Определение числа перекачивающих станций

На основании уравнения баланса напоров, необходимое число перекачивающих станций составит

, (1.40)

где H_СТ=m_М×h_М – расчетный напор станции.

Как правило, значение n₀ оказывается дробным и его следует округлить до целого числа.

Рассмотрим вариант округления числа ПС в меньшую сторону (рис. 1.13.). В этом случае при n<n₀ напора станций недостаточно, следовательно для обеспечения плановой производительности Q_ПЛ необходимо уменьшить гидравлическое сопротивление трубопровода прокладкой дополнительного лупинга (вставки большего диаметра). При этом характеристика трубопровода станет более пологой и рабочая точка А₁ сместится до положения А₂.

Рис. 1.13. Совмещенная характеристика нефтепровода

при округлении числа ПС в меньшую сторону

1 – характеристика трубопровода постоянного диаметра;

2 – характеристика трубопровода с лупингом (вставкой)

Необходимую длину лупинга определяем следующим образом. Запишем уравнение баланса напоров для расчетного n₀ и округленного n числа перекачивающих станций

(1.41)

Вычитая из первого уравнения второе, получим

(1.42)

откуда

(1.43)

Аналогичное выражение можно получить и для вставки большего диаметра

(1.44)

Во втором случае при округлении числа перекачивающих станций n₀ в большую сторону, в трубопроводе установится расход Q>Q_ПЛ (рис. 1.14). Если нет возможности обеспечить такую производи­тель­ность, требуется снизить напор станции. Уменьшить напоры ПС можно следующими способами: установкой сменных роторов, отключением части насосов (циклической перекачкой), а также обточкой рабочих колес.

Рис. 1.14. Совмещенная характеристика нефтепровода

при округлении числа ПС в большую сторону

При обточке рабочего колеса магистрального насоса его напор должен быть уменьшен до величины

(1.45)

Диаметр уменьшенного после обточки рабочего колеса равен

, (1.46)

где D_З – диаметр заводского рабочего колеса;

Q – подача насоса, равная Q_ПЛ;

а_М, b_М – коэффициенты характеристики магистрального насоса, равные

; (1.47)

(1.48)

h_М1, h_М2 – напор магистрального насоса, соответственно при подачах и на границах рабочего диапазона.

Для построения характеристики (Q–H) насоса с обточенным рабочим колесом пользуются соотношениями

(1.49)

где Q_З, h_М – координаты точки заводской напорной характеристики насоса.

Следует отметить, что степень обточки рабочего колеса D_У/D_З должна быть не менее 0,9. В противном случае это приведет к значительному уменьшению коэффициента полезного действия насоса.

При циклической перекачке эксплуатация нефтепровода осуществляется на двух режимах (рис. 1.15): часть планового времени T₂ перекачка ведется на повышенном режиме с производительностью Q₂>Q_ПЛ (например, если на каждой ПС включено m_М магистральных насосов). Остаток времени T₁ нефтепровод работает на пониженном режиме с производи­тельностью Q₁<Q_ПЛ (например, если на каждой ПС включено m_М -1 магистральных насосов).

Параметры циклической перекачки определяются из решения системы уравнений

(1.50)

где V_Г – годовой объем перекачки, V_Г=G_Г/r.

Значения Q₁ и Q₂ определяются из совмещенной характе­ристики либо аналитически. Решение системы сводится к вычислению T₁ и T₂

. (1.51)

1.6. Расстановка перекачивающих станций по трассе нефтепровода

Расстановка перекачивающих станций выполняется графически на сжатом профиле трассы. Метод размещения станций по трассе впервые был предложен В. Г. Шуховым и носит его имя.

Рассмотрим реализацию этого метода для случая округления числа перекачивающих станций в большую сторону на примере одного эксплуатационного участка. В работе находятся три перека­чивающие станции, оборудованные однотипными магист­ральными насосами и создающие одинаковые напоры H_СТ1= H_СТ1= H_СТ1. На ГПС установлены подпорные насосы, создающие подпор h_П. В конце трубопровода (эксплуатационного участка) обеспечивается остаточный напор h_ОСТ (рис. 1.16).

Рис. 1.16. Расстановка перекачивающих станций по трассе нефтепровода постоянного диаметра

По известной производительности нефтепровода определя­ется значение гидравлического уклона i. Строится треугольник гидравлического уклона abc (с учетом надбавки на местные сопротивления) в принятых масштабах сжатого профиля трассы.

Из начальной точки трассы вертикально вверх в масштабе высот строится отрезок AC, равный суммарному активному напору перекачивающих станций AC=h_П+n·H_СТ.

Вычитая из суммарного активного напора отрезок СС₁, равный величине h_ОСТ, строим через точки С₁B₁ прямую линию, параллельную гипотенузе гидравлического треугольника abc. Точка C₁ должна совпадать с конечной отметкой z_К нефтепровода.

Место положения на трассе второй перекачивающей станции определяется с помощью отрезка, проведенного из вершины напора H_СТ1 параллельно линии гидравлического уклона до пересечения с профилем. Расположению второй перекачивающей станции будет соответствовать точка M на профиле трассы.

Аналогичными построениями определяется место размещения следующей станции (точка N). Добавляя к напору станций подпор, передаваемый с головной ПС, получим линию распределения напоров по длине нефтепровода.

При округлении числа перекачивающих станций в меньшую сторону рассчитывается длина лупинга (вставки) и гидравлический уклон на участке с лупингом (вставке). Рассмотрим особенности расстановки ПС по трассе нефтепровода в этом случае. Исходные данные для построения примем как в случае, рассмотренном выше.

Дополнительно строится гидравлический треугольник abd. Его гипотенуза bd определяет положение линии гидравлического уклона на участке с лупингом i_Л (рис. 1.17).

Из точек С₁ и B₁ строится параллелограмм C₁F₁B₁K₁, стороны F₁B₁ и C₁K₁ которого параллельны линии bd, а стороны C₁F₁ и B₁K₁ – параллельны линии bc гидравлических треугольников abc и abd. При этом горизонтальные проекции отрезков C₁F₁ и B₁K₁ равны протяженности лупинга в горизонтальном масштабе.

Как видно из рисунка, при размещении всего лупинга в начале нефтепровода, линия падения напора будет изображаться ломаной C₁F₁B₁, а в случае расположения его в конце нефтепровода – ломаной B₁K₁C₁. По правилу параллелограмма лупинг можно размещать в любом месте трассы, поскольку все варианты гидравлически равнозначны. Лупинг также можно разбивать на части. Однако предпочтительнее размещать лупинг (или его части) в конце трубопровода (перегонов между перекачивающими станциями).

Расстановка перекачивающих станций по трассе в случае прокладки лупинга выполняется в следующем порядке. Из точек C₂ и C₃ строятся части аналогичных C₁F₁B₁K₁ параллелограммов до пересечения с профилем трассы. Таким образом, вторую перекачи­вающую станцию можно разместить в зоне возможного располо­жения B₂K₂, а третью – в зоне B₃K₃. Предположим, что исходя из конкретных условий, станции решено расположить в точках X и Y.

Рис. 1.17. Расстановка перекачивающих станций и лупингов по трассе нефтепровода

Проводя из точки X линию, параллельную i_Л, до пересечения с линией C₂B₂, определяется протяженность лупинга l_Л1. Аналогичные построения выполняются для размещения остальных лупингов и станций. Сумма длин отрезков l_Л1, l_Л2 и l_Л3 должна равняться расчетной длине лупинга l_Л, найденной из выражения (1.43).

Дата добавления: 2014-01-05