Технологический расчет трубопроводов при проектировании (стр. 3 из 4)

5) от т. В откладывают отрезок О¢В = h_п, проводят линию О¢О¢, параллельную ВС, отрезок О¢С есть подпор для первой промежуточной станции;

6) аналогично определяем расположение остальных промежуточных станций;

7) действительная величина напора h_к.п.определится из построения отрезков FP = h_п и FЕ = h_п - h_к.п., и проведения линий гидравлического уклона ЕК и РК².

Если расчеты и построения произведены правильно, то отрезок КК² будет равен h_к.п..

Положение конечной т. К определяется пересечением с профилем линии гидравлического уклона, проведенной из т. Е (но не из т. F, как это было ранее), так как на преодоление сопротивления участка МК затрачивается напор, равный Н = m_ph^o_м + (h_п - h_к.п.).

Расстановка станций по варианту 2 показана на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Расстановка станций по варианту 2

Построение производят в следующей последовательности:

1) строят масштабные треугольники D А¢В¢С¢ и D А¢Р¢С¢ таким образом, чтобы отношение сторон

= iи = i_л;

2) в принятых масштабах наносят на график в координатах H-L профиль трубопровода. Т. А соответствует 0 км, т. К – конечный пункт;

3) от т. А по вертикали откладывают отрезок Н_ст = m_ph_м и проводят из т. В линию гидравлического уклона, параллельную В¢С¢D А¢В¢С¢. Точка ее пересечения с профилем (т. С) есть место расположения первой промежуточной станции;

4) для нанесения линий подпора от т. В откладываем отрезок ВО¢ = h_п проводим линию О¢О² параллельно ВС. Для других станций построение аналогично;

5) для последней ПС линия ЕК¢ не приходит в конечную точку, т.к. не хватает напора, который в т. Е равен Н = m_ph_м + (h_п - h_к.п.).

Необходимо с помощью лупинга снизить величину потерь напора на данном участке трубопровода.

Наносим на график т. N, отрезок ЕN = h_к.п. и проводим линию гидравлического уклона NМ. От конечной т. К² наносим линию К²М, параллельную линии Р¢С¢DА¢Р¢С¢ до пересечения с линией NM (т. М). Проекция линии К²М на горизонтальную ось определяет длину лупинга, которая должна совпадать с расчетной;

6) при необходимости размещения лупинга в начале участка трубопровода построение линии гидравлического уклона лупинга начинают от т. В, проводя отрезок ВВ², параллельный Р¢С¢ длиной равной отрезку МК². Затем из т. В² проводят линию гидравлического уклона трубопровода до пересечения с профилем (т. С²). Т. С² является местом возможного расположения первой ПС при наличии лупинга в начале трубопровода. Проекция отрезка ВВ² на горизонтальную ось есть длина лупинга, которая должна совпасть с расчетной Х_л. При этом все ПС передвинутся в направлении к конечной точке на расстояние Х_л и для них необходимо провести новое построение, аналогичное вышерассмотренному.

4. Пример технологического расчета трубопровода

Произвести технологический расчет трубопровода при следующих исходных данных:

1) расчетная длина трубопровода L_р= 780 км;

2) разность геодезических отметок ΔΖ = - 38 м;

3) годовой план перекачки д/топлива G_r= 20,8·10⁶ т/год;

4) расчетная температура нефти t_p= 0,5 °C;

5) плотность д/топлива при 20^°С ρ_20°С = 820 кг/м³;

6) кинематическая вязкость при 20^°С ν_{20 °С} = 6,4·10^-6 м²/с,

кинематическая вязкость при 50^°С ν_{50 °С} = 3,8·10^-6 м²/с;

7) остаточный напор h_к.п. = 35 м;

8) число эксплуатационных участков N_э = 1;

9) допустимое давление {P} = 7,4 МПа.

Решение.

Плотность д/топлива при расчетной температуре (2.1)

r_р=820 - (1,825 - 0,001315×820)×(0,5 - 20) = 805кг/м³.

Кинематическая вязкость (2.2)

lglg(ν + 0,8) = 6,52 - 2,67×lg 273,5,

откуда

ν =

-0,8 = 58,2×10^-6 м²/с,

где коэффициенты a и b определены по (2.4)

,

a = lglg(6,4+0,8) - (-2,67)lg293 = 6,520.

Расчетная пропускная способность нефтепродуктопровода (2.1)

= 3228 м³/ч = 0,897 м³/с.

Расчетное значение внутреннего диаметра нефтепровода (2.2)

,

где W_р = 1,75 м/с – рекомендуемая расчетная скорость перекачки при расчетной пропускной способности Q^ч_р = 3228 м³/ч (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Зависимость рекомендуемой скорости перекачки

от пропускной способности трубопровода

Примем ближайший наружный диаметр трубопровода (табл. П 1.1) равным D_н = 820 мм.

Примем марку стали труб 17ГIC с пределом прочности σ_в = 520 МПа (табл. П 1.1).

Коэффициенты m_у, n, К₁ и К_нимеют следующие значения: n = 1,15;

т_у = 0,9; К₁= 1,47; К_н= 1,0.

Расчетное сопротивление металла трубы (2.6)

Магистральные и подпорные насосы выбираем по расчетной пропускной способности Q^ч _р= 3228 м³/ч(табл. П 1.2):

- магистральный насос НМ 3600-230 с производительностью 3600 м³/ч и напором 230 м;

- подпорный насос НМП 3600-78 с производительностью 3600 м³/ч и напором 78 м.

Характеристики насосов НМ 3600-230 и НМП 3600-78 представлены вприл. 3.

При расчетной подаче напоры, развиваемые магистральным и подпорным насосами, равны

h_м = 250 м и h_п = 82 м.

Рабочее давление, развиваемое насосной станцией (2.4)

Р = 885×9,81×(3×250 + 82)×10^-6 = 7,22 < 7,4 МПа.

Толщина стенки трубы (2.5)

.

Для труб из стали 17ГIC и Dн = 820 мм (табл. П.1.1) ближайшее значение толщина стенки в большую сторону равно δ = 11 мм.

Внутренний диаметр трубопровода (2.7)

D = 820-2×11=798 мм.

Фактическая скорость течения нефти в трубопроводе (2.8)

.

Число Рейнольдса (2.9)

.

Первое переходное число Рейнольдса

.

Из сравнения Re и Re₁, видно, что режим течения турбулентный - зона гидравлически гладкого трения.

Коэффициент гидравлического сопротивления (2.12)

.

Гидравлический уклон (2.10) равен:

.

Поскольку условие (2.4) выполняется, то расчетный напор основных агрегатов перекачивающей станции (2.16)

Н_ст = 3×250 = 750 м.

Расчетное число насосных станций (2.21)

.

Вариант I.

Округлим число насосных в большую сторону, т.е. примем n_о = 6.

При расчетной подаче Q^ч_р = 3228 м³/ч(см. характеристику Q-H, приложение 3) баланс напоров согласно (2.19) будет иметь вид:

Н_ст = 6×3×250+82 = 4582 м,

Н_тр = -40 + 1,2×0,00499×780×10³ + 35 = 3967 м.

Таким образом Н_ст > Н_тр, и для согласования работы пары «насос-трубопровод» необходима обточка колес.

Согласно (2.20)

n_оH°_ст = -40 + 1,2×0,00499×780×10³ – 82 + 35 = 3885 м,

тогда напор, развиваемый основными агрегатами каждой ПС будет равен (2.22)

м.

Напор, развиваемый одним основным насосом (2.23),

В этом случае баланс напоров согласно (2.19) соблюдается:

6×3×215,8 + 82 = -40 + 1,2×0,00499×780×10³ + 35 (3967 м = 3967 м).

Диаметр обточенного колеса при известных напорах магистрального насоса равен (2.24):

.

= 420 мм.

(т.е. 7 %).

Степень обточки менее 10 %, поэтому вариант увеличения числа станций до 6 возможен.

Вариант II.

Округлим число насосных в меньшую сторону, n_х = 5.

При расчетной подаче Q^ч_р = 3228 м³/ч баланс напоров согласно (2.19) будет иметь вид:

Н_ст = 5×3×250 + 82 = 3832 м,

Н_тр = -40 + 1,02×0,00499×780×10³ + 35 = 3967 м.