Материал: 2143
При |
вычислении |
\ |
|
|
значение |
|
|
|
|
Hmax| |
принимается |
равным |
||||||||||||||||||||
максимальному напору по пьезометрической линии на участке |
||||||||||||||||||||||||||||||||
пересечения ее с первоначальной эпюрой разрешенных напоров. |
||||||||||||||||||||||||||||||||
Окончательно для полученного значения 1 |
по формуле определяется |
|||||||||||||||||||||||||||||||
максимально допустимый напор Hmax |
|
|
и |
|
|
корректируется эпюра раз- |
||||||||||||||||||||||||||
решенных напоров. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
10.1.3. Проверка прочности подземных и наземных |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
трубопроводов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
СПроверку на прочность |
подземных и наземных (в насыпи) трубо- |
|||||||||||||||||||||||||||||||
проводов в продольном направлении производят по условию [3] |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
труб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(10.13) |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
прN |
|
2R1 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
где прN |
– продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок и |
|||||||||||||||||||||||||||||||
воздейств й; 2 |
– коэффициент, учитывающий двухосное напряженное |
|||||||||||||||||||||||||||||||
состоян е |
металла |
|
, |
|
при |
растягивающих осевых продольных |
||||||||||||||||||||||||||
напряжениях |
( |
|
А |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
прN 0) |
принимаемый |
|
|
|
равным единице, при |
|||||||||||||||||||||||||||
сжимающих ( прN |
0) – определяемый по формуле |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кц |
2 |
|
кц |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 0,75 |
|
|
|
|
0,5 |
|
, |
(10.14) |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
Д |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
R |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||
где кц – кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления: |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кц |
n |
н . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
кц |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Проверку |
|
на |
|
отсутствие |
|
|
недопустимых пластических |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|||||||||
деформаций подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов |
||||||||||||||||||||||||||||||||
производят по условиям |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mo |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rн ; |
|
|
|
(10.15) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пр |
|
|
|
3 0,9Kн |
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
mo |
|
|
Rн |
; |
|
|
|
|
(10.16) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пр |
|
0,9Kн |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
где прн – максимальные суммарные продольные напряжения в |
||||||||||||||||||||||||||||||||
трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
прн кцн |
E T |
EDн |
; |
|
|
|
(10.17) |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Rmin |
|
|
|
|
||
126
где Rmin – минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода; 3 – коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих продольных напряжениях ( прн 0)
принимается равным единице, а при сжимающих ( прн 0) определяется
Спо формуле (10.8).
В задачу технологического расчета трубопроводов входит определение опт мальных параметров трубопровода (диаметр трубопровода, давлен е нагнетан я насосных станций, толщина стенки трубы, число
насосныхИсходнымистанц й); расположение перекачивающих станций по трассе трубопровода; расчет режимов эксплуатации трубопровода.
10.2. Вы ор технологических параметров проектируемой
1)плановоебзадан е на перекачку G (млн. т/год);
2)свойства перекачиваемойАнефти г(плотность, вязкость, давление насыщенных паров и др.);
3)температура грунта на глу ине заложения нефтепровода;
4)характеристики труб и насосного оборудования;
5)сжатый профиль трассы нефтепроводаД;
6)технико-экономические показатели сооружения и эксплуатации линейной части нефтепровода и насосных станций.
Технологический расчет выполняется в следующей последова-
тельности.
Определяется средневзвешенная температураИгрунта вдоль трассы нефтепровода [3]
По формулам вычисляются параметры перекачиваемой нефти при расчетной температуре: р и р .
Вычисляется расчетная часовая пропускная способность нефтепровода
127
Q |
GГ |
, |
(10.19) |
|
|||
Ч |
24Np р |
|
|
где Nр – расчетное число суток работы нефтепровода (табл. 10.3). |
|
||
С |
|
|
|
Таблица 10.3 |
||
|
|
|
|
|
||
|
Расчетное число рабочих дней магистральных нефтепроводов |
|||||
|
Протяженность, км |
Диаметр нефтепровода, мм |
|
|||
|
до 820 включительно |
|
|
свыше 820 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
до 250 |
357 |
|
|
355 |
|
|
свыше 250 до 500 |
356/355 |
|
|
353/351 |
|
|
свыше 500 до 700 |
354/352 |
|
|
351/349 |
|
|
свыше 700 |
352/350 |
|
|
349/350 |
|
|
бА |
|||||
|
Пр мечан е. В ч сл теле указаны значения |
N |
р для нормальных условий про- |
|||
кладки, в знаменателе – при прохождении нефтепроводов в сложных условиях, когда заболоченные горные участки составляют не менее 30 % общей протяженности трассы.
В соответствии с расчетной часовой пропускной способностью нефтепровода QЧ вы ираются основные насосы насосных станций так, чтобы выполнялось условие
0,8Qном Qч 1,2Qном , |
(10.20) |
где Qном – подача выбранного типа насосов при максимальном к.п.д. Если условие (10.20) выполняется для двух типов насосов, то даль-
нейшие расчеты выполняются для каждого из них. Например, при QЧ = 5800 м3/ч для дальнейших расчетов по вариантам принимаются насосы
|
|
И |
||
типов НМ 5000 - 210 и НМ 7000 - 210. Аналогично подбираются |
||||
подпорные насосы [4]. |
Д |
|
||
Рассчитывается рабочее давление на выходе головной насосной |
||||
станции |
P р g (mмнhмн |
H2 ), |
|
(10.21) |
|
mмн |
|||
где g – ускорение свободного падения, |
2 |
– число |
||
g = 9,81 м/с ; |
|
|||
последовательно включенных магистральных насосов (обычно mмн = 3); hмн ,H2 – напоры соответственно магистрального и подпорного насоса при расчетной производительности QЧ .
Найденная величина Р должна быть меньше допустимого давления P , определяемого из условия прочности запорной арматуры.
128
Если условие |
|
P Pд , |
(10.22) |
не выполняется, то необходимо либо уменьшить число магист- |
|
ральных насосов, либо воспользоваться сменными роторами меньшего |
|
диаметра. |
|
С |
|
По формуле (10.1) определяется расчетная толщина стенки трубопровода, которая округляется до ближайшей большей толщины стенки для выбранного диаметра. Производится уточнение толщины
стенки трубопровода н |
с учетом |
|
температурных и |
изгибающих |
||||||||
внутренний |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
напряжен й по формуле (10.3). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выч сляется |
|
диаметр нефтепровода [4] |
|
|
||||||||
|
|
|
d Dн 2 н, |
|
|
|
(10.23) |
|||||
где Dн – его наружный диаметр. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
бАL |
нефти в |
|||||||||||
Находятся секундный |
расход Q |
|
и средняя скорость |
|||||||||
трубопроводе |
|
|
Q Q× /3600, |
|
|
|||||||
|
|
|
|
(10.24) |
||||||||
|
|
|
|
|
4Q |
, |
|
(10.25) |
||||
|
|
2 |
|
|||||||||
где d – внутренний диаметр тру ы. |
|
|
d |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Потери напора на трение h в трубе круглого сечения определяют по |
||||||||||||
формуле Дарси – Вейсбаха |
|
|
Д |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
2 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
d 2g , |
|
(10.26) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
где – коэффициент гидравлического сопротивления; |
L – длина |
|||||||||||
трубопровода. |
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Режим движения потока в трубопроводе характеризуется числом |
||||||||||||
Рейнольдса |
|
|
d |
|
|
4Q |
|
|
|
|
|
|
|
Re |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
d р , |
|
|
||||||||
|
|
|
р |
|
(10.27) |
|||||||
При ламинарном режиме течения, т.е. при Re < 2320, коэффициент |
||||||||||||
гидравлического сопротивления определяют по формуле Стокса |
|
|||||||||||
|
|
|
64 / Re, |
|
|
|
(10.28) |
|||||
При ламинарном течении в трубах некруглого сечения коэффициент гидравлического сопротивления может быть найден по формуле
Aн / Reн ,
129
где Aн – коэффициент, численное значение которого зависит от формы поперечного сечения трубы; Reн - число Рейнольдса для трубы некруглого сечения
С |
|
|
Reн |
4r / р , |
|
(10.28а) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
||||||
где |
r Fн / Пн |
– гидравлический радиус живого сечения трубы; Fн |
||||||||||||||||
площадь живого сечения потока в некруглой трубе; Пн – периметр |
||||||||||||||||||
смачиван я. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
При турбулентном режиме течения различают три зоны трения: |
|||||||||||||||||
гидравл |
( |
зависит только от Re) смешанного |
||||||||||||||||
|
|
чески |
гладк х труб |
|||||||||||||||
трения |
( зав |
с т от Re и |
относительной |
шероховатости |
труб |
|
), |
|||||||||||
квадрат |
чного трен я ( зависит только от |
). Границами этих зон |
||||||||||||||||
являются переходные ч сла Рейнольдса |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
трубы |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
КЭ / d |
|
|
|
|
Re1 |
10 |
/ ;Re 500 / , |
(10.29) |
|||||||||
где |
|
|
– относ тельная шероховатость труб, выраженная через |
|||||||||||||||
эквивалентную шероховатость КЭ (табл. 10.4) и диаметр [4]. |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
А |
|
|
|
||||||||||||
|
Услов я существования различных зон трения таковы: |
|
|
|
||||||||||||||
|
– гидравлически гладкие |
2320 Re Re1, |
|
|
|
|||||||||||||
|
– зона смешанного трения (переходная зона) |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Re1 Re ReII , |
|
|
|
|
||||||
|
– зона квадратичного трения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Re ReII , |
|
|
|
|
|
|||||
|
Для зоны гидравлически гладких труб коэффициент гидравли- |
|||||||||||||||||
ческого сопротивления определяют по формуле Блазиуса |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,3164 / Re0,25, |
(10.29) |
|||||||||
|
Для зоны смешанного тренияДрекомендуется вычислять по |
|||||||||||||||||
формуле Альтшуля |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
68 0,25 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
0,11 |
|
|
|
|
, |
(10.30) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
или Исаева |
|
|
|
|
|
Re |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
1 |
|
|
6,8 |
|
|
|
111, |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
1,81g |
|
|
|
|
|
|
, |
(10.31) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
Re |
3,7 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
130