Перекачка высоковязкой и застывающей нефти, страница 20

Из данного выражения следует, что расчетное число пунктов подогрева при прочих равных условиях прямопропорционально полному коэффициенту теплопередачи и площади поверхности трубопровода pDL, а также обратнопропорционально массовому расходу нефти M.

Расчетное число насосных станций n¢ находится как отношение полных потерь напора к напору одной станции, т.е.

                            .                     (2.31)

Алгоритм расчета n¢ следующий:

1) определяют расчетное число пунктов подогрева ;

2) находят критическую температуру нефти Т_кр при проектном расходе;

3) вычисляют протяженность участков с турбулентным l_т и ламинарным l_л режимами течения нефти;

4) определяют потери напора на этих участках и в целом на перегоне между пунктами подогрева;

5) находят n¢.

Найденное число насосных и тепловых станций округляется до целых чисел (N_тс и n соответственно). Округление числа станций лучше производить в большую сторону, т.к. это ведет к повышению надежности работы “горячих” трубопроводов в особых случаях (остановка станций, пуск трубопровода и др.).

Теперь рассмотрим, как выполнить расстановку насосных и тепловых станций по трассе “горячего” трубопровода.

Пусть по расчету получено, что n = 4 и N_тс = 8. Поскольку изменение температуры нефти не зависит от профиля трассы, то пункты подогрева предварительно распределяем по трассе равномерно, через равные расстояния (рис. 2.19).

    При расстановке насосных станций мы могли бы воспользоваться методом Шухова, заменив гидравлический треугольник фигурой с параболическим характером изменения напора. Однако построить точно такую фигуру мы не можем, т.к. не знаем мест расположения насосных станций, а значит протяженности участков с турбулентным и ламинарным течением.

Таким образом, решение задачи расстановки  насосных станций необходимо производить методом последовательных приближений. Однако даже после этой трудоемкой работы нам придется заняться уточнением мест размещения пунктов подогрева. Дело в том, что их по возможности стараются совмещать с насосными станциями, чтобы уменьшить затраты в социально-культурную сферу.

 

Рис. 2.19. Расстановка насосных станций и пунктов подогрева по трассе “горячего” трубопровода с использованием величины среднего гидравлического уклона

А после перемещения пунктов подогрева придется соответственно уточнять начальную и конечные температуры нефти, чтобы напора станций хватило на ведение перекачки. Стоило ли столько мучиться, определяя местоположение насосных станций?

Профессор Новоселов В.Ф. предложил упростить расстановку насосных станций, применив понятие среднего гидравлического уклона l_ср, который получается соединением концов параболы падения напора. Определяется он по формуле

                                     .

В горизонтальном или проложенном по слабопересеченной местности трубопроводе применение i_ср не приводит к погрешностям в определении мест расположения насосных станций.

Основываясь на предложении В.Ф. Новоселова, соединим начальную А и конечную F точки трубопровода прямой линией и разделим ее на число насосных станций (в нашем случае 4). В начальной точке трубопровода откладываем напор станции Н_ст. Соединив полученную точку с точкой В, в месте пересечения с профилем получаем место расположения насосной станции № 2. Аналогично находим месторасположение остальных насосных станций.

Как видно, совпадают места расположения только головной насосной станции и первого пункта подогрева. Их объединяем в насосно-тепловую станцию НТС1. Аналогично и другие насосные станции целесообразно объединить с пунктами подогрева.

Как произвести расстановку остальных пунктов подогрева? Простейшее решение - распределить равномерно пункты подогрева на каждом перегоне между насосными станциями.

Для каждого перегона между насосными станциями справедливо уравнение баланса напоров

                                     ,

где     - число пунктов подогрева на i-том перегоне.