13. Расчет нп с лупингами и вставками

На практике в ряде случаев трубопроводы оборудуются параллельными участками (лупингами), а также участками другого диаметра (вставками). В этом случае гидравлический уклон на таких участках будет отличаться от гидравлического уклона основной магистрали. Согласно уравнению неразрывности для трубо­проводов без сбросов и подкачек

Q = w₁·F₁ = w₂·F₂ = w_n·F_n = idem , (1.17)

где w₁…w_n – скорость течения жидкости в сечениях F₁…F_n.

Таким образом, чем больше площадь сечения трубопровода F, тем меньше скорость течения, следовательно, меньше и значение гидравлического уклона (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Соотношение гидравлических уклонов на различных участках т/п

Определим соотношение между гидравлическими уклонами лупинга (вставки) и магистрали. Будем при этом полагать, что режим течения нефти на этих участках одинаков (m,  = idem).

По формуле Лейбензона гидравлический уклон магистрали равен

; (1.18)

для участка с лупингом величина гидравлического уклона составит

. (1.19)

Из выражений (1.18) и (1.19) следует, что

. (1.20)

Выражая расход Q₂ через Q₁ , получим

. (1.21)

Учитывая, что Q = Q₁+Q₂ , можно записать

. (1.22)

Из очевидного соотношения , запишем с учетом (1.22) выражение для гидравлического уклона участка с лупингом

. (1.23)

При равенстве D = D_Л величина .

Тогда при ламинарном режиме =0,5; при турбулентном режиме в зоне гидравлически гладких труб =0,297; в зоне смешанного трения =0,272; в зоне квадратичного трения =0,25.

Рассуждая аналогично, получим соотношение гидравлических уклонов для участков со вставкой. На участке со вставкой величина гидравлического уклона определяется из выражения

. (1.24)

Из (1.18) и (1.24) вытекает очевидное соотношение

. (1.25)

Поскольку расходы нефти в магистрали и на участке со вставкой одинаковы, т. е. Q=Q_В, можно записать

. (1.26)

Отсюда следует

. (1.27)

14. Расстановка перекачивающих станций по трассе нп

Расстановка перекачивающих станций выполняется графически на сжатом профиле трассы.

Рассмотрим реализацию этого метода для случая округления числа перекачивающих станций в большую сторону на примере одного эксплуатационного участка. В работе находятся три перека­чивающие станции, оборудованные однотипными магист­ральными насосами и создающие одинаковые напоры H_СТ1= H_СТ1= H_СТ1. На ГПС установлены подпорные насосы, создающие подпор h_П. В конце трубопровода (эксплуатационного участка) обеспечивается остаточный напор h_ОСТ (рис. 1.16).

Рис. 1.16. Расстановка перекачивающих станций по трассе нефтепровода постоянного диаметра

По известной производительности нефтепровода определя­ется значение гидравлического уклона i. Строится треугольник гидравлического уклона abc (с учетом надбавки на местные сопротивления) в принятых масштабах сжатого профиля трассы.

Из начальной точки трассы вертикально вверх в масштабе высот строится отрезок AC, равный суммарному активному напору перекачивающих станций AC=h_П+n·H_СТ.

Вычитая из суммарного активного напора отрезок СС₁, равный величине h_ОСТ, строим через точки С₁B₁ прямую линию, параллельную гипотенузе гидравлического треугольника abc. Точка C₁ должна совпадать с конечной отметкой z_К нефтепровода.

Место положения на трассе второй перекачивающей станции определяется с помощью отрезка, проведенного из вершины напора H_СТ1 параллельно линии гидравлического уклона до пересечения с профилем. Расположению второй перекачивающей станции будет соответствовать точка M на профиле трассы.

15. Размещение лупингов и ПС по трассе НП (+14 вопрос)

При округлении числа перекачивающих станций в меньшую сторону рассчитывается длина лупинга (вставки) и гидравлический уклон на участке с лупингом (вставке). Рассмотрим особенности расстановки ПС по трассе нефтепровода в этом случае. Исходные данные для построения примем как в случае, рассмотренном выше.

Дополнительно строится гидравлический треугольник abd. Его гипотенуза bd определяет положение линии гидравлического уклона на участке с лупингом i_Л (рис. 1.17).

Из точек С₁ и B₁ строится параллелограмм C₁F₁B₁K₁, стороны F₁B₁ и C₁K₁ которого параллельны линии bd, а стороны C₁F₁ и B₁K₁ – параллельны линии bc гидравлических треугольников abc и abd. При этом горизонтальные проекции отрезков C₁F₁ и B₁K₁ равны протяженности лупинга в горизонтальном масштабе.

Как видно из рисунка, при размещении всего лупинга в начале нефтепровода, линия падения напора будет изображаться ломаной C₁F₁B₁, а в случае расположения его в конце нефтепровода – ломаной B₁K₁C₁ . По правилу параллелограмма лупинг можно размещать в любом месте трассы, поскольку все варианты гидравлически равнозначны. Лупинг также можно разбивать на части. Однако предпочтительнее размещать лупинг (или его части) в конце трубопровода (перегонов между перекачивающими станциями).

Расстановка перекачивающих станций по трассе в случае прокладки лупинга выполняется в следующем порядке. Из точек C₂ и C₃ строятся части аналогичных C₁F₁B₁K₁ параллелограммов до пересечения с профилем трассы. Таким образом, вторую перекачи­вающую станцию можно разместить в зоне возможного располо­жения B₂K₂, а третью – в зоне B₃K₃. Предположим, что исходя из конкретных условий, станции решено расположить в точках X и Y.

Р ис. 1.17. Расстановка перекачивающих станций и лупингов по трассе нефтепровода

Проводя из точки X линию, параллельную i_Л, до пересечения с линией C₂B₂, определяется протяженность лупинга l_Л1. Аналогичные построения выполняются для размещения остальных лупингов и станций. Сумма длин отрезков l_Л1, l_Л2 и l_Л3 должна равняться расчетной длине лупинга l_Л,