Теплогидравлический расчет в летний период
С учетом тепла сил вязкого трения изменение температуры потока нефти в трубопроводе описывается выражением:
;
где:
–число
Шухова;
–температура,
обусловленная теплом трения;
Тн
- начальная температура нефти,
;
K
- коэффициент теплопередачи, К = 2
;
Tгр- температура грунта;
Сv
= 1900
–
удельная теплоемкость нефти.
;
;
.
Пересчитываем все параметры перекачки под эту температуру.
Плотность нефти:
.
Определение секундного расхода:
Вязкость нефти:
.
Число Рейнольдса:
Коэффициент гидравлического сопротивления:
Гидравлический уклон:
.
Напор, создаваемый одним насосным агрегатом при заданном зимнем расходе:
м.
Напор, развиваемый насосной станцией:
.
Общие потери в нефтепроводе:
.
Тогда напор в конце трубопровода:
.
Полученное значение превышает допустимое. Для регулирования применим метод изменения частоты ротора.
.
Требуемый напор одного насоса:
.
Для подачи требуемого напора необходимо снизить частоту вращения ротора до
2746 об/мин.
Таблица 16. Необходимая частота вращения ротора летом.
|
Напор станции после изменения частоты вращения [м] |
413,06 |
|
Напор насоса после изменения частоты вращения [м] |
137,69 |
|
Новая частота вращения [об/мин] |
2746 |
Напорные графики Зима/Лето приведены в Приложении 3.
Регулирование режима работы насосных станций при отключении нпс-2
При плановом отключении НПС-2 необходимо снизить пропускную способность так, чтобы прокачать нефть до НПС-3.
Линия гидравлического уклона проходит от линии несущей способности после НПС-1 к началу НПС-3.
;
.
При плановом отключении НПС-3 другие станции должны выйти на другой режим. Так как не известны ни коэффициент гидравлического сопротивления, ни установившийся расход, то находим эти параметры методом итераций. В первом приближении примем коэффициент гидравлического сопротивления равным 0.02.
Таблица 17. Нахождение расхода при отключении НПС-2.
|
Приближение |
λ |
Q |
Re |
|
1 |
0,020000 |
1,222296 |
75213,41 |
|
2 |
0,019106 |
1,250576 |
76953,601 |
|
3 |
0,018997 |
1,254157 |
77173,937 |
|
4 |
0,018983 |
1,254605 |
77201,523 |
|
5 |
0,018981 |
1,254661 |
77204,972 |
|
6 |
0,018981 |
1,254668 |
77205,404 |
Объемный расход:
Мы видим, что максимальное значение расхода равно:
1,25 [м3/с] = 4516 [м3/ч]/
Расход
попадает в рабочую зону нашего насоса.
Сделаем перерасчёт:
Напор при данном расходе:
;
Напор, создаваемый станцией:
Т.к. мы поменяли ротор, то для минимизации энергозатрат снова проведем расчет:
Необходимый гидравлический уклон:
Теперь
определим, как изменится режим работы
каждой из оставшихся в работе станций
при отключении НПС №2. Очевидно, каждая
из них должна будет обеспечивать новый
установившийся объем перекачки
НПС №1
Рассчитав потребный напор, определим процент обточки р.к.
Таблица 17. Процент обточки р.к.
|
ΔН |
798,03408 |
|
i |
2,30128 |
|
h |
653,44915 |
|
ΔН' |
580,21769 |
|
Н' |
193,4059 |
|
D' |
468,00 |
|
%обточки |
1,47 |
|
a' |
266,54675 |
Таким образом, при отключении станции №2, на станции №1 для обеспечения установившейся подачи будут работать 3 насоса НМ-7000-210 с обточкой рабочего колеса на 1,47%.
НПС №3 и №4
Напор, создаваемый станцией:
Число станций
Потери по длине трубопровода от НПС №2 до конца участка:
(48)
Требуемый напор
Регулирование произведем методом изменения частоты вращения ротора.
Таблица 18. Частота вращения ротора.
|
ΔH |
416,5654123 |
|
i |
3,201355839 |
|
h |
774,1803991 |
|
Нк |
58,95042557 |
|
дельта Н |
401,8278059 |
|
Н' |
133,942602 |
|
nтр |
2893,863442 |
Для того чтобы обеспечить необходимый напор при данном расходе перекачки и гидравлическом уклоне необходимо:
|
НПС-1 |
Обеспечить напор Н=798 м: -обточить рабочие колеса оставшихся насосов на 1,5% |
|
НПС-3,4 |
Обеспечить напор Н=402 м: -снизить обороты до 2893 об/мин |
Работа насосных станций при аварийном отключении НПС-2 представлена в Приложении 2.