Технологический расчет магистрального нефтепровода — 2, 3

Выполним гидравлический расчёт нефтепровода. Определяем режим течения нефти в трубопроводе. Примем эквивалентную (абсолютную) шероховатость поверхности стенки трубы (зависит от материала, способа изготовления и состояния на момент применения) равной kэ= 0,2 мм, тогда относительная шероховатость трубы будет равна
kэотн=kэD=0,21010=0,0002
Находим переходные числа Рейнольдса
Re1=10kэотн=10∙1,010,0002=50500
Re2=500kэотн=500∙1,010,0002=2525000
Режим течения нефти определим по безразмерному параметру Re
Re=wDvp=1,0∙1,0137,66∙10-6=26819
Так как 2320<Re<Re1 ,т.е. 2320<26819<50500, то перекачка происходит при турбулентном режиме в зоне гидравлически гладких труб.
Определим коэффициенты гидравлического сопротивления для зоны смешанного трения по формуле:
λ=0,3164Re025=0,3164268190,25=0,025
Потери напора на трение определим по формуле Дарси -Вейсбаха
hx=λ∙LpD∙w22g=0,025∙6550001,020∙1,422∙9,81=1,6 м
где Lp- расчётная длина нефтепровода, равна протяжённости L, когда нет перевальных точек на его трассе.
Суммарные потери напора в трубопроводе определим по формуле:
Н=1,02∙hx+∆z+Nт∙h0
где 1,02 — коэффициент, учитывающий надбавку на местные сопротивления в линейной части трубопровода;
h0- остаточный напор в конце технологического участка;
Nт- число технологических участков, принимаем
Nт=L400..600=655600=1,1
Примем два технологических участка.
Н=1,02∙1,6+70,80+2∙40=152,43 м
Определим величину гидравлического уклона
i=λD∙w22g=0,0251,020∙1,422∙9,81=0,002
Из уравнения баланса напоров определим необходимое число перекачивающих станций
n0=H-NтhnHст=152,43-1,1∙1,640=3,76
Округляем n0 в большую сторону. В этом случае план перекачки будет выполнен за меньшее число дней (плановое 354 суток). Для обеспечения работы нефтепровода в течении 354 суток рассмотрим вариант циклической перекачки. Такой вариант предполагает часть времени вести работу с тремя НПС с тремя основными насосными агрегатами на каждой станции, а оставшееся время работать с двумя основными агрегатами на каждой НПС.
Полученное число насосных станций получается дробным. Оно может быть округлено как в большую сторону, так и в меньшую сторону числа станций.
Если заказчик настаивает на точном обеспечении проектной производительности нефтепровода, то необходимо регулирование совместной работы насосных станций и нефтепровода, либо регулирование каждого в отдельности. Регулирование осуществляется следующими методами
изменением количества работающих насосов;
применением сменных роторов или обточки рабочих колес;
изменением частоты вращения вала насоса;
дросселированием;
байпасированием (перепуск части жидкости из напорной во всасывающую линию);
применением противотурбулентных присадок.
Если же заказчика устраивает, что фактическая производительность нефтепровода отличается от плановой, то исходя из технико-экономических показателей принимается один из вариантов.
При округлении числа станций n в меньшую сторону (n = 2) гидравлическое сопротивление трубопровода можно снизить прокладкой дополнительного лупинга длиной lл:
,
где — соотношение, равное:
,
где m – коэффициент, характеризующий режим течения жидкости.