Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

Учитывая, что Qi + Q2 = Q> получим

гл = со, (4.8)

1

[1+ (DVD)=-"2-"]2-"

Если Ол = D, го (1) = 1/2-"". В этом случае при ламинарном режиме ш = 0,5, при турбулентном режиме в зоне Блазиуса ю = 0,297, для квадратичной области и = 0,25.

Аналогично для вставки

U = iQ, Q = (D/Db)-"*.

Потеря напора на трение для трубопровода с лупингом будет складываться из потерь напора на одиночном и сдвоенном (лупингован-ном) участках: /ц. = i {L-х) + i„x, где х - длина лупинга.

Учитывая (4.8), можно также написать, что Л,. = i [L-х (1-со)].

Полная потеря напора для трубопровода с лупингом

Н = 1[1-х{\ - (й)\Аг. (4.9)

Для трубопровода со вставкой выражение для потери напора имеет аналогичный вид.

Далее для краткости вместо (4.9) будем писать Н - it + Az, имея в виду, что при необходимости всегда L можно заменить на L-X {I-ы) или на L-х {I - Q).

Если надо потерю напора выразить в зависимости от Q, то будем пользоваться формулой

Я=р-5-1-\L + Az (4.10)

H = fQ-"L + Az. (4. И)

Лупинги или вставки прокладывают в тех случаях, когда необходимо уменьшить гидравлическое сопротивление трубопровода. Очевидно, что для действуюш,его нефтепровода реальной оказывается лишь прокладка лупинга. При проектировании же требуемый эффект может быть достигнут как при помощи лупингов, так и при помощи вставок. Наилучший вариант может быть определен сравнением капитальных затрат на сооружение. Специальные расчеты позволили сделать следующий вывод. По металловатратам во всех имеющих практическое значение случаях вставки оказываются выгоднее лупингов. При этом расход металла на вставки уменьшается с уменьшением их диаметра.

4.4. ВСАСЫВАЮЩИЙ УЧАСТОК- ПЕРЕВАЛЬНЫЕ ТОЧКИ И РАСЧЕТНАЯ ДЛИНА НЕФТЕПРОВОДА

Участок нефтепровода, подводящий нефть к насосу, называется всасывающим. Основное требование, предъявляемое к всасывающему трубопроводу, состоит в том, что ни в одной его точке давление не должно быть ниже упругости паров перекачиваемой нефти. В противном случае в точках с низким давлением нефть закипает, образуются паровые пробки, сильно затрудняющие перекачку. Пониженное давление в конечной точке всасывающего трубопровода, т. е. во входном патрубке насоса, может вызвать кавитацию. При кавитационном режиме из протекающей в насосе жидкости выделяются пузырьки паров и затем разрушаются, схлопываются (закипание и затем конденсация). В результате появляется шум, возрастает износ, снижается к. п. д., уменьшается подача. Но повышение давления на всасывающей стороне насоса (насосной станции) приводит к возрастанию давления на нагнетательной стороне, т. е. к ничем не оправданному увеличению механической нагрузки на трубопровод. Из сказанного следует, что давление во всасывающем патрубке насоса должно быть предельно низким, но при этом обеспечивающим режим работы без кавитации.

Очевидно, что соответствующий этому давлению допускаемый напор во входном патрубке насоса (принято обозначать его Я) может быть выражен в виде Я = Py/ipg) + АЛдоп. Здесь ру - давление насыщенных паров перекачиваемой нефти (упругость паров); А/гдоп - допускаемый кавитационный запас; определяется экспериментально. Он включает в себя потерю напора от входного патрубка до области пониженного давления в насосе и напор в этой области, гарантирующий отсутствие кавитации. Кривые зависимости АЛдоп от расхода совмещают с характеристиками насосов Н - Н (Q).

Возвышенность на трассе, от которой нефть приходит на конечный пункт нефтепровода самотеком, называется перевальной точкой. Таких точек может быть несколько (рис. 4.5). Расстояние от начального пункта нефтепровода до ближайшей из них л называется расчетной длиной нефтепровода /.расч- При гидравлическом расчете длина нефтепровода принимается равной расчетной, разность отметок Az - равной превышению перевальной точки над начальным пунктом трассы. Для нахождения перевальной точки проведем от конечного пункта трассы К линию гидравлического уклона / до пересечения ее с профилем. Затем вычертим параллельную линию 2 с расчетом, чтобы она касалась профиля, нигде его не пересекая. Место касания линии гидравлического уклона 2 с профилем трассы - перевальная точка л, определяющая расчетную длину нефтепровода. Если линия гидравлического уклона, проведенная из конечной точки трассы, нигде не пересекается с профилем и не касается его (на рис. 4.5 - пунктир ная линия), перевальная точка отсутствует и расчетная длина равна полной длине нефтепровода. Перевальная точка может оказаться не только между последней станцией и конечным пунктом нефтепровода, но и на перегоне между промежуточными НПС. При соответст-

Рис. 4.5. Схема к определению перевальной точки

Рис. 4.6. Схема течения нефти за перевальной точкой

вующем профиле перевальная точка может появиться при изменении режима работы нефтепровода; при отключении какой-либо станции или при изменении вязкости перекачиваемой нефти.

Рассмотрим движение нефти за перевальной точкой. В промежутке трассы от перевальной точки до конечного пункта выделим два участка; пА длиной 1 и Л/С длиной /„ (рис. 4.6). На последнем из них самотечное движение нефти обеспечивается разностью высот точек А и К: ill, = Ал-к- На участке лЛ, как видно из чертежа, Az„. >t/i на величину лС. Но это противоречит условию баланса потерянного i7i и активного Аг„ л напоров. Следовательно, на участке пА гидравлический уклон должен быть больше i. Это возможно только в случае увеличения скорости движения нефти на участке яЛ. Из уравнения сплошности Q = wF видно, что с увеличением скорости живое сечение потока F должно уменьшаться. Следовательно, от перевальной точки до пункта Л (см. рис. 4.6) нефть будет течь при частичном заполнении поперечного сечения трубопровода. При этом (AгJ, -III) Qpg представляет собой мощность, расходуемую непроизводительно. Пространство, свободное от нефти, будет занято выделившимися из нее парами и растворенными газами. Во избежание разрыва сплошности потока на конечном пункте (или на НПС, куда приходит нефть с перевальной точки) следует поддерживать давление, обеспечивающее некоторый запас напора на перевальной точке. Обычно этот запас принимают равным 10 м.

4.5. ХАРАКТЕРИСТИКА ТРУБОПРОВОДА. ХАРАКТЕРИСТИКА НАСОСА И НАСОСНОЙ СТАНЦИИ, СОВМЕЩЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА!

Характеристикой трубопровода называется зависимость потери напора от расхода. Уравнение (4.10) или (4.11) - аналитическое выражение этой зависимости. Характеристика трубопровода изображена

Разделы 4.5, 4.6, 4.7 написаны при участии Л М. Беккера.