5. Расчет нефтепровода при заданном расположении перекачивающихстанций

В соответствии с Нормами технологического проектирования нефтеперекачивающие станции целесообразно размещать вблизи населенных пунктов, источников энерго- и водоснабжения, существующей сети автомобильных и железных дорог. Определенные требования предъявляются и к площадкам НПС (несущая способность грунта, расположение относительно водоемов, населенных пунктов и т.д.). В этом случае при проектировании вместо расстановки НПС на профиле трассы приходится решать обратную задачу – проверять соответствие напоров и подпоров станций их допустимым значениям.

Расчет нефтепроводов при заданном положении НПС выполняется и с целью выявления возможных режимов перекачки на действующем трубопроводе.

Производительность нефтепровода в пределах эксплуатационного участка с числом НПС, равным n₁, может быть вычислена по формуле

,

(5.1)

где А_i, Б_i– коэффициенты в уравнении, описывающем напорную характеристикуi-й НПС;a_п,b_п– коэффициенты в уравнении, описывающем суммарный напор подпорных насосов головной НПС;f– гидравлический уклон при единичном расходе,

.

(5.2)

Величины А_i, Б_i,a_п,b_пвычисляются в зависимости от схемы соединения насосов на НПС и с учетом возможного различия используемых в однотипных насосах роторов.

В пределах эксплуатационного участка фактические подпор и напор НПС № Свычисляются по формулам

,	(5.3)
,

где Δz_c– разность геодезических отметокС-й и головной НПС;l_i– длина перегона междуi-й и (i + 1)-й НПС.

Найденные величины ΔH_c и H_c должны удовлетворять условиям

;,

(5.4)

где ΔH_min i,H_c– разрешенные значения соответственно минимального подпора на входе и максимального напора на выходеi-й НПС.

Если выполняется первое из неравенств (5.4), то необходимо принять меры по уменьшению гидравлического сопротивления отдельных перегонов (прокладкой лупингов, применением противотурбулентных присадок и т.д.). При невыполнении второго из неравенств (5.4) необходимо уменьшить напоры НПС (отключением части насосов, применением сменных роторов, дросселированием и т.д.).

Для конечного пункта величина необходимого остаточного напора по уравнению (5.3) обеспечивается автоматически в соответствии с уравнением баланса напоров.

6. Выбор рациональных режимов эксплуатации магистрального нефтепровода

Несмотря на существование множества возможных режимов эксплуатации нефтепроводов, использовать необходимо те, при которых удельные затраты электроэнергии на перекачку 1 т нефти будут наименьшими.

Для j-го режима работы нефтепровода величина удельных энергозатрат рассчитывается по формуле

,

(6.1)

где N_{потр jп}– мощность, потребляемая электродвигателями подпорных насосов головной НС при работе наj-м режиме;N_потр ij– то же для электродвигателей магистральных насосовi-й НС;n_нj– общее число работающих основных насосов на станциях приj-м режиме.

Величина мощности, потребляемой электродвигателем насоса при работе на j-м режиме, определяется по выражению

,

(6.2)

где H_н j,Q_н, η_н j– соответственно напор, подача и КПД рассматриваемого насоса при работе наj-м режиме; η_эл j– КПД электродвигателя при рассматриваемом режиме; η_мех– КПД механической подачи, для механической муфты можно принять η_мех= 0,99.

КПД насоса вычисляется по формуле (1.11). КПД электродвигателя наиболее точно может быть найден по его характеристике. Если таких данных нет, то с учетом потери мощности электродвигателя

,

(6.3)

где η_ном– КПД электродвигателя при номинальной нагрузке, η_ном= 0,96-0,98;k_з– коэффициент загрузки,k_з=N_н/N_ном;N_н– мощность на валу электродвигателя, определяется по формуле (6.2) без учета η_эл;N_ном– номинальная мощность электродвигателя.

Найденные для всех возможных режимов работы нефтепровода величины E_{уд j}наносятся на график в зависимости отQ_j, через минимальные значенияE_удприQ_j =constстроится огибающая линия. Тем самым выявляется множество рациональных режимов эксплуатации нефтепровода.

Дальнейшие расчеты выполняются следующим образом. Пусть задан плановый объем перекачки V_плв течение некоторого времени τ_пл. Следовательно, средняя производительность перекачки в течение планового периода времени составитQ =V_пл/τ_пл. Посколькунайденная величина Q не совпадает ни с одним из рациональных режимов, то обеспечить плановый объем перекачки возможно только при циклической перекачке на двух режимах, удовлетворяющих условию

,

(6.4)

где Q₁,Q₂– производительность трубопровода при ближайшем рациональном режиме перекачки соответственно слева и справа от величиныQ.

Продолжительность работы нефтепровода на каждом из этих режимов составляет

,,

(6.5)

а удельные затраты электроэнергии

.

(6.6)