Добавил:
Я студент Уфимского Топливно-Энргетического колледжа, к сожалению этот сайт для вузов, по этому я выбрал вуз связанный с нашим дальнейшим обучением. В этом профиле я скинул всю информацию которую собрал за 4 курса, да много всякого мусора, но кое что полезное в нем тоже можно найти. Все эти файли по специальности сооружения и эксплуатации ГНП и ГНХ, подходят для Факультета Тубопроводного Транспорта УГНТУ, по этому можете смело пользоваться. Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

База книг в электронке для ЭНН УТЭК / трубопроводы / krets_v_g_shadrina_a_v_antropova_n_a_sooruzhenie_i_ekspluata

.pdf
Скачиваний:
246
Добавлен:
03.06.2018
Размер:
7.47 Mб
Скачать

9.2.4. Определим аналитическую зависимость напора, развиваемого насосом от его подачи

Hп в = h п в + aп в Q - bп в Q2 = 75,3 + 0·600 45·10-6·6002 = 59,1 м.

2.7.9.3. Пересчет характеристик основного и подпорного насосов с воды на вязкую жидкость

Основной магистральный насос

9.3.1. Определим кинематическую вязкость нефти

t = t / t = 0,159/781,77 = 2,03·10-4 м2/с = 2,03 Ст,

где

 

 

 

 

 

е (tп.н tст ) = 95 ·10-3· 2,7 [ 0,025·( 0,5 20)]=158,6·10-3 Па·с.

 

 

 

 

t

 

ст

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.3.2. Рассчитаем критическое значение вязкости перекачиваемой среды

п.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n D2

 

 

 

 

 

2

 

-4

Re

н

 

 

к

= [3000·0,44 ]/[60·2,03·10 ] = 47684,

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Re

п

3,16 105

n 0,305 = 3,16·105·52,1-0,305 = 94613,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

где n

 

3,65

n Qв опт

nв с 0,5

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

60 H

 

n 0,75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в опт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

3,65· [(3000·[1168/2]0,5)/(60·[371,32/1]0,75)]=52,1.

Reн Reп (47684

 

<

94613), ( t

п), следовательно, характеристики

центробежного нагнетателя, построенные на воде, отличаются от характеристик нагнетателя, работающего на более вязкой жидкости, т.е. коэффициенты в уравнении:

Hм в опт hмв bмвQм в опт 2

пересчитываются.

Критическое значение вязкости нефти п, выше которого необходим пересчёт напорной характеристики рассчитывается по формуле:

п nDк2 Reп = [3000·0,442]/[ 60·94613]=1,02·10-4 м2/с = 1,02 Ст.

9.3.3.Определим коэффициенты пересчета напора КН, подачи KQ и к.п.д. К насоса с воды на вязкую нефть:

КН =1 0,1281·lg[94613/47684] = 0,962;

121

KQ = 0,9621,5=0,943;

К = 1 0,37·lg[102214/47684] = 0,877,

где Reгр 0,224 105 ns0,384 = 0,224·105·52,10,384 = 102214, а 1,33 ns-0,326 = 1,33·52,1-0,326 = 0,37.

 

 

9.3.4. Определим аппроксимационные коэффициенты при работе насоса

на высоковязкой нефти:

 

 

hм

KH hм в = 0,962·318,8 = 306,68;

 

a

 

а

 

 

 

 

K

H

 

aм в

= 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м

м в

 

 

 

KQ

 

 

KH0,5

 

 

 

 

b

 

b

 

 

 

 

KH

 

bм в

 

= [3,85·10-5]/[0,9622] = 4,16·10-5;

 

 

 

 

 

 

 

м

м в

 

 

 

KQ2

 

KH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c0

K c= 0,877·20,29·10-2 = 17,8·10-2;

 

c

 

c

 

 

K

= 10,36·10-4·[0,877/0,943] = 9,63·10-4;

 

 

 

 

 

 

1

 

 

KQ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c2

c

 

K

= 44,35·10-8·[0,877/0,9432] = 43,75·10-8.

 

KQ2

Н

м опт

h

 

b

 

Q2

= 306,68 4,16·10-6·12502

= 241,58 м при ам в = 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

опт

 

 

9.3.5. Определим подачу основного насоса в оптимальном режиме при работе на высоковязкой нефти:

Qм v опт c/(2c) = [ 9,63·10-4]/[2·( 43,75·10-8)] = 1100,5 м3/ч.

9.3.6. Определим максимальный к.п.д. основного насоса при работе на высоковязкой нефти:

м max c0 c1 Qм опт с2 Q2 опт = 17,8·10-2 + 9,63·10-4·1100,5

м

43,75·10-8·1100,52 = 0,708.

9.3.7.Напорная характеристика в оптимальном режиме:

Нопт h b Q2опт = 306,68 (4,16·10-5·1100,52) = 256,2 м.

Подпорный насос

122

9.3.8. Определим кинематическую вязкость нефти

t = t / t = 0,159/781,77 = 2,03·10-4 м2/с = 2,03 Ст,

где

 

 

 

 

 

е (tп.н tст ) = 95 ·10-3· 2,7 [ 0,025·( 0,5 20)]=158,6·10-3 Па·с.

 

 

 

 

t

 

ст

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.3.9. Рассчитаем критическое значение вязкости перекачиваемой среды

п.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n D2

 

 

 

 

 

2

 

-4

Re

н

 

 

к

= [1485·0,445 ]/[60·2,03·10 ] = 24143,

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Re

п

3,16 105

n 0,305 = 3,16·105·70,6-0,305 = 86258,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

где n

 

3,65

n Qв опт

nв с 0,5

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

60 H

 

n 0,75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в опт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к

 

 

3,65· [(1485·[574,2/2]0,5)/(60·[60,46/1]0,75)]=70,6.

Reн Reп (44000

 

<

83480), ( t

п), следовательно, характеристики

центробежного нагнетателя, построенные на воде, отличаются от характеристик нагнетателя, работающего на более вязкой жидкости, то есть коэффициенты в уравнении:

Hп в hп в bп в Q2

пересчитываются.

Критическое значение вязкости нефти п, выше которого необходим пересчёт напорной характеристики рассчитывается по формуле:

п nDк2 Reп = [1485·0,4452]/[ 60·86258]=0,57·10-4 м2/с = 0,57 Ст.

9.3.10.Определим коэффициенты пересчета напора КН, подачи KQ и к.п.д. К насоса с воды на вязкую нефть:

КН =1 0,1281·lg[86258/22278] = 0,924; KQ = 0,9241,5=0,888;

К = 1 0,332·lg[114865/22278] = 0,764,

где Reгр 0,224 105 ns0,384 = 0,224·105·70,60,384 = 114865, а 1,33 ns-0,326 = 1,33·70,6-0,326 = 0,332.

9.3.11. Определим аппроксимационные коэффициенты при работе насоса на высоковязкой нефти:

123

h п = 0,924·75,3 = 69,58;

 

 

 

a п = 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b п = 45·10-6 ·[0,924]/[0,8882] = 52,73·10-6;

 

 

 

c

 

 

K

 

 

 

c

= 0,764·9,15·10-2 = 6,99·10-2;

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

c

 

 

K

= 24·10-4·[0,764/0,888] = 20,65·10-4;

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

KQ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

K

 

 

 

 

c2

 

 

= 209·10-8·[0,764/0,8882] =

202,5·10-8.

 

 

KQ2

 

H

п

= h

п

 

b

п

·Q2 = 69,58 52,73·10-6·6002

= 50,61 м при а

= 0.

 

 

 

 

 

 

 

м в

 

9.3.12. Определим подачу основного насоса в оптимальном режиме при работе на высоковязкой нефти:

Qп опт c/(2c) = [ 20,65·10-4]/[2·( 202,5·10-8)] = 509,9 м3/ч.

9.3.13.Определим максимальный к.п.д. основного насоса при работе на высоковязкой нефти:

ηп max = 6,99·10-2 + 20,65·10-4·509,9 202,5·10-8·509,92 = 0,59.

9.3.14.Напорная характеристика в оптимальном режиме:

H п опт = 69,58 52,7·10-6·509,92 = 55,88 м.

 

 

 

 

Таблица 2.7.13

 

 

 

 

 

Режим

Подача, м3

 

Напор, м

к.п.д.

 

 

 

 

 

Магистральный насос

 

номинальный

1250

 

260

0,8

оптимальный на воде

1168

 

266,28

0,81

оптимальный на нефти

1100,5

 

256,2

0,708

 

Подпорный насос

 

 

номинальный

600

 

60

0,77

оптимальный на воде

574,2

 

60,46

0,78

оптимальный на нефти

509,9

 

55,88

0,59

2.7.9.4. Определение числа насосных станций

число Рейнольдса Re , характеризующее режим течения жидкости по трубопроводу:

124

Re

4Q

 

4G

=

 

4∙0,270

= 3335.

 

 

 

3,14∙0,508∙2,03∙10−4

π dвн t

π dвн t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

граничные значения Re : ReI

, ReII .

 

Примем для расчетов сварные стальные трубы после нескольких лет эксплуатации ( Kэ = 0,2)

ReI

10

=

10

·508 = 25400.

 

 

0,2

 

 

 

 

Так как 2320 Re 25400, то течение нефти происходит в зоне гидравлически гладких труб и коэффициент гидравлического сопротивления

λравен λ 0,3164 = 0,3164 = 0,042.

Re0,25 7,599

потери напора на трение в нефтепроводе:

=

2

= = 0,042 ∙

900∙103∙1,332

 

= 6715,45 м.

вн2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,508∙2∙9,8

 

гидравлический уклон i :

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2−

 

6715,45

 

 

=

=

 

 

=

 

 

=

 

= 0,0075.

 

вн2

5−

 

3

 

 

 

 

 

вн

 

 

900∙10

 

полные потери напора в трубопроводе, м:

Примем для расчетов кп = 30 м.

 

= 1,02 +

+ э кп = 1,02·6715,45 + 900 + 2·30 = 7809,76 м.

напор одной насосной станции:

ст = − вн = 3·256,2 – 15 = 753,6 м.

число насосных станций нс:

 

=

1,02 +Δ + э( кпп )

=

1,02∙0,0075∙900∙103+900+2(30−55,88)

= 10,26.

 

 

3∙256,2−15

нс

 

вн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.5. Расстановка насосных станций по трассе нефтепровода

округление числа станций в сторону увеличения ( нс= 11)

Действительный напор одной станции:

= 1,02 +Δ + э( кпп )=1,02∙0,0075∙900∙103+900+2(30−55,88)

=

ст

 

 

 

 

 

 

нс

 

 

11

 

703,02 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Действительный напор одного насоса:

 

 

 

+

вн

 

 

 

 

 

 

 

=

ст

 

=

703,02+15

= 239,34.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проведем обрезку рабочего колеса насоса:

 

Q1 = 800 м3/ч = 0,22 м3/с; H

= 306,68 – 4,16·10-5·8002 = 280,06 м.

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

125

Q

= 1200 м3/ч = 0,33 м3/с; H

2

= 306,68 – 4,16·10-5·12002 = 246,78 м.

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

1100,5 м3/ч = 0,3 м/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м v опт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2

2)+( −

) 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

2

 

2

= √

 

 

2

1

1

2

опт

=

239,34∙(0,33

 

−0,22

 

)+(280,06−246,78)∙0,3

 

= 0,97.

2

 

 

 

1 2

2

1

 

 

 

280,06∙0,332−246,78∙0,222

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2= 0,97 ∙ 440 = 426,9 = 427 мм – новый диаметр ротора, то есть обрезаем рабочее колесо на 3 %.

Построим график совместной работы нефтепровода и всех НПС. Определим графически рабочую точку системы.

Таблица 2.7.14 Данные для построения графика совместной работы НПС и МНП

Q, м3

Характеристика

 

 

Характеристика нефтеперекачивающих станций

 

 

трубопровода

 

 

 

= э п + н

 

 

 

 

 

2−

 

при количестве основных насосов н на всех станциях

 

= 1,02

 

+

 

5−

 

 

вн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ + э кп, м

 

28

 

29

30

 

31

 

32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

400

2398,4

 

8523,0

 

8823,0

9123,0

 

9423

 

9723,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

600

3884,4

 

8268,9

 

8560,6

8852,3

 

9144,0

 

9435,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

800

5798,1

 

7913,2

 

8193,3

8473,3

 

8753,4

 

9033,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

8109,4

 

7455,9

 

7721,0

7986,1

 

8251,2

 

8516,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1200

10800,4

 

6897,0

 

7143,8

7390,6

 

7637,4

 

7884,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1400

13842,3

 

6236,5

 

6461,6

6686,8

 

6911,9

 

7137,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

126

Рис. 2.7.5. Совмещенная характеристика нефтепровода и насосных станций

При количестве работающих насосов н = 28, 29, 30, 31, 32 производительность нефтепровода составляет соответственно 954, 976, 991, 1010, 1028 м3/ч. При этом проектная производительность нефтепровода обеспечивается при работе на станциях 29 насосов. Выберем следующую схему включения насосов на насосных станциях: 3–3–3–3–3–3–3–3–3–2.

Выполним расстановку насосных станций по трассе нефтепровода, с округлением числа станций в большую сторону.

127

128

Таблица 2.7.15 Расчетные значения высотных отметок НПС и длин линейных участков

нефтепровода

Нефтеперекачивающая

Высотная

Расстояние от

Длина

станция

отметка zi, м

начала

линейного

 

 

нефтепровода,

участка li, км

 

 

км

 

ГНПС-1

50,0

0

80,0

НПС-2

175,0

80,0

85,0

НПС-3

250,0

165,0

90,0

НПС-4

287,5

255,0

95,0

НПС-5

300,0

350,0

75,0

НПС-6

425,0

425,0

75,0

НПС-7

587,5

500,0

100,0

НПС-8

600,0

600

80,0

НПС-9

712,5

680

75,0

НПС-10

837,5

755,0

85,0

НПС-11

887,5

840,0

60,0

КП

950,0

900

-

2.7.9.6. Расчет некоторых технико-экономических показателей работы нефтепроводного предприятия

№ п/п

Наименование

Ед. изм.

Рассчитанное

 

показателя

 

значение

1.

Объем

млн т·км

45 190,4

 

транспортной

 

 

 

работы

 

 

2.

Тарифная выручка

млн руб.

3366,7

3.

Себестоимость

руб./т·км

6,3

 

единицы

 

 

 

транспортной

 

 

 

работы

 

 

4.

Затраты на

млн руб.

2847,0

 

перекачку нефти

 

 

5.

Себестоимость

руб./т

56,7

 

перекачки 1 т

 

 

 

нефти

 

 

6.

Прибыль от

млн руб.

519,7

129

реализации

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Характеристики труб для нефтепроводов и нефтебаз

Таблица П1.1

Рабочее

Наружный

Номинальная

Характеристики материала

Коэффициент

Поставщик

давление,

диаметр, мм

толщина стенки,

 

труб

 

 

 

надежности по

труб, №№

МПа

 

мм

Марка

вр ,

 

т

,

материалу, K1

технических

 

 

 

стали

 

условий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МПа

МПа

 

 

5,4…7,4

1220

10; 11; 12; 13; 14;

08ГБЮ

510

350

1,4

ЧТЗ, ТУ-14-3Р-

 

 

15; 16

 

 

 

 

 

 

03-94

 

 

10; 11; 12; 13; 14;

09ГБЮ

550

380

 

 

 

 

15; 16

 

 

 

 

 

 

 

5,4…7,4

1220

10; 11; 12; 13; 14;

12ГСБ

510

350

1,4

ЧТЗ, ТУ-14-3Р-

 

 

15; 16

 

 

 

 

 

 

04-94

 

 

10; 11; 12; 13; 14;

12ГСБ

550

380

 

 

 

 

15; 16

 

 

 

 

 

 

 

6,3

1020

12,5; 12,9; 15,5; 16

13Г1С-У

540

390

1,47

ЧТЗ, ТУ-14-3-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1698-90

6,3

1020

11,4

13Г1С-У

540

390

1,34

НМТЗ, ТУ-14-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-1424-86

6,3

1020

11; 11,5; 12

17Г1С

510

363

1,4

ВТЗ, ТУ1104-

5,4

1020

9,5; 10; 10,5

17Г1С

510

363

 

138100-357-02-

5,4

1020

8; 8,5; 9

К60

588

441

 

96

5,4…7,5

820

8; 9; 10; 11; 12

13Г2АФ

530

363

1,47

ЧТЗ, ТУ-14-25-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

86

5,4…7,5

820

8,5; 9,2; 10,6; 11,4

17ГС

510

353

1,47

ЧТЗ, ТУ-14-3-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1270-84

5,4…7,4

820

9; 10; 11; 12; 13;

12ГСБ

510

350

1,4

ЧТЗ, ТУ-14-3P-

 

 

14

 

 

 

 

 

 

04-94

7,4

720

7,3; 8,7; 10,8; 12;

K60

589

461

1,34

ВМЗ, ТУ-14-

 

 

14; 16; 20

 

 

 

 

 

 

3Р-01-93

5,4…7,4

720

8; 9; 10; 11; 12; 13;

08ГБЮ

510

350

1,4

ЧТЗ, ТУ-14-3P-

 

 

14

 

 

 

 

 

 

03-94

5,4…7,4

720

7,5; 8,1; 9,3; 10;

17ГС

510

353

1,47

ЧТЗ, ТУ-14-3-

 

 

11; 12

 

 

 

 

 

 

1270-84

5,4…7,4

630

8; 9; 10; 11; 12

12Г2С

490

343

1,4

ХТЗ, ТУ-322-8-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10-95

5,4…7,4

530

8; 9; 10

13ГС

510

353

1,34

ХТЗ, ТУ-322-8-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10-95

7,4

530

7; 7,5; 8; 9; 10

17ГС

510

353

1,47

ЧТЗ, ТУ-14-3-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1270-84

7,4

530

7,1; 8,8; 10; 12; 14;

-

529

392

1,34

ВМЗ, ТУ-14-

 

 

16

 

 

 

 

 

 

3Р-01-93

5,4…7,4

530

7; 8; 9; 10; 11; 12;

8ГБЮ

510

350

1,4

ЧТЗ, ТУ-14-3P-

 

 

13; 14

 

 

 

 

 

 

03-94

5,4…7,4

530

7; 8; 9; 10; 11; 12;

12ГСБ

510

350

1,4

ЧТЗ, ТУ-14-3P-

 

 

13; 14

 

 

 

 

 

 

04-94

Примечание. ЧТЗ – Челябинский трубный завод; НМТЗ – Новомосковский трубный завод; ВТЗ – Волжский трубный завод; ХТЗ – Харцызский трубный завод; ВМЗ – Выксунский металлургический завод

130