Розрахунок параметрів регулювання режиму роботи системи ГНПС прилегла ділянка нафтопроводу

2  РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ РЕГУЛЮВАННЯ РЕЖИМІВ РОБОТИ СИСТЕМИ ГНПС-ПРИЛЕГЛА ДІЛЯНКА НАФТОППРОВОДУ

 2.1 Постановка завдання

Розрахунки, виконані в розділі 1, показали, що при реалізації заданого режиму перекачування з витратами Q₁ = 660ім³/год; Q₂ = 1000ім³/год;                      Q₃  = 1150ім³/год напір, що створюється насосами НПС перевищує значення загальних втрат напору на дільниці нафтопроводу. Це свідчить про необхідність регулювання режимів роботи нафтопроводу.

Розглянемо всі відомі способи регулювання і проведемо їх оптимізацію стосовно конкретної нафтопровідної системи. Як критерій оптимальності приймаємо мінімальне значення потужності, що використовується насосами НПС на перекачування заданої кількості нафти.

Оптимізаційні розрахунки проведемо для місяця березня. При розрахунках використовуємо комплекс вихідних даних, що приведений в розділі 1. Зважаючи на трудомісткість і багатоваріантність, розрахунки виконуємо з використанням  стандартизованої програми.

Для забезпечення у трубопроводі  фіксованої витрати рідини, меншої за пропускну здатність системи, можуть бути застосовані  такі основні способи  регулювання режимів спільної роботи НПС і нафтопроводу:

-  зміна кількості працюючих насосів на ГНПС;

-  дроселювання на виході станції;

-  перепускання частини потоку рідини по обвідній лінії (байпасування);

-  обрізування робочих коліс насосів;

-  зміна частоти обертання вала насосів.

Один  і той же результат – створення у трубопроводі заданої витрати рідини може бути досягнутий за рахунок використання різних способів регулювання. Тому  виникає можливість оптимізації способів регулювання режимів спільної роботи НПС і трубопроводу за вибраним критерієм.

2.2 Алгоритм визначення параметрів регулювання режиму роботи системи  ГНПС прилегла ділянка нафтопроводу

Контрольний приклад розрахунку проведемо для значення фіксованої витрати  при температурі t = 5,5 ^оС, що відповідає умовам перекачування нафти в березні. За даних умов перекачування значення фіксованої витрати є меншим за пропускну здатність нафтопроводу.

2.2.1 Дроселювання на виході ГНПС

Цей спосіб регулювання режиму роботи насоса (насосної станції, трубопровідної системи загалом) набув найбільшого практичного застосування як на магістральних нафтопроводах, так і на нафтопродуктопроводах. Він відноситься до способів плавного регулювання.

Регулювання дроселюванням здійснюється шляхом прикриття запірного або регулюючого пристрою на напірному трубопроводі насосної станції. Це дає змогу одержати будь-яке значення витрати рідини, що менше за пропускну здатність системи, аж до повного припинення перекачування.

Алгоритм розрахунку режиму роботи системи при реалізації дроселювання повторює всі обчислювальні операції, які виконуються при розрахунку системи на задану витрату рідини. Знайдена величина напору, яка підлягає регулювання, підлягає дроселюванню на вузлі регулювання тиску. Таким чином

                                                     (2.1)

                                                                                                     (2.2)

Визначаємо витрати потужності насосів ГНПС на перекачування заданого об'єму рідини  при регулюванні режимів роботи системи методом дроселювання

 .                                             (2.3)

Затрати потужності насосних агрегатів ГНПС на регуляторі тиску визначаємо за формулою

 .                                             (2.4)

За виразом (1.1) обчислюємо секундну витрату нафти

 м³/с.

За формулою (1.2) визначаємо середню швидкість руху рідини в трубопроводі

 м/с.

В’язкість і густина нафти при розрахунковій температурі вже визначені

Обчислюємо число Рейнольдса за математичним виразом (1.3)

.

За формулою (1.4) знаходимо перше перехідне число Рейнольдса

Отже, рух нафти відбувається в зоні гідравлічно гладких труб.Визначаємо коефіцієнт гідравлічного опору  за формулою Блазіуса

Втрати напору на тертя знаходимо за формулою Дарсі-Вейсбаха

 м.

Загальні втрати напору  в трубопроводі визначаються за формулою (1.11)

м.

За формулою (1.12) визначаємо напір, створений насосами ГНПС  при прийнятому значенні витрати нафти

 м.

Обчислюємо максимально допустимий напір нафти із умови міцності трубопроводу, використовуючи при цьому формулу (1.13)

 м.

Знаходимо величину регулювання напору для забезпечення заданої витрати рідини за умов роботи на ГНПС за формулою  (2.1)

 м.

                                                 м.

Обчислюємо ККД магістрального насоса при подачі, що відповідає заданій витраті  нафти за формулою (1.19)