Перевальная точка и расчетная длина трубопровода

Всасывающий участок

Участок нефтепровода, подводящий нефть к насосу, называется всасывающим. Основное требование, предъявляемое к всасывающему трубопроводу, состоит в том, что ни в одной его точке давление не должно быть ниже упругости паров перекачиваемой нефти. В противном случае в точках с низким давлением нефть закипает, образуются паровые пробки, сильно затрудняющие перекачку. Пониженное давление в конечной точке всасывающего трубопровода, т.е. во входном патрубке насоса, может вызвать кавитацию. При кавитационном режиме из протекающей в насосе жидкости выделяются пузырьки паров и затем разрушаются, схлопываются (закипание и затем конденсация). В результате появляется шум, возрастает износ, снижается КПД, уменьшается подача. Но повышение давления на всасывающей стороне насоса (насосной станции) приводит к возрастанию давления на нагнетательной стороне, т.е. к ничем не оправданному увеличению механической нагрузки на трубопровод. Из сказанного следует, что давление во всасывающем патрубке насоса должно быть предельно низким, но при этом обеспечивающим режим работы без кавитации.

Очевидно, что соответствующий этому давлению допускаемый напор во входном патрубке насоса (принято обозначать его H_S) может быть выражен в виде H_S = p_y /(ρg) + Δ h _доп. Здесь p_y – давление насыщенных паров перекачиваемой нефти (упругость паров); Δ h _доп – допускаемый кавитационный запас (определяется из технических характеристик насосного агрегата). Он включает в себя потерю напора от входного патрубка до области пониженного давления в насосе и напор в этой области, гарантирующий отсутствие кавитации. Кривые зависимости Δ h _доп от расхода совмещают с характеристиками насосов H = H (Q).

Возвышенность на трассе, от которой нефть приходит на конечный пункт нефтепровода самотеком, называется перевальной точкой.

Таких точек может быть несколько (рис. 3).

Рис. 3. Перевальная точка и расчетная длина нефтепровода

Расстояние от начального пункта нефтепровода до ближайшей из них называется расчётной длиной трубопровода. При гидравлическом расчете длина нефтепровода принимается равной расчетной, разность отметок Δ z – равной превышению перевальной точки над начальным пунктом трассы.

Для нахождения перевальной точки проведем от конечного пункта трассы K линию гидравлического уклона 1 до пересечения ее с профилем. Затем вычертим параллельную линию 2 с расчетом, чтобы она касалась профиля, нигде его не пересекая. Место касания линии гидравлического уклона 2 с профилем трассы – перевальная точка π, определяющая расчетную длину нефтепровода.

Если линия гидравлического уклона, проведенная из конечной точки трассы, нигде не пересекается с профилем и не касается его (на рис. 3 – пунктирная линия), перевальная точка отсутствует и расчетная длина равна полной длине нефтепровода.

Рассмотрим движение нефти за перевальной точкой.

В промежутке трассы от перевальной точки до конечного пункта выделим два участка: π A длиной L ₁и AK длиной L ₂ (рис. 4). На последнем из них самотечное движение нефти обеспечивается разностью высот точек A и K:iL ₂ =.

Рис. 4. Течение нефти за перевальной точкой

Самотечным называется участок трубопровода, на котором жидкость движется неполным сечением трубы под действием силы тяжести т.е. самотеком,. Давление в газовой полости над свободной поверхностью жидкости остается практически постоянным, поэтому течение на самотечном участке называется безнапорным. Хотя разность напоров между сечением начала самотечного участка и сечением конца самотечного участка существует и равна разности геометрических отметок этих сечений. Стационарные самотечные участки могут существовать только в нисходящих ветвях.

На участке π A, как видно из чертежа, на величину π C. Но это противоречит условию баланса потерянного iL ₁ и активного напоров. Следовательно, на участке π A гидравлический уклон должен быть больше i. Это возможно только в случае увеличения скорости движения нефти на участке π A. Из уравнения сплошности

видно, что с увеличением скорости живое сечение потока F должно уменьшаться. Следовательно, за перевальной точкой (до пункта А) нефть движется при частичном заполнении поперечного сечения трубопровода. Давление на этом участке ниже, чем в любой другой точке трубопровода: оно равно упругости паров перекачиваемой нефти. Величина (Δ z _π-K – iL)· Qg – это мощность, теряемая за перевальной точкой непроизводительно.

Линия гидравлического уклона на самотечном участке проходит параллельно профилю трубопровода на расстоянии p ₀/ρ g над ним (р ₀ – давление газа в полости над жидкостью). Наклон линии гидравлического уклона на самотечном участке характеризуется тангенсом угла, образуемого профилем трубопровода и горизонтом.

Дата добавления: 2014-01-20