Материал: 2143
Рассмотрим суть графического метода расстановки станций на примерах [4].
хема графических построений при расстановке насосных станций по трассе нефтепровода постоянного диаметра без лупингов (вста-
вок) представлена на рис. 10.2. Си
ПостроениебАначинаем с того, что в начале нефтепровода (точка А)
Рис. 10.2 Расстановка насосных станций по трассе нефтепровода постоянного диаметра без лупингов и вставок
с учетом вертикального масштаба откладываем напор НСТ1, развиваемый основными насосами первой насосной станции. Затем
вычисляем длину перегона, на который хватило бы напора НСТ1 при
|
|
И |
условии, что нефтепровод был бы горизонтальным |
||
l* |
ДH / (1,02i ) |
|
1 |
СТ1 |
|
и откладываем ее от начала нефтепровода с учетом горизонтального |
||
масштаба. Соединив полученные точки, получаем линию |
||
гидравлического уклона в трубопроводе постоянного диаметра без лупингов и вставок. Точка пересечения данной линии с профилем (т. М ) соответствует месту расположения второй насосной станции.
Откладываем в т. М напор НСТ 2 , из полученной точки проводим линию гидравлического уклона параллельно предыдущей и получаем при пересечении ее с профилем точку размещения следующей насосной станции (т. N ).
Построения для последней насосной станции выполняются в
136
качестве проверки.
В точке N по вертикали в масштабе откладываем сумму напора последней станции НСТ3 и разности Н2 HКП . Если все расчеты и
построения выполнены верно, то линия гидравлического уклона, проведенная из полученной точки, должна прийти точно в конечную точку нефтепровода.
СПри нал ч луп нгов (вставок) задача расстановки насосных по трассе усложняется, т.к. необходимо распределить общую
Величины располагаемого напора в трубопроводе найдем, добавив к изменен ю собственного напора станций по длине величину подпора
Н2 .
станцийпредопределено.
длину луп нгов (вставок) по перегонам между станциями. Для ее решен я предлагается следующий алгоритм.
Местоположен е насосных станций в определенной степени
Во-первых, в с лу однотипности применяемого оборудования протяженность перегонов между станциями различается не очень
сильно. Во-вторых, расположение станций обычно привязано к населенным пунктам. В-третьих, на трассе существуют участки, где насосные станции заведомо не могут быть размещены (болотистая местность, заповедники и т.п.).
Предположим, что расположение насосных станций предопре- |
||
делено по последней причине (участки, запрещенные для их разме- |
||
бА |
|
|
щения, на рис. 10.3 заштрихованы). Первым делом строим линию |
||
гидравлического уклона для участка трубопровода с лупингом. Для |
||
этого вычисляем потери напора на участке длиной l* |
равные 1,02i l* , |
|
1 |
|
л 1 |
откладываем их в вертикальном масштабе в т. А, после чего через |
||
Д |
|
|
концы отрезков проводим искомую линию [4]. |
|
|
И |
||
137
С |
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
Р с. 10.3 Расстановка насосных станций по трассе нефтепровода |
|
|||
|
постоянного диаметра с лупингами |
|
|
|
|
|
Лупинг наи олее целесоо разно размещать в конце перегона |
||||
между насосными станциями, т.к. в этом случае металл труб наименее |
|||||
нагружен давлением. |
|
|
|
|
|
|
Поскольку точка М1, где должна была бы разместиться НС №2, |
||||
|
|
Дi |
|
||
если бы не было лупинга (вставки), находится на «запрещенном» |
|||||
участке, тобАее целесообразно перенести туда, где этот участок закан- |
|||||
чивается (т. M ). |
|
|
|
|
|
Н |
Откладываем в масштабе в т. M величину подпора Н2 |
и из по- |
|||
|
И |
||||
лученной точки проводим линию гидравлического уклона |
iл |
. Точка |
|||
пересечения этой линии с линией гидравлического уклона |
дает нам |
||||
длину лупинга xл1 для первого перегона между станциями. |
|
|
|||
|
Если бы на втором перегоне между станциями не было лупинга, то |
||||
линия гидравлического уклона, проведенная из конца отрезка длиной |
|||||
|
СТ 2 , пересекла бы профиль трассы в т. N . Это ближе, чем начинается |
||||
|
|
1 |
|
|
|
участок, «запрещенный» для размещения станций. Поэтому в принципе |
|||||
лупинг на втором перегоне можно не сооружать. Однако чтобы |
|||||
выровнять протяженность перегонов принимаем решение о размещении |
|||||
третьей насосной станции в |
т. N – перед |
началом |
|
второго |
|
«запрещенного» участка (размещение НС №3 в т. |
N2 делает второй |
||||
138
перегон слишком протяженным). Дальнейшие построения выполняются так же, как и для первого перегона между станциями.
Аналогично выполняются все построения и для третьего перегона.
С |
|
|
|
10.5. Определение перевальной точки и остаточного объема |
|||
|
|
нефти в трубопроводе |
|
10.5.1. Самотечные участки нефтепровода |
|||
тяжести |
|
||
амотечным, |
называется участок [х1, х2] трубопровода, на |
||
котором нефть |
дв жется неполным |
сечением (самотеком) под |
|
действ ем с лы |
|
(рис. 10.4). |
|
бА |
|||
|
|
Д |
|
Рис. 10.4 Схема самотечного участка нефтепровода: |
|||
1 – линия гидравлического уклона; 2 – самотечный участок; |
|||
|
|
П – перевальная точка |
|
Давление в |
парогазовой полости |
И |
|
над свободной поверхностью |
|||
жидкости остается практически постоянным и равным упругости ру насыщенных паров данной нефти, поэтому течение на самотечном участке называется безнапорным. Однако разность напоров между сечениями х1 (началом самотечного участка) и х2 (концом самотечного участка) все же существует, просто она равна разности (z1 – z2) геометрических высот этих сечений [4].
Стационарные самотечные участки могут существовать только на нисходящих участках нефтепровода.
139
Начало х, каждого самотечного участка называется перевальной. точкой. Перевальная точка всегда совпадает с одной из вершин профиля трубопровода.
Линия гидравлического уклона на самотечном участке проходит параллельно профилю трубопровода на расстоянии ру/ g над ним. Отсюда следует, что гидравлический уклон i на самотечном участке равен тангенсу угла наклона профиля нефтепровода к горизонту: i = tgan.
Расход нефти на самотечном участке в стационарном режиме
равен расходу Q нефти в заполненных сечениях трубопровода: |
|
||||||||
С |
|
|
Q u0S0 uS, |
(10.48) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
из чего можно заключить, что скорость и движения жидкости на |
|||||||||
самотечном |
участке ольше скорости u0 |
движения |
жидкости |
на |
|||||
заполненных участках нефтепровода, поскольку площадь S части |
|||||||||
сечения, занятого ж дкостью на каждом самотечном участке, меньше |
|||||||||
площадиSo, полного сечения тру опровода: и = u0S0/S > и0. |
|
||||||||
Степень = S/So заполненности самотечного участка нефтью |
|||||||||
может быть различной, она зависит от отношения |
i / tg П , |
||||||||
гидравлических |
уклонов (tg |
|
П |
|
) на |
самотечном |
участке |
и |
|
|
|
||||||||
i 1/ du02 |
/ g |
на участках трубопровода, полностью заполненных |
|||||||
нефтью [4]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Как определить, есть ли в рассматриваемом трубопроводе |
|||||||||
самотечныебАучастки? Для этого нужно построить совмещенную картину |
|||||||||
профиля нефтепровода и линии гидравлического уклона. Если линия |
|||||||||
|
|
Д |
|
||||||
гидравлического уклона проходит всюду выше профиля нефтепровода, причем это превышение составляет значение большее, чем рy/рg, где ру
– упругость насыщенных паров нефти, то самотечныхИучастков в трубопроводе нет. Если же линия гидравлического уклона в какой-нибудь точке подходит к профилю трубопровода на расстояние меньшее, чем
ру/ρg, или вовсе пересекается с ним, то в трубопроводе существует один или несколько самотечных участков.
Обратимся к рис. 10.5, на котором представлена схема нефтепровода с самотечными участками.
140