Вопрос 33

Гидравлический расчет сифонных трубопроводов

Сифонным трубопроводом называется трубопровод, часть которого располагается выше уровня откачиваемой жидкости в емкости. Сифонные трубопроводы используются при верхнем сливе маловязких нефтепродуктов через горловину железнодорожных цистерн.

Нормальная работа сифонного трубопровода возможна при условии, когда остаточное давление в любой его точке больше давления насыщенных паров сливаемого нефтепродукта при температуре перекачки. В противном случае нарушается сплошность потока нефтепродукта.

Расчет сифонного трубопровода сводится к построению графиков остаточных напоров и вакуумов, в результате которого определяется правильность выбора диаметров отдельных участков этого трубопровода по средним скоростям (=1,52,5 м/с).

Для построения графиков остаточных напоров и вакуумов необходимо предварительно подсчитать гидравлические сопротивления отдельных участков сливной коммуникации. Графики строят для наиболее неблагоприятного случая, когда атмосферное давление наименьшее, температура наибольшая, а уровень нефтепродукта в цистерне наинизший.

Сначала вычерчивают сливную коммуникацию в масштабе, а затем вверх от зеркала нефтепродукта (см. рис. 7.32) откладывают отрезок, равный

(7.47)

где P_a – минимально возможное атмосферное давление, Па;  – плотность нефтепродукта, кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с².

Потери напора на каждом участке складываются из потерь напора на трение и на преодоление высотных отметок.

Остаточный напор в любой точке коммуникации определяется из уравнения

(7.48)

где Z_ax – разность нивелирных отметок начальной точки a трубопровода и точки х; – сумма потерь напора на трение на участках трубопровода, расположенных до рассматриваемой точки х.

Линию упругости паров откладывают ниже и эквидистантно линии падения напора на расстоянии H_у=P_у/g, где P_у – давление упругости, паров сливаемого нефтепродукта для самой высокой температуры для данной местности. Если линия упругости паров не пересекает линию коммуникации, то система запроектирована правильно и слив осуществляется нормально. Если линия упругости паров пересекает коммуникацию, то образования газовых пробок в трубопроводе можно избегать одним из следующих методов:

• Изменением конфигурации сливного стояка.

• Увеличением диаметра отдельных участков коммуникации.

• Уменьшением длины последнего участка коммуникации.

• Заглублением насосной станции.

• Применением погружного эжектора, с помощью которого

уменьшается высота всасывания.

Если линию падения напора отложить под уровень нефтепродукта, то получится линия вакуума a”b”c”d”e”f”. Любая ордината, проведенная между линией вакуума и линией коммуникации. представляет собой величину разряжения в данной точке коммуникации. Ордината ff” характеризует разряжение, которое должен создать насос для выкачки нефтепродуктов с заданной производительностью. Если линия вакуума пересекает коммуникацию, то это означает, что участки трубопровода, лежащие ниже линии вакуума, находятся под избыточным давлением.

35 Прокладка технологических трубопроводов на территории неф­тебаз должна быть надземной или наземной. При сложном рельефе местности, суровых климатических условиях, высоких коррозион­ной активности грунта и уровне грунтовых вод, стесненном разме­щении объектов нефтебазы возможна подземная прокладка трубо­проводов.

Надземные трубопроводы прокладывают на несгораемых опо­рах. Высота размещения труб определяется местными условия­ми. Трубопроводы на низких опорах рекомендуется прокладывать на участках, где предусмотрено перемещение подъемных механиз­мов и оборудования при эксплуатации и ремонте. Расстояние между нижней образующей труб и поверхностью земли должно обеспечи­вать возможность ведения ремонтных работ. В местах пересечения пешеходных дорожек и тротуаров высота расположения техноло­гических трубопроводов должна быть не менее 2,2 м, автодорог — 4,5 м, железнодорожных путей — 6 м.

Трубопроводы, прокладываемые на отдельно стоящих опо­рах, должны укладываться в один ярус, а в стесненных условиях — на эстакадах. В местах переходов через трубопроводы и для обслу­живания узлов задвижек следует предусматривать переходные мос­тики и площадки.

Так как надземные трубопроводы подвержены температурным воздействиям, необходимо предусматривать компенсацию изме­нения их длины. В первую очередь применяют самокомпенсацию температурных деформаций трубопроводов за счет использования поворотов трасс. Их рекомендуется выполнять преимущественно под углом 90°. Если ограничиться самокомпенсацией невозмож­но (например, на прямых участках значительной протяженности), то применяют компенсаторы различных конструкций (сальнико­вые, гнутые П-образные, линзовые).

Подземные трубопроводы прокладываются на глубине не менее 0,8 м от планировочной отметки земли до верха трубы. Трубопро­воды с замерзающими средами должны быть на 0,1 м ниже глуби­ны промерзания грунта до верха трубы. На пересечениях с внутри-базовыми железнодорожными путями, автомобильными дорогами и проездами они должны быть заложены в футляры из стальных труб, диаметр которых на 100...200 мм больше наружного диамет­ра прокладываемых в них технологических трубопроводов, а концы труб должны выступать на 2 м в каждую сторону от крайнего рель­са или края проезжей части автодороги. Торцы футляра тщательно уплотняют.

При одновременной прокладке в траншее двух и более трубо­проводов их следует располагать в одной горизонтальной плоскос­ти с расстоянием между ними: не менее 0,4 м при условном диамет­ре труб до 300 мм и не менее 0,5 м при D > 300 мм.

Трубопроводы, предназначенные для перекачки высоковязких и высокозастывающих нефтепродуктов должны оснащаться систе­мой путевого подогрева (горячей водой, паром, ленточными подо­гревателями) и тепловой изоляцией из несгораемых материалов, защищенной кожухом от механического разрушения. Допускается прокладка данных трубопроводов в каналах с тепловыми спутника­ми, а участков протяженностью до 15 м — с использованием только тепловой изоляции (без тепловых спутников).

Для обеспечения полного самотечного опорожнения техноло­гических трубопроводов они должны прокладываться с уклонами: для высоковязких и высокозастывающих нефтепродуктов — не ме­нее 0,02, для горючих нефтепродуктов — 0,005, а для легковоспла­меняющихся — 0,002...0,003. При этом трубопроводы должны быть оснащены дренажными устройствами, обеспечивающими слив нефтепродукта в стационарные или передвижные емкости.

36 Различают двухпроводную, когда к каж­дому резервуару подсоединено два трубопровода, позволяющих производить одновременно закачку и выкачку нефтепродуктов, за­чистку и удаление осадка из резервуара и др. Однопроводные ком­муникации применяют как исключение: на нефтебазах 4.. .5 классов, для резервуаров небольшой емкости и при малой производитель­ности отпуска.