l₃ = 104 км; z₄ = 65 м; l₄ = 105 км; z₅ = 85 м; l₅ = 100 км; z_к = −30 м. Принять H_кп = 30 м.

Рис.10.2. Расстановка насосных станций по трассе нефтепровода

для условий примера 10.7

Решение

1. Напоры основных и подпорных насосов при подачах, соответствующих границам рабочей зоны, по формуле (2.3)

;

;

;

;

;

.

2. Вычисляем коэффициенты напорных характеристик основных (Б^*, А, Б) и подпорных (b_п*,а_п,b_п) насосов по формулам

;

При m = 0,25

;

;

;

;

;

;

При m= 0,1

;

;

;

;

;

.

3. Разность нивелирных высот конца и начала трубопровода

Δz =z_к−z_н= − 30 – 20 = − 50 м.

4. Предположим, что режим перекачки турбулентный, зона трения – гидравлически гладкие трубы. Тогда по формуле (5.2) величина гидравлического уклона при единичном расходе

.

5. При общем числе работающих основных насосов на насосных станцияхn_н= 15 получаем,.

Подставляя данные в (5.1), получим

.

6. Число Рейнольдса при этом расходе по формуле (2.17)

.

Так как Re<Re_I, то режим перекачки выбран верно.

7. Максимально допустимый напор на выходе из насосных станций

,

а допустимый кавитационный запас на входе в основные насосы вычисляем по формуле (1.10)

.

С учетом потерь напора в обвязке насосных станций примем минимальный подпор на их входе ΔH_min= 25 м.

8. Предположим, что на каждой станции включено последовательно по три основных насоса. Соответственно, подпоры и напоры насосных станций в соответствии с формулами (5.3) составят:

;

;

Так как разрешенное значение минимального подпора ΔH_minна входе в насосную станцию № 2 больше Δh₂, то работать с 15 основными насосами нельзя.

9. Полагая, что общее число основных насосов на всех станцияхn_н= 14, находим

,;

по формуле (5.1)

.

10. Число Рейнольдса по формуле (2.17)

.

11. Величины подпоров и напоров насосных станций при количестве включенных насосов на станциях 3-3-3-3-2:

;

;

Так как для всех насосных станций неравенства (5.4) выполняются, то работоспособность нефтепровода обеспечивается.

Результаты расчета напоров и подпоров при другом количестве работающих насосов и различных комбинациях их включения на станциях представлены в табл.10.2.

Пример 10.9. Используя результаты расчетов в примере 10.8, определить оптимальные режимы работы нефтепровода. В качестве привода основных насосов используются электродвигатели типа СТДП 1250-2УХЛ4 (мощность N_ном мн = 1250 кВт), подпорныхВАОВ500М-4У1 (N_ном2= 400 кВт).