4 Пример расчета магистрального нефтепровода (использованы материалы из [5])

Задача. Выполнить расчет магистрального нефтепровода, предназначенного для работы в системе трубопроводов (к_нп=1,05) с годовой производительностью 23 млн. т/год. Протяженность нефтепровода равна 831 км (перевальная точка отсутствует), разность геодезических отметок составляет ΔZ=35 м. По нефтепроводу транспортируется нефть со свойствами: v₂₇₃⁼35,80 мм²/с, v₂₉₃=10,90 мм²/с, ρ₂₉₃^=:847 кг/м³; расчетная температура перекачки составляет Т_р=275 К. Допустимое рабочее давление Р_доп⁼6,4 МПа.

Подобрать стандартный диаметр трубопровода и насосное оборудование. Рассчитать толщину стенки трубы. Выполнить расчет на прочность и устойчивость трубопровода. Выполнить гидравлический расчет, построить совмещенную характеристику нефтепровода и перекачивающих станций. Определить число перекачивающих станций и выполнить их расстановку на сжатом профиле трассы. Определить все возможные режимы работы нефтепровода. Определить оптимальные режимы работы нефтепровода. Принять трубопровод III категории. Трубопровод проложен в глинистых полутвердых грунтах с φ_гр=15°, γ_гр=16,8 кН/м³, С_гр=20 кПа.

Решение

4.1. Расчетные значения вязкости и плотности перекачиваемой нефти

Вычисляем значения эмпирических коэффициентов а и b по формулам (3.1.7) и (3.1.8):

Из формулы (3.1.5) вычисляем расчетную кинематическую вязкость при температуре 275 К по формуле (3.1.6):

либо по формуле (3.1.10) определяем крутизну вискограммы:

а по формуле (3.1.9) кинематическую вязкость:

v_T = 35,80ехp[- 0,0595(275 - 273)] = 31,78 мм²/с

Расхождение составляет не более 0,02%, поэтому пользоваться можно обеими формулами.

По формуле (3.1.4) находим температурную поправку: ξ= 1,825 - 0,001315x847 =

=0,711 кг/(м³К) Расчетная плотность нефти будет определяться по формуле (3.1.3)

ρ_т = 847 + 0,711(293 - 275) = 859,80 кг/м³ .

4.2. Выбор насосного оборудования нефтеперекачивающей станции и расчет рабочего давления.

Расчетная часовая пропускная способность нефтепровода определяется по формуле(3.2.1):

В соответствии с найденной расчетной часовой производительности нефтепровода подбирается магистральные и подпорные насосы нефтеперекачивающей станции исходя из условия (3.2.2):

2880 м³/ч <3344м³/ч <4320м³/ч

Согласно приложения 2 и 3, выбираем насосы: магистральный насос НМ 3600-230 и подпорный насос НПВ 3600-90.

Напор магистрального насоса (D₂= 460 мм) составит по формуле (3.2.3):

Н_мн=307,3-7,57∙10^-6 3344² =222,65 м,

напор подпорного насоса (D₂= 610 мм) составит:

Н_пн=127-2,9∙10^-6 3344²=94,6м

Далее рассчитывается рабочее давление на выходе головной насосной станции по формуле(3.2.3):

Р = 859,80∙9,81∙(3∙222,65 + 94,6)10^-6 = 6,43МПа

рабочее давление превышает допустимое значение Рдоп=6,4 МПа, примем для всех магистральных насосов значение диаметра рабочего колеса D₂=425mm, тогда напор магистрального насоса составит:

Н_мн=276,8-7,1∙10^-6 3344²=197,41 м,

а рабочее давление:

Р = 859,80∙9,8 l∙(3∙197,41+ 94,6)10^-6 = 5,79МПа

Условие 5,79 МПа < 6,4 МПа выполняется, поэтому для дальнейших расчетов примем диаметр рабочего колеса магистрального насоса В₂=425мм.