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

кол dun

Рис. 4.10. Совмещенные характеристики

наг dnn

Формулы (4.17), (4.18) и (4.19) - аналитические выражения характеристики трубопровода; в них, за исключением Аг и Н„, все слагаемые являются функциями расхода.

Аналитическое выражение характеристики НПС напишем в виде

Нст - lis -\~ Ядиф - /кол

или, если учесть (4.16),

Hci = АН -hsc + диф-/кол>

(4.20)

(4.21)

где Ядиф - дифференциальный напор, развиваемый основными насосами; определяется по заводским характеристикам Я = Я (<?) (при необходимости пересчитанным «с воды на нефть»). Для головной НПС Яв = Яп-Лп и поэтому

Яст ~ Яп -hn + Ядиф-h-KOJt,

(4.22)

где Яп - напор на выходе из подпорной насосной; hr, - потеря напора в трубопроводе, соединяющем подпорную насосную с основной.

Если на головной НПС подпор Яв создается подпорной насосной, то на промежуточной НПС его источником является предыдущая станция. И в том, и в другом случае подпор Яв не должен быть меньше допускаемого наименьшего значения Я. В противном случае перекачка окажется невозможной (кавитация).

Характеристика НПС, построенная в соответствии с формулами (4.20), (4.21) или (4.22), называется полной. Характеристика НПС, построенная при условии, что при всех значениях расхода Яв = Н, называется исходной. Полная характеристика располагается выше исходной на Яв-Н-

Полная характеристика НПС и характеристика трубопровода (примыкающего к НПС перегона), построенная на одном чертеже (рис. 4.10, линии / и ), образуют совмещенную характеристику. Координаты точки пересечения этих характеристик определяют пропускную способность системы НПС - перегон и напор иа выходе из

блока регуляторов давления. На совмещенной характеристике проводят горизонтальные линии, показывающие ограничения напора для магистрали наг.доп и для коллектора кол.доп- Высота расположения этих линий соответствует напорам, допускаемым из условия прочности. Точка пересечения характеристики НПС с линией ограничения давления для коллектора определяет наименьшую пропускную способность, с которой может работать станция. На рис. 4.10, а это точка /. При меньшем расходе срабатывает защита и станция отключается. Точка пересечения характеристики НПС с линией ограничения давления для магистрали (точка 2 на рис. 4.10, а) определяет наименьшую пропускную способность, при которой станция может работать без регуляторов давления. При меньших расходах включаются регуляторы, поддерживающие после себя давление на постоянном допускаемом уровне. Таким образом, линия /-2-5 на рис. 4.10, а представляет собой рабочий участок полной характеристики НПС (ограниченный расходами Qin и Qmax). а линия 4-2-3 - рабочий участок характеристики (учитывающий действие регуляторов давления). Если линия ограничения давления в магистрали 4-2 проходит ниже точки 5, как это показано на рис. 4.10, б, то максимальный расход будет определяться точкой пересечения этой линии с характеристикой трубопровода. Рабочий участок полной характеристики НПС в этом случае показан линией /-2, а с учетом работы регуляторов давления-отрезком 4-2. Выражения (4.17), (4.18) и (4.19), представленные на графике в виде характеристики трубопровода, определяют «требуемый напор», т. е. необходимый для реализации заданного расхода. Разность между напором, определяемым полной характеристикой НПС, и требуемым напором, называют «свободным напором». На совмещенной характеристике он изображается вертикальным отрезком между полной характеристикой НПС и характеристикой трубопровода. Свободный напор полностью передается на следующую станцию, если давление на выходе из НПС меньше или равно допускаемому из условия прочности магистрали. Если линия ограничения давления для магистрали пересекает вертикальный отрезок, определяющий свободный напор, и, таким образом, делит его на две части, то на следующую НПС передается напор, соответствующий лишь нижней части этого отрезка. Остальная часть свободного напора (верхняя часть отрезка) подлежит дросселированию в блоке регуляторов.

4.6. УРАВНЕНИЯ БАЛАНСА НАПОРОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕЧИСЛА НЕФТЕПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ СТАНЦИЙ

Напор на выходе из нефтеперекачивающей станции и напор в начальной точке трубопровода (перегона между станциями) равны друг другу. Для головного (первого) участка нефтепровода, состоящего из НПС и примыкающего к ней перегона, это условие на основании (4.22) и (4.17) выражается в виде:

Яп -Лп + Ядиф -Лкол = Л„ач + ll + A2i + ДЯ2.

приняв hn = he и обозначив

Лв+/гкол + /г„ач = /гст (4.23)

(гидравлическое сопротивление всех коммуникаций станции), получим

Ии + Ядиф-Лет = ill + A2i + АН.2.

Для второго участка, для участка, имеющего номер с, и для последнего rt-го участка будем иметь

ДЯо + Ядиф-Лет = iL + А22 + АЯз;

АЯ, + Ядиф-Лет = Не + Azc + АЯ,+ь (4.24)

АЯ„ + H„„-h„ = Нп + Az„ + Як.

Сложив первые с выражений, получим уравнение баланса напоров для участка от головной НПС до станции с + i, а сложив все п - уравнение баланса напоров для всего нефтепровода:

Яп -Ь с (Ядиф-Лет) = iLc+1 + /4+1 + АЯ,+1,

Яп + /г(Ядиф-Лет) = 1Х + Аг + Як. (4.25)

Здесь Lc+i -расстояние от начальной точки нефтепровода до станции с + 1, а L-длина всего нефтепровода. Разности геодезических высот Azc+i и Az соответствуют 4+i и L. Предполагается, что все НПС однотипные, оборудование станций одинаковое. Принимается также, что перекачка идет без регулирования.

Если считать, что границами НПС являются точки врезки в магистраль всасывающего трубопровода и трубопровода, идущего от блока регуляторов давления, то Ядиф -Лет будет представлять собой напор, развиваемый нефтеперекачивающей станцией (с учетом сопротивления внутренних коммуникаций Лет)- Смысл уравнений (4.24) и (4.25) будет следующий: напор, развиваемый станциями, равен потере напора в трубопроводе. Очевидно, что зависимость Ядиф - Лет ОТ рас-хода тоже можно считать характеристикой НПС. В ряде случаев ее удобно выражать в виде (4.13): Ядиф - her = а-bQ~.

Уравнение баланса напоров (4,25) примет вид:

Яп -г п {a--bQ-") = IL -f Аг + Як. (4.26)

Здесь Q - конкретная величина.

Считая Яп и Як постоянными, из (4.26) можно получить:

nb + ft

где Q - расход в системе насосные станции - трубопровод.

Баланс напоров и равенство подачи насосов расходу в трубопроводе (материальный баланс перекачки) дают основание для следующего важного вывода: трубопровод и нефтеперекачивающие станции составляют единую гидравлическую систему.