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

ГЛАВА

ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ МАЛОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ

в задачу технологического расчета трубопроводов входит определение оптимальных параметров трубопровода (диаметр трубопровода, давление нагнетания насосных станций, толщина стенки трубы, число насосных станций); расположение перекачивающих станций по трассе трубопровода; расчет режимов эксплуатации трубопровода.

§5.1. Основные формулы для технологического расчета трубопроводов

Исходными данными для технологического расчета нефтепроводов являются:

1) плановое задание на перекачку (млн. т/год);

2) свойства перекачиваемой нефти (плотность, вязкость, давление насыщенных паров и др.);

3) температура грунта на глубине заложения нефтепровода;

4) характеристики труб и насосного оборудования;

5) сжатый профиль трассы нефтепровода;

6) технико-экономические показатели сооружения и эксплуатации линейной части нефтепровода и насосных станций.

Технологический расчет выполняется в следующей последовательности.

Определяется средневзвещенная температура грунта вдоль трассы нефтепровода

./ , :.,.,.,T;=7lVi, ..... (5.1)

где Ti - температура грунта на глубине заложения нефтепровода для участка длиной t.

По формулам (1.1), (1.8), (1.9) вычисляются параметры перекачиваемой нефти при расчетной температуре: Vp и Рр.

Вычисляется расчетная часовая пропускная способность нефтепровода

24Nd„

(5.2)

где Np - расчетное число суток работы нефтепровода (табл. 5.1). Mltf f-l"«- ---V* Таблица5.1

Расчетное число рабочих дней магистральных нефтепроводов

Примечание. В числителе указаны значения КрДЛЯ нормальных условий прокладки, в знаменателе - при прохождении нефтепроводов в сложных условиях, когда заболоченные и горные участки составляют не менее 30 % общей протяженности трассы.

В соответствии с расчетной часовой пропускной способностью нефтепровода выбираются основные насосы насосных станций так, чтобы выполнялось условие

0,8Q <Q,<1,2Q , " (5.3)

где Q„o„ - подача выбранного типа насосов при максимальном к.п.д.

Если условие (5.3) выполняется для двух типов насосов, то даль-нейщие расчеты выполняются для каждого из них. Например, при = 5800 м/ч для дальнейших расчетов по вариантам принимаются насосы типов НМ 5000 - 210 и НМ 7000 - 210. Аналогично подбираются подпорные насосы.

Рассчитывается рабочее давление на выходе головной насосной станции

Р = Ррё(тмнЬм„+Н2),

(5.4)

где g- ускорение свободного падения, g = 9,8lM/c2; - число последовательно включенных магистральных насосов (обычно т„„=3); hjHj- напоры соответственно магистрального и подпорного насоса при расчетной производительности .. ,, ,

Найденная величина Р должна быть меньше допустимого давления Р , определяемого из условия прочности запорной арматуры. Если условие

Р<Рл

(5.5)

не выполняется, то необходимо либо уменьшить число магистральных насосов, либо воспользоваться сменными роторами меньшего диаметра.

По формуле (4.1) определяется расчетная толщина стенки трубопровода, которая округляется до ближайшей большей толщины стенки, приведенной в табл. П1.1, для выбранного диаметра. Производится уточнение толщины стенки трубопровода 6„ с учетом температурных и изгибающих напряжений по формуле (4.3). ..„ j

i Вычисляется внутренний диаметр нефтепровода \

, .f; , ;„ d = D„-28„, ..,.п>..,,.y.c.yyi, (5.6)

где D„ - его наружный диаметр. ,< i , i •г, Находятся секундный расход Q и средняя скорость и нефти и трубопроводе .....,,,.:,,>.,.,,,.,, .... . ,,,:„, . „,,.,, ,....

Q = Q.,/3600; (5.7)

1

(5.8)

где d - внутренний диаметр трубы. " Потери напора на трение h и трубе круглого сечения определяют по формуле Дарси - Вейсбаха

d 2g

-"1 (5.S

где Л,-коэффициент гидравлического сопротивления; L- длина трубопровода.

Режим движения потока в трубопроводе характеризуется числом Рейнольдса

v Tcdv„

(5.10)

При ламинарном режиме течения, т.е. при Re < 2320, коэффициент гидравлического сопротивления определяют по формуле Стокса

?i = 64/Re.

(5.11)

При ламинарном течении в трубах некруглого сечения коэффициент гидравлического сопротивления может быть найден по формуле . /I). , .

= A„/Re„,

где А„ - коэффициент, численное значение которого зависит от формы поперечного сечения трубы; Re„- число Рейнольдса для трубы некруглого сечения

Re„ =4ru/v

. . (5.11а)

где г = F„/n„-гидравлический радиус живого сечения трубы; - площадь живого сечения потока в некруглой трубе; П„ - периметр смачивания.

При турбулентном режиме течения различают три зоны трения: гидравлически гладких труб (% зависит только от Re) смешанного трения (X зависит от Re и относительной шероховатости труб е), квадратичного трения (А, зависит только от е ). Границами этих зон являются переходные числа Рейнольдса . ,

Re, =10/е; Re„ =500/е,

(5.12)

где e = K3/d- относительная шероховатость труб, выраженная через эквивалентную шероховатость К3 (табл. 5.2) и диаметр. Условия существования различных зон трения таковы: -гидравлически гладкие трубы ;

2320<Re<Re,; ;

-зона смешанного трения (переходная зона) , . .....

Re, <Re<Re,[; , \

-зона квадратичного трения

Re > Re,,.

Для зоны гидравлически гладких труб коэффициент гидравлического сопротивления определяют по формуле Блазиуса

, A = 0,3164/Re- , " (5.13) Для зоны смешанного трения Х рекомендуется вычислять по

формуле Альтшуля

?i = 0,ll

е + -

(5.14)

или Исаева

...3

--l,81g

М Re

Эквивалентная шероховатость труб (данные А.Д. Альтшуля)

Таблица 5.2

В зоне квадратичного трения значение X, рекомендуется определять по формуле Шифринсона

или Никурадзе

- = l,74-21g2e = l,I4-21g8.

Формула (5.9) может быть представлена в обобщенном виде (формула Лейбензона)

h = p

(5.16)

где Р, m- коэффициенты Лейбензона (табл. 5.3),

(5.17)

Приведенные выще формулы применимы для расчета труб любого поперечного сечения. Расчет для некруглых труб необходимо проводить, применяя гидравлический радиус г и число Re, определяемое по формуле (5.11а).

, ; , J , Таблица 5.3

Величины коэффициентов Лейбензона

Гидравлический уклон есть потеря напора на трение на единице длины трубопровода

г =---= Р-I---

d 2g d-"

(5.18)

Если трубопровода имеет вставку другого диаметра d, то гидравлический уклон в этой вставке определяют через гидравлический уклон и диаметр основной трубы

(5.19)

Если параллельно с трубопроводом уложен лупинг диаметром й, то гидравлический уклон на сдюенном участке также определяют через