Материал: 2143
С |
|
|
|
|
Рис1 2 |
|
|
||
. 10.5 хема определен я местоположения самотечных участков нефтепровода: |
||||
1 – первый самотечный участок; 2 – второй самотечный участок; |
||||
|
П , П – перевальные точки |
|
||
Л н ю |
А |
|||
БК2П2К1П1 |
|
гидравлического |
уклона нефтепровода |
|
начинаем строить с конца рассматриваемого участка (точка Б). Для |
||||
этого достаточнобзнать напор и гидравлический уклон в конце участка. |
||||
На отрезке БК2 |
линия гидравлического уклона лежит значительно выше |
|||
профиля нефтепровода, |
поэтому сечения |
последнего заполнены |
||
|
|
|
Д |
|
полностью. Однако в точке К2, линия гидравлического уклона подходит к профилю трубопровода на расстояние ру,/ρg, поэтому точка К2 – это
конец самотечного участка; его начало – перевальная точка П2. Таким образом, один из самотечных участков найден. Линия гидравлического уклона К2П2 на этом участке проходит параллельно профилю нефтепровода [4]. Из Продолжаем строить линию гидравлического уклона.
перевальной точки П2 она выходит под утлом, тангенс которого равен гидравлическому уклону (т.е. параллельно отрезку БК2). Оказывается, что в точке К1 эта линия вторично подходит к профилю трубопровода на расстояние ру/ρg. Следовательно, внутри трубопровода давление опять становится равным упругости насыщенных паров и в нем должна существовать парогазовая полость; точка К1 – это конец второго самотечного участка. Его начало, точка П1 – еще одна перевальная точка. Таким образом, найден второй самотечный участок К1П1. Линия К1П1 гидравлического уклона на этом участке проходит параллельно профилю нефтепровода на расстоянии ру/ρg от него.
141
Наконец, на участке П1А линия гидравлического уклона параллельна своим отрезкам БК2 и П2К1, построенным для полностью заполненных сегментов нефтепровода.
Из рис. 10.5 видно, что наличие самотечных участков в магистральном нефтепроводе приводит к увеличению начального напора Н1 (а следовательно, и давления р1), на станции, а значит, требует более высоких затрат энергии на перекачку по сравнению с трубопроводом, в котором самотечные участки отсутствуют. Если линию гидравл ческого уклона, начиная от точки К2, мысленно продлить до
начального сечен я участка, то можно определить напор Н1, который |
|
был бы необход м для перекачки нефти с тем же самым расходом в |
|
С |
и того же диаметра, но без самотечных |
трубопроводе той же |
|
|
~ |
участков. Очев дно, что H1 H1. |
|
10.5.2. Остаточный объем нефти в трубопроводе |
|
длины |
|
При проект ровании нефтепровода следует предусматривать технологические операции, которых нефть, заполнявшая внутреннюю
полость |
|
, сливается в резервуары через один из концов |
|||
|
трубопровода |
|
|
||
участка. При этом столб жидкости в трубопроводе разрывается и |
|||||
образуются пустоты, заполненные парами нефти. Местоположение и |
|||||
объем этих пустот определяются профилем нефтепровода. В то же |
|||||
время значительная часть трубопровода остается заполненной нефтью. |
|||||
|
|
А |
|
|
|
В сущности пустоты, образующиеся в трубопроводе после |
|||||
окончания слива нефти, есть самотечные участки с нулевой степенью |
|||||
заполненности и нулевым (Q = 0) расходом перекачки, поэтому правила |
|||||
определения местоположения пустот принципиально не отличаются от |
|||||
общих |
правил |
нахождения |
самотечных |
участков. |
Линия |
|
|
Д |
|
||
гидравлического уклона в рассматриваемом случае состоит из отрезков |
|||||
горизонтальных |
прямых над полностью заполненными сегментами |
||||
трубопровода и отрезков наклонных прямых, параллельных профилю |
|
трубопровода, там, где в трубопроводе образовались пустоты (рис. 10.6) |
|
[3]. |
И |
Общий объем VOCT нефти, оставшейся в трубопроводе, определяется как сумма объемов VCD участков типа CD таких, что высоты их левых концов образуют монотонно возрастающую (если считать слева направо) последовательность:
142
СиР с. 10.6 Расчет остаточного объема нефти в трубопроводе
Пр мер. Определ ть о ъем нефти (ρ = 870 кг/м3), оставшейся в 10-км отводе (d = 144 мм), ведущем к нефтебазе, после того, как этот отвод отсекли от основной магистрали, а входную задвижку нефтебазы открыли. Профиль отвода представлен на рис. 8.6. Упругость насыщенных паров нефти принять равной 0,02 МПа, а атмосферное давление – 0,1013 МПа.
Решение. Прежде всего очевидно, что начиная с 7-го и заканчивая 10-м км отвод полностью опорожнится. лина опорожненного участка
составит 3 км. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
бА |
||||||||
Между 3-м и 4-м км существует точка х1 такая, что z1 = 74 +hв, где |
||||||||||
hв – вакуумметрическая высота, равная |
|
|
||||||||
|
py |
|
0,02 106 |
|
2,34м, |
|
|
|||
|
g |
|
870 9,81 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
т.е. z1 |
= 76,34 м. Координату х1 находим линейной интерполяцией |
|||||||||
из пропорции: |
|
|
|
Д |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
3 x1 |
|
|
78 z1 |
или |
3 x1 |
78 76,34 |
, |
|
|
|
3 4 |
78 68 |
1 |
|
||||||
|
|
|
|
78 68 |
|
|
||||
откуда находим: х1 = 3,166 км. Таким образом, между 3-м и 7-м км |
||||||||||
опорожнятся 166 м трубы. |
|
|
|
И |
||||||
143
С
Рис. 10.7 К примеру расчета
Аналог чно между 1-ми 2-м км существует точка х2, высотная
отметка которой равна 78 м: х2 = 81,666 км. Следовательно, между 1-м и |
|
объем |
|
2-м км отвода опорожняются ещё 667 м трубы. |
|
Общ й |
опорожненной части трубы составит: 3000 + 166 + |
667 = 3833 м. Выч сляем о ъем нефти, оставшейся в отводе: |
|
V |
3,14 0,1442 / 4 (10000 3833) 102м3. |
ост |
А |
|
|
10.6. Вы ор оптимальных параметров нефтепровода |
|
10.6.1 Расчет укрупненных технологических параметров |
|
|
Д |
|
нефтепроводной системы |
Укрупненный |
гидравлический расчет возможных вариантов |
нефтепровода [3]. |
|
Полный гидравлический расчет нефтепровода с промежуточными |
|
|
И |
перекачивающими станциями осуществляется после того, как выбраны диаметр трубопровода, число и место размещения каждой перекачивающей станции, а также на-сосно-силовое оборудование на них. Этот расчет выполняется согласно правилам, изложенным в предыдущих параграфах этой главы. Для оптимизационных расчетов принимается упрощенная методика, в которой основой служит система двух алгебраических уравнений, выражающая материальный баланс перекачиваемой нефти и суммарный баланс напоров, необходимых для перекачки:
144
QT G; |
|
|
|
|
|
|
|
L (4Q/ d2 )2 (10.49) |
|||
j n |
|
||||
HСТj(Q) (hК hП ) (zК zП ) 1,02 (Q) |
|
|
|
|
|
d |
|
2g |
|||
j 1 |
|
|
|||
где T – годовое число часов работы нефтепровода (T T0 нормативного |
|||||
С |
|
|
|
|
|
годового лимита рабочего времени (в ч) нефтепровода данного |
|||||
диаметра); G – грузопоток, млн т/год; |
HСТj(Q) – |
дифференциальный |
|||
напор, разв ваемый j-й перекачивающей станцией, м; n – число
перекач вающ х станц й [3]. |
|
|
|
|
L (4Q/ d2 |
)2 |
|
|
|||||||||
Если |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
пр нять в первом приближении, что все перекачивающие станции |
|||||||||||||||||
однот пны, то |
сходную |
систему уравнений |
можно |
записать более |
|||||||||||||
просто: |
G / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
T |
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(10.50) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nHСТ |
(hК hП ) (zК zП ) 1,02 (Q) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
d |
2g |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В частности, |
из второго уравнения системы можно оценить число n |
||||||||||||||||
перекачивающих станций: |
|
|
) 1,02 (Q) L |
(4Q/ d2 )2 |
|
|
|
|
|||||||||
|
(h h |
) (z |
К |
z |
П |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
n |
К |
П |
|
|
d |
|
|
2g |
. |
|
|
(10.51) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
HСТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СледуетбАзаметить, что в последней формуле априорно неизвестен |
|||||||||||||||||
внутренний диаметр d нефтепровода. Кроме |
|
того, число n может |
|||||||||||||||
оказаться не целым. Если это число округлить до первого целого числа, |
|||||||||||||||||
превышающего найденное, то окажется, что напор на станциях может |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||||||||
быть меньше максимально допустимого, диктуемого условиями |
|||||||||||||||||
прочности труб. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Системой уравнений (10.50) можно воспользоваться по-разному. |
|||||||||||||||||
Приведем один из возможных путей ее использования. В качестве |
|||||||||||||||||
независимых |
и |
варьируемых переменных |
|
выбираем |
число n |
||||||||||||
перекачивающих станций и дифференциальный напор НСТ, создаваемый каждой из них. Поскольку независимые переменные входят в (10.50) только в произведении друг с другом и априорно ясно, что число станций должно быть наименьшим, значение НСТ выбирают максимально допустимым. Систему уравнений (10.50) можно рассматривать как систему двух алгебраических уравнений для определения пропускной способности Q ивнутреннегодиаметраd нефтепровода.
145