3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НЕФТЕПРОВОДА
Целью данного гидравлического расчета является определение полных потерь напора в нефтепроводе. Полные потери определим по формуле [1, стр.31]:
, (3.1)
где 1,01 – учитываются потери на местные сопротивления (1% от потерь по длине);
l – коэффициент гидравлического сопротивления;
υ – скорость потока, м/с;
L – длина трубопровода, м;
D – внутренний диаметр трубы, м;
ΔΖ – потери напора на преодоление разности геодезических отметок нефтепровода, м;
Нк – конечный напор, м.
Скорость потока определяется по формуле [1, стр.25]:
(3.2)
3. «ДНС Северный Салым – Приобский ЦПС».
Исходные данные для расчета нефтепровода при пуске первой очереди Приобского ЦПС приведены в таблице 3.1:
нефтепровод |
Dвн, мм |
L, м |
Q, м3/ч |
ДНС С-Салым – Приобский ЦПС |
700 |
75 000 |
814* |
ДНС С-Салым – Приразломный ЦПС |
500 |
41 000 |
1151* |
НПС Каркатеевы – ДНС С-Салым |
700 |
62 100 |
814 + 1151 = 2101 |
* - производительность Приобского ЦПС при пуске первой очереди 6 млн. т/год
* - проектная производительность Приразломного ЦПС 8,4 млн. т/год
Расчет будем вести обратным ходом от НПС Каркатеевы до каждого из ЦПС. Это позволит определить максимальную пропускную способность нефтепроводов с учетом работы 2-х ЦПС: Приобского и Приразломного. Расчет ведем от давления заданного техническими условиями Нефтеюганского Управления Магистральных Нефтепроводов (НУМН), необходимыми на приеме НПС – 20м.
Определим скорость потока для первого участка:
В трубопроводе наблюдается турбулентный режим в зоне гидравлически гладкого трения (зона Блазиуса).
Таким образом m = 0,25 и
Для зоны гладкого трения коэффициент гидравлического сопротивления l определяется по формуле Блазиуса [1, стр.26]:
(3.3)
,
Гидравлический уклон найдем по формуле Дарси-Вейсбаха [2, стр. 93]:
(3.4)
Потери напора на преодоление разности геодезических отметок нефтепровода найдем по формуле [1, стр.31]:
,
где Z1 и Z2 – геодезические отметки начала и конца нефтепровода, м
Учитывая, что на приеме НПС Каркатеевы напор должен составлять не менее 20 м рассчитаем полные потери напора Нполн:
Аналогично выполним расчеты для остальных участков нефтепроводов. Результаты приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2
Результаты гидравлического расчета
нефтепровод |
u, м/с |
l |
Re |
Ннач, м |
Нкон=Нполн, м |
НПС Каркатеевы– ДНС С-Салым |
1,4 |
0,025 |
25441 |
20 |
242 |
ДНС С-Салым – Приобский ЦПС |
0,5 |
0,035 |
6540 |
242 |
306 |
ДНС С-Салым – Приразломный ЦПС |
1,55 |
0,023 |
36151 |
242 |
484 |
3.1 Выбор способа увеличения производительности
При строительстве второй очереди Приобского ЦПС объем подготовки увеличиться до 12 млн.тонн/год. Результаты гидравлического расчета нефтепровода в данном случае будет следующими (табл.3.3):
Таблица 3.3
Результаты гидравлического расчета
(производительность Приобского ЦПС – 12млн.т/год)
нефтепровод |
u, м/с |
l |
Re |
Ннач, м |
Нкон=Нполн, м |
НПС Каркатеевы– ДНС С-Салым |
1,99 |
0,023 |
34462 |
20 |
432 |
ДНС С-Салым – Приобский ЦПС |
1,17 |
0,028 |
15280 |
432 |
642 |
ДНС С-Салым – Приразломный ЦПС |
1,55 |
0,023 |
36151 |
432 |
675 |
Как известно максимальный напор, который могут создавать насосы на Приобском ЦПС достигает 400 м (при выборе ЦНС 300-420). В результате вышеприведенных расчетов напор на ЦПС составил 642 м – это говорит о недостаточной пропускной способности нефтепровода НПС Каркатеевы – ДНС С-Салым.
Увеличения пропускной способности трубопровода можно добиться двумя путями:
1. Строительство НПС на ДНС Северо-Салымского месторождения.
2. Строительство лупинга на участке НПС Каркатеевы – ДНС С-Салым.
В связи с тем, что пуск второй очереди Приобского ЦПС запланирован уже на начало 2004 года строительство лупинга является наиболее приемлемым вариантом, позволяющем в указанные сроки построить нефтепровод в едином коридоре рядом с существующим.
Для расчета лупинга используем формулу 3.1:
Для простоты расчета разобьем нефтепровод НПС Каркатеевы – ДНС С-Салым на два участка: 1-ый участок – без лупинга, 2-ой – с лупингом. Тогда формулу для потерь напора можно записать в следующем виде:
(3.5)
где L – длина нефтепровода НПС Каркатеевы – ДНС С-Салым, L=62100м;
Значения u, l приведены в таблице 3.3; разностью геодезических отметок DZ1 и DZ2 можно пренебречь.
Для простоты расчета выберем диаметр лупинга такой же как и основного нефтепровода – 720 мм, объем перекачки в этом случае составит:
Qлуп = (12 млн. т/г + 8,4 млн. т/г)/2 = 10,2 млн. т/г = 1392 м3/час = 0,39 м3/с
Учитывая, что максимальный напор на ЦПС Приобский – 400 м, найдем потери напора на участке нефтепровода Приобский ЦПС – ДНС С-Салым (исходные и расчетные данные сведены в таблице 3.4)
Таблица 3.4
Исходные данные |
Расчетные данные |
||||||
Dвн, мм |
L, м |
Q, м3/ч |
u, м/с |
l |
Re |
Ннач, м |
Нполн, м |
700 |
75 000 |
1629 |
1,17 |
0,028 |
15280 |
400 |
190 |
Задаваясь давлением в начале (190м) и в конце нефтепровода (20м) НПС Каркатеевы – ДНС С-Салым методом итераций по формуле 3.5 найдем необходимую длину лупинга:
Вывод: Таким образом для увеличения пропускной способности нефтепровода НПС Каркатеевы – ДНС Северный-Салым до 21 млн. т/год необходимо построить параллельную нитку нефтепровода Æ720 мм.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.