- •Введение
- •1. Исходные данные для технологического расчета трубопроводов и их обработка
- •Средние температурные поправки плотности и коэффициенты объемного расширения
- •Справочные данные по некоторым нефтям [4]
- •Стоимость сооружения насосных станций*
- •Поправочный коэффициент на топографические условия трассы
- •Рекомендуемые суммарные полезные объемы резервуарных парков нефтепроводов
- •Коэффициент использования емкости
- •2. Последовательность определения параметров нефтепровода
- •Эквивалентная шероховатость труб (данные а.Д.Альтшуля)
- •3. Регулирование совместной работы насосных станций и нефтепровода
- •4. Расстановка нефтеперекачивающих станцийпо трассе нефтепровода
- •5. Расчет нефтепровода при заданном расположении перекачивающихстанций
- •6. Выбор рациональных режимов эксплуатации магистрального нефтепровода
- •7. Режим работы трубопровода при отключении промежуточной насосной станции
- •8. Методы увеличения производительности нефтепроводов
- •9. Расчет подводящих (всасывающих) трубопроводов подпорных насосов головной насосной станции
- •10. Примеры расчетов
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Данные для построения совмещенной характеристики
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Напоры и подпоры насосных станций при различных количествах работающих насосов и комбинациях их включения
- •Удельные энергозатраты на перекачку для условий примера 10.9
- •Решение
- •Библиографический список
- •Приложения
- •Приложение 1 Характеристики труб для нефтепроводов и нефтебаз
- •Характеристики труб для магистральных нефтепроводов
- •Характеристики труб сварных для магистральных газонефтепроводов (гост 20295-85)
- •Приложение 2 Насосы нефтяные магистральные (нм)
- •Техническая характеристика спиральных насосов типа нм
- •Справочные данные по спиральным насосам типа нм
- •Приложение 3 Нефтяные насосы типов нДвН и нДсН
- •Техническая характеристика насосов типа нДвН и нДсН
- •Справочные данные по насосам типов нДвН и нДсН
- •Приложение 4 Нефтяные подпорные вертикальные насосы типа нпв
- •Техническая характеристика насосов типа нпв
- •Справочные данные по насосам типа нпв
- •Приложение 5 Нефтяные подпорные насосы типа нмп
- •Техническая характеристика насосов типа нпв
- •Справочные данные по насосам типа нмп
- •Приложение 6 Графические характеристики некоторых магистральных центробежных насосов
- •Приложение 7 Графические характеристики некоторых подпорных центробежных насосов
- •Оглавление
- •А.А. Коршак, е.А. Любин
3. Регулирование совместной работы насосных станций и нефтепровода
Регулирование совместной работы трубопровода и насосных станций 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.
Регулирование работы нефтепровода изменением количества работающих насосов применяется на действующих нефтепроводах.
Регулирование с помощью сменных роторов или обточки рабочих колес применяется при округлении числа насосных станций в большую сторону (n′ > n). При этом напор каждой станции должен быть уменьшен с Hст до , величина каждого находится по формуле
. |
(3.1) |
Уменьшение напора станций достигается применением рабочих колес меньшего диаметра или их обточкой. Требуемый диаметр рабочего колеса находится по формуле
, |
(3.2) |
где – необходимый напор одного насоса,, м.
При a = 0 формула (3.2) принимает вид
. |
(3.3) |
Для построения характеристики H–Qнасоса с обточенным колесом используются следующие соотношения:
,, |
(3.4) |
где hмн,Qзав– соответственно напор и подача на заводской характеристике насоса.
В зависимости от величины коэффициента быстроходности nsобточку колес можно выполнять в следующих пределах: при 60 <ns < 120 допускается обрезка колес до 20 %; при 120 <ns < 200 до 15 %; при 200 <ns < 300 до 10 % [4].
На практике обточку всех рабочих колес не производят, а решают смешанную задачу: часть роторов насосов заменяют на сменные, а часть обтачивают.
Пусть неизменными роторы остаются на n2станциях, суммарный напор всех насосов со сменными роторами равенHсм, а суммарный напор насосов с обточенными рабочими колесами равенH*. Легко показать, что в этом случае
. |
(3.5) |
Задача заключается в том, чтобы при заданном числе насосов, оставшихся на (n′ – n2)-станциях, подобрать такую комбинациювключения сменных роторов, чтобы необходимая обточка была минимальной.
Изменение частоты вращения ротора – прогрессивный и экономичный метод регулирования, позволяющий полностью исключить обточку рабочих колес.
Согласно теории подобия центробежных насосов параметры их работы при изменении частоты вращения ротора связаны соотношениями
;, |
(3.6) |
где H1, Q1 – напор и подача насоса при частоте nоб1, м, м3/ч; H2, Q2 – то жеприnоб2.
Несложно показать, что коэффициенты в уравнении напорной характеристики насоса с измененной частотой вращения ротора равны
;;, |
(3.7) |
где H0,а,b– эмпирические коэффициенты в аналитической характеристике центробежного насоса (1,9).
При новом числе оборотов nоб2уравнение баланса напоров имеет вид:
. |
(3.8) |
Уравнение (3.8) легко приводится к квадратному, решением которого является искомая величина относительного изменения числа оборотов роторов насосов:
. |
(3.9) |
Если регулирование осуществлять в пределах только одного эксплуатационного участка, то в формуле (3.9) под nследует понимать число насосных станций, на которых прибегли к регулированию изменением числа оборотов ротора, а подH– разность между полным напором, необходимым для ведения перекачки, и напором, развиваемым насосными станциями, на которых регулирование не производится.
Применение противотурбулентных присадок – эффективный метод уменьшения гидравлического сопротивления трубопроводов за счет гашения турбинных пульсаций. Введение присадки в поток приводит к тому, что изменяется величина коэффициента A0 в выражении для так называемого универсального закона сопротивления
, |
(3.10) |
где λ – коэффициент гидравлического сопротивления при числе Рейнольдса Re; A0 – числовой коэффициент, при отсутствии присадкиA0= 28.
При обработке противотурбулентной присадкой величина коэффициента A0увеличивается. ЗависимостьA0от концентрации присадки θпявляется эмпирической и задается либо таблично, либо в виде функции. Так, для присадкиCDR-102 американской фирмы «Сonoco-Dupon»
, |
(3.11) |
а для присадки NECADD-547 финской фирмы «Neste»
. |
(3.12) |
При прохождении через насосы противотурбулентные присадки разрушаются. Поэтому применять их необходимо на перегоне, обслуживаемом последней насосной станцией.
Для того, чтобы обеспечить плановую производительность перекачки количеством перекачивающих станций меньшим, чем расчетное (n′′ <n), необходимо, чтобы на последнем перегоне коэффициент гидравлического сопротивления был равен (с учетом, что для магистральных насосов обычноa = 0)
, |
(3.13) |
где λ– коэффициент гидравлического сопротивления при перекачке нефти с расходомQбез применения присадки;λ0– то же при расходеQ0, соответствующем работе насосных станций; χ – требуемое увеличение расходанасосных станций, χ =Q/Q0;lп– длина последнего перегона, на котором осуществляется перекачка нефти, обработанной присадкой.
Требуемая величина коэффициента при известном значении λпопределяется как
. |
(3.14) |
По известной величине A(θ) из формул (3.11) или (3.12) можно найти искомую концентрацию присадки, обеспечивающую выполнение заданного объема перекачки меньшим, чем расчетное, числом насосных станций.