4. Механічний розрахунок трубопроводу по трьох вибраних діаметрах з використанням сНиП 2.05.06-82.

Визначаємо робочий тиск в трубопроводі. Для цього перевіряємо умову якщо Р_НПС > Р_доп, то Р_роб = Р_доп.

Таблиця 4.1 – Значення робочого тиску для певного діаметру

Зовнішній діаметр, мм	Робочий тиск, МПа
720	5.5
820	6.1
1020	5.9

З таблиці Д 18 додатку 8 вибираємо марку сталі .

Для d = 720мм – 17ХГС

Границя міцності для даної сталі – σ_вр = 520 МПа

Для d = 820мм –Г17ХГС

раниця міцності для даної сталі – σ_вр = 520 МПа

Для d = 1020мм – 17ХГС

Границя міцності для даної сталі – σ_вр = 520 МПа

Визначаємо розрахунковий опір сталі за формулою

(4.1)

де: R₁^н – нормативний опір матеріалу труб, приймається рівний границі міцності R₁^н = σ_вр; m – коефіцієнт умов роботи, для нафтопроводів 3, 4 категорій рівний m =0.9; К₁ – коефіцієнт надійності по матеріалу, К₁ =1.4;

К_н – коефіцієнт надійності за призначенням, К_н = 1.00.

Визначаємо товщину стінки трубопроводу без врахування повздовжніх осьових напружень за формулою

(4.2)

де: n – коефіцієнт перевантаження робочого тиску (для d = 630мм, n=1.1, для d=720мм i d = 820мм n= 1.15).

D_з – зовнішній діаметр трубопроводу;

Р – робочий тиск, МПа.

Значення товщини стінки заокруглюємо до найбільшого цілого числа.

Визначаємо величину повздовжніх осьових напружень

(4.3)

де: - коефіцієнт лінійного розширення, = 12∙10^-6 1/град;

Е – модуль Юнга, Е = 206000 МПа;

Δt – максимальний температурний перепад, Δt =40°C;

μ – коефіцієнт Пуассона, μ = 0.3;

D – внутрішній діаметр.

Тоді

Якщо σ_пN < 0, то визначаємо поправку, яка враховує осьові повздовжні напруження за формулою

(4.4)

Якщо σ_пN > 0, то розрахунок завершений, і приймаємо для діаметра 1020мм товщину стінки 10 мм.

Визначаємо товщину стінки трубопроводу з врахуванням повздовжніх осьових напружень за формулою

(4.5)

Обчислені значення товщини стінки і внутрішнього діаметру заносимо в таблицю 4.2.

В додатку В наведена програма розрахунку товщини стінки трубопроводу за допомогою Microsoft Ecxel.

Таблиця 4.2 - Обчислені значення товщини стінки і внутрішнього діаметру

Зовнішній діаметр, мм	720	820	1020
Товщина стінки, мм	8	9	10
Внутрішній діаметр, мм	704	802	1000

5. Гідравлічний розрахунок трьох варіантів трубопроводу за методикою, викладеною в внтп 2-86. Визначення кількості нпс.

Визначаємо середню швидкість перекачування нафти в нафтопроводі за формулою

; (5.1)

де D – внутрішній діаметр дільниці нафтопроводу.

Отже, середня швидкість руху нафти складає

Знаходимо значення числа Рейнольдса в нафтопроводі

, (5.2)

Для кожного діаметру з норм проектування ВНТП 2-86 виписуємо значення першого і другого перехідних чисел Рейнольдса, а також коефіцієнт В.

d,мм	ReI	ReII	B
720	100000	4500000	0.0124
820	110000	5000000	0.0123
1020	115000	5500000	0.0122

Так як число менше від першого перехідного числа Рейнольдса Re < Re₁, то перекачування нафти відбувається в зоні гідравлічно гладких труб. Коефіцієнт гідравлічного опору в цьому випадку може бути визначений за формулою Блазіуса

(5.3)

За формулою Дарсі - Вейсбаха знаходимо втрати напору на тертя

(1.16)

де L - довжина дільниці нафтопроводу ;

g - прискорення сили тяжіння.

Визначаємо загальні втрати напору в трубопроводі за формулою

(1.17)

Визначаємо кількість нафтоперекачувальних станцій, які необхідно встановлювати на трубопроводі

Для цього визначаємо розрахунковий напір НПС

Якщо Р_ГНПС < Р_доп, то Н_НПСр = Н_НПС

Якщо Р_ГНПС > Р_доп, то Н_НПСр = Р_доп/(ρ·g) - h_p

де h_p – напір, що створює підпірний насос

В нашому випадку Р_ГНПС = 5.62 МПа, отже

Для

Для

Для

Тоді кількість НПС визначається за формулою

(1.18)

Заокруглюємо кількість станцій за таким принципом: якщо дробова частина більша за 0.2, то кількість станцій заокруглюємо до більшого цілого числа, а якщо дробова частина менша за 0.2, то кількість станцій заокруглюємо до меншого цілого числа і на трубопроводі встановлюються лупінг для забезпечення необхідного обсягу транспортування нафти. Отже, n₍₇₂₀₎ =4 , n₍₈₂₀₎ = 2, n₍₁₀₂₀₎ = 1.

Програма для розрахунку необхідної кількості НПС наведена в додатку Г, за допомогою Microsoft Ecxel.

Для зручності доцільно звести розраховані дані в таблицю 5.1.

Таблиця 5.1 – Необхідна кількість НПС

Зовнішній діаметр D,мм	Кількість НПС	Довжина лупінг х, м
720	4	-
820	2	-
1020	1	-