Технологический расчет магистрального нефтепровода (стр. 3 из 5)
Гидравлический уклон при максимальной производительности составляет i=0,00457.
Напоры развиваемые подпорными и магистральными насосами при максимальной подаче Q2 равны
, 
Расчетный напор станции составит:
м.Построим гидравлический треугольник. За горизонтальный катет примем отрезок ab, равный l=100 км, который отложим в масштабе длин. Вертикальный катет ac равен
м и отложим его в масштабе высот. Гипотенуза треугольника bc и есть положение линии гидравлического уклона в принятых масштабах построений.Результаты расстановки станций приведены в таблице 2.
Таблица 2 – расчетные значения высотных отметок НПС и длин линейных участков нефтепровода.
| Нефтеперекачивающаястанция | Высотная отметка zi, м | Расстояние от начала нефтепровода, км | Длина линейного участка li, км |
| ГНПС-1 | 195,94 | 0 | 90 |
| НПС-2 | 194,20 | 90 | 89 |
| НПС-3 | 192,90 | 179 | 88 |
| НПС-4 | 192,74 | 267 | 87,5 |
| НПС-5 | 193,51 | 354,5 | 98 |
| НПС-6 | 194,23 | 452,5 | 86,5 |
| НПС-7 | 194,33 | 539 | 87,5 |
| НПС-8 | 194,29 | 626,5 | 90 |
| НПС-9 | 194,33 | 716,5 | 89,5 |
| НПС-10 | 193,9 | 806 | 94 |
| КП | 190,65 | 900 | - |
7. Расчет эксплуатационных режимов магистрального нефтепровода
Графический метод
Рассмотрим режимы работы магистрального нефтепровода на первом эксплуатационном участке протяженностью 452,5 км.
Построим суммарную совмещенную характеристику линейных участков нефтепровода и НПС. Задаваясь расходами от 1000 до 6000
, определяем режимы течения нефти и рассчитываем потери напора на отдельных двух участках нефтепровода.Найдем напоры подпорного и магистральных насосов. Результаты расчетов приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Результаты гидравлического расчета участков нефтепровода и напорных характеристик насосов.
| Расход Q, м³/ч | 1000 | 2000 | 3000 | 4000 | 5000 | 6000 | |
| Скорость течения v, м/с | 0,35 | 0,71 | 1,06 | 1,41 | 1,77 | 2,12 | |
| Число Ренольдса Re | 7403,215 | 14806,43 | 22209,64 | 29612,86 | 37016,07 | 44419,29 | |
| Коэффициент гидравлического сопротивления | 0,0341 | 0,0287 | 0,0259 | 0,0241 | 0,0228 | 0,0218 | |
| Гидравлический уклон | 0,00022 | 0,00073 | 0,00148 | 0,00245 | 0,00362 | 0,00498 | |
| Напор магистрального насоса, Нмн, м | 225,1 | 216,7 | 202,6 | 182,9 | 157,7 | 126,7 | |
| Напор подпорного насоса, Нпн, м | 119,7 | 116,7 | 111,7 | 104,7 | 95,7 | 84,7 | |
| Потери напора на участке Н, м | 1-участок | 18,1 | 65,1 | 134,2 | 223,2 | 330,7 | 455,6 |
| 2-участок | 38,25 | 131,72 | 269,15 | 446,13 | 659,88 | 908,37 | |
| 3 участок | 58,83009 | 198,258 | 403,245 | 667,237 | 986,066 | 1356,727 | |
| 4 участок | 79,09205 | 264,213 | 536,377 | 886,883 | 1310,198 | 1802,330 | |
| 5 участок | 140,6938 | 376,991 | 724,393 | 1171,795 | 1712,134 | 2340,314 | |
| Напор развиваемый насосами,Н=Нпн+ kмнHмн | Kмн=0 | 119,7 | 116,7 | 111,7 | 104,7 | 95,7 | 84,7 |
| kмн=1 | 344,8 | 333,4 | 314,3 | 287,6 | 253,4 | 211,4 | |
| kмн=2 | 569,9 | 550,0 | 516,9 | 470,6 | 411,0 | 338,2 | |
| kмн=3 | 795,0 | 766,7 | 719,5 | 653,5 | 568,7 | 464,9 | |
| kмн=4 | 1020,1 | 983,3 | 922,1 | 836,5 | 726,3 | 591,7 | |
| kмн=5 | 1245,2 | 1200,0 | 1124,8 | 1019,4 | 884,0 | 718,4 | |
| kмн=6 | 1470,2 | 1416,7 | 1327,4 | 1202,3 | 1041,6 | 845,1 | |
| kмн=7 | 1695,33 | 1633,32 | 1529,97 | 1385,28 | 1199,25 | 971,88 | |
| kмн=8 | 1920,42 | 1849,98 | 1732,58 | 1568,22 | 1356,9 | 1098,62 | |
| kмн=9 | 2145,51 | 2066,64 | 1935,19 | 1751,16 | 1514,55 | 1225,36 | |
| kмн=10 | 2370,6 | 2283,3 | 2137,8 | 1934,1 | 1672,2 | 1352,1 | |
| kмн=11 | 2595,69 | 2499,96 | 2340,41 | 2117,04 | 1829,85 | 1478,84 | |
| kмн=12 | 2820,78 | 2716,62 | 2543,02 | 2299,98 | 1987,5 | 1605,58 | |
| kмн=13 | 3045,87 | 2933,28 | 2745,63 | 2482,92 | 2145,15 | 1732,32 | |
| kмн=14 | 3270,96 | 3149,94 | 2948,24 | 2665,86 | 2302,8 | 1859,06 | |
| kмн=15 | 3496,05 | 3366,6 | 3150,85 | 2848,8 | 2460,45 | 1985,8 | |
Совмещенная характеристика участков нефтепровода и характеристика НПС показана в приложении 2.
Из совмещенной характеристики (приложение 2) найдем значения подпоров на входе и напоров на выходе каждой НПС. Для первого режима, соответствующего трем работающим магистральным насосам на каждой НПС (режим 3-3-3-3-3), производительность перекачки определяется пересечение характеристики нефтепровода 2 и суммарной характеристики НПС при kм=15, и соответствует значению Q=5708
. Подпор на головной НПС-1 равен отрезку ab, а напор на ее выходе равен отрезку ad. Чтобы найти подпор на входе НПС-2, нужно определить разность отрезков ad и ac, то есть из напора на выходе ГНПС-1 вычесть потери напора на первом участке. Величины отрезков, соответствующих подпорам и напорам НПС приведены в таблице 4.Таблица 4 – Напоры и подпоры нефтеперекачивающих станций на режиме 3-3.
| Нефтеперекачивающая станция | Количество работающих магистральных насосов | Обозначение отрезка | |
| подпор на входе НПС | напор на выходе НПС | ||
| ГНПС-1 | 3 | 90,5 | 500 |
| НПС-2 | 3 | 83,3 | 496 |
| НПС-3 | 3 | 85 | 492 |
| НПС-4 | 3 | 81 | 496 |
| НПС-5 | 3 | 81,3 | 495 |
Численный метод
Рассмотрим режим перекачки с тремя работающими магистральными насосами на каждой НПС (режим 3-3-3-3-3). Производительность нефтепровода на этом режиме определим из решения уравнения 3.7.1.
Определяем максимально допустимый напор на выходе из насосных станций по формуле 3.7.6:
и допустимый кавитационный запас на входе в основные насосы по формуле (3.7.7):
С учетом потерь напора в обвязке насосных станций примем:
По формуле (3.7.3) определяем напор, развиваемый основными магистральными насосами головной нефтеперекачивающей станции:
м.Напор на выходе ГНПС-1 определяем по формуле:
По формуле (3.7.4) определяем подпор на входе НПС-2:
Определяем напор на выходе НПС-2:
м. 
Определяем подпор на входе НПС-3:
Определяем напор на выходе НПС-3:
м. 
Определяем подпор на входе НПС-4:
Определяем напор на выходе НПС-4:
м. 
Определяем подпор на входе НПС-5:
Определяем напор на выходе НПС-5:
м. 
В таблице 5 приведены результаты расчетов подпоров и напоров нефтеперекачивающих станций при различном количестве работающих насосов и их комбинациях.
Таблица 5 – Напоры подпоры нефтеперекачивающих станций при различных числах работающих насосов и комбинаций их включения.
| №Реж. | Число насосов | Комбинация включения | Расход | ГНПС1 | НПС-1 | НПС-3 | НПС-4 | НПС-5 | Еуд, | |||||||||
| Нпн1, м | Ннпс1, м | Нпн2, м | Ннпс2, м | Нпн3, м | Ннпс3, м | Нпн4, м | Ннпс4, м | Нпн5, м | Ннпс5, м | кВт/ч | ||||||||
| 1 | 15 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 5708 | 88,1 | 497,2 | 79,8 | 488,8 | 75,6 | 484,7 | 75,0 | 484,0 | 75,8 | 484,8 | 5,207 |
| 2 | 14 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | 5573 | 89,6 | 511,5 | 111,3 | 533,2 | 137,0 | 558,9 | 166,0 | 587,9 | 196,4 | 477,6 | 5,053 |
| 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | 3 | 5573 | 89,6 | 511,5 | 111,3 | 533,2 | 137,0 | 558,9 | 166,0 | 447,3 | 55,7 | 477,6 | 5,053 | |
| 4 | 3 | 3 | 2 | 3 | 3 | 5573 | 89,6 | 511,5 | 111,3 | 533,2 | 137,0 | 418,3 | 25,4 | 447,3 | 55,7 | 477,6 | ||
| 5 | 3 | 2 | 3 | 3 | 3 | 5573 | 89,6 | 511,5 | 111,3 | 392,6 | -3,6 | 418,3 | 25,4 | 447,3 | 55,7 | 477,6 | ||
| 6 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 5573 | 89,6 | 370,9 | -29,3 | 392,6 | -3,6 | 418,3 | 25,4 | 447,3 | 55,7 | 477,6 | ||
| 7 | 13 | 3 | 3 | 3 | 3 | 1 | 5439 | 91,1 | 525,4 | 142,0 | 576,3 | 196,7 | 631,0 | 254,6 | 688,9 | 313,6 | 458,4 | 4,876 |
| 8 | 3 | 3 | 3 | 1 | 3 | 5439 | 91,1 | 525,4 | 142,0 | 576,3 | 196,7 | 631,0 | 254,6 | 399,3 | 24,1 | 458,4 | 4,876 | |
| 9 | 3 | 3 | 1 | 3 | 3 | 5439 | 91,1 | 525,4 | 142,0 | 576,3 | 196,7 | 341,5 | -35,0 | 399,3 | 24,1 | 458,4 | ||
| 10 | 3 | 1 | 3 | 3 | 3 | 5439 | 91,1 | 525,4 | 142,0 | 286,8 | -92,8 | 341,5 | -35,0 | 399,3 | 24,1 | 458,4 | ||
| 11 | 1 | 3 | 3 | 3 | 3 | 5439 | 91,1 | 235,9 | -147,6 | 286,8 | -92,8 | 341,5 | -35,0 | 399,3 | 24,1 | 458,4 | ||
| 12 | 12 | 3 | 3 | 3 | 2 | 1 | 5280 | 92,8 | 541,5 | 177,6 | 626,2 | 265,9 | 714,6 | 357,2 | 656,3 | 300,0 | 449,6 | 4,706 |
| 13 | 3 | 3 | 2 | 1 | 3 | 5280 | 92,8 | 541,5 | 177,6 | 626,2 | 265,9 | 565,0 | 207,6 | 357,2 | 0,9 | 449,6 | ||
| 14 | 3 | 2 | 1 | 3 | 3 | 5280 | 92,8 | 541,5 | 177,6 | 476,7 | 116,3 | 265,9 | -91,5 | 357,2 | 0,9 | 449,6 | ||
| 15 | 2 | 1 | 3 | 3 | 3 | 5280 | 92,8 | 391,9 | 28,0 | 177,6 | -182,8 | 265,9 | -91,5 | 357,2 | 0,9 | 449,6 | ||
| 16 | 11 | 3 | 3 | 3 | 1 | 1 | 5121 | 94,5 | 557,1 | 212,2 | 674,8 | 333,3 | 796,0 | 457,2 | 611,4 | 273,6 | 427,8 | |
| 17 | 3 | 3 | 1 | 1 | 3 | 5121 | 94,5 | 557,1 | 212,2 | 674,8 | 333,3 | 487,5 | 148,8 | 303,0 | -34,8 | 427,8 | ||
| 18 | 3 | 1 | 1 | 3 | 3 | 5121 | 94,5 | 557,1 | 212,2 | 366,4 | 24,9 | 179,1 | -159,7 | 303,0 | -34,8 | 427,8 | ||
| 19 | 1 | 1 | 3 | 3 | 3 | 5121 | 94,5 | 248,7 | -96,2 | 58,0 | -283,5 | 179,1 | -159,7 | 303,0 | -34,8 | 427,8 | ||
| 20 | 10 | 3 | 2 | 2 | 2 | 1 | 4951 | 96,2 | 573,2 | 248,2 | 566,3 | 244,4 | 562,5 | 243,2 | 561,2 | 242,7 | 401,8 | 4,303 |
| 21 | 2 | 2 | 2 | 1 | 3 | 4951 | 96,2 | 414,2 | 89,2 | 407,3 | 85,4 | 403,5 | 84,1 | 243,2 | -75,3 | 401,8 | ||
| 22 | 2 | 2 | 1 | 3 | 2 | 4951 | 96,2 | 414,2 | 89,2 | 407,3 | 85,4 | 244,4 | -74,9 | 402,2 | 83,7 | 401,8 | ||
| 23 | 2 | 1 | 3 | 2 | 2 | 4951 | 96,2 | 414,2 | 89,2 | 248,2 | -73,6 | 403,5 | 84,1 | 402,2 | 83,7 | 401,8 | ||
| 24 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 4951 | 96,2 | 414,2 | 89,2 | 407,3 | 85,4 | 403,5 | 84,1 | 402,2 | 83,7 | 401,8 | 4,303 | |
| 25 | 9 | 3 | 3 | 1 | 1 | 1 | 4756 | 98,1 | 591,1 | 288,3 | 781,3 | 481,4 | 645,7 | 348,1 | 512,4 | 215,6 | 379,9 | 4,091 |
| 26 | 1 | 3 | 3 | 1 | 1 | 4756 | 98,1 | 262,4 | -40,4 | 452,6 | 152,7 | 645,7 | 348,1 | 512,4 | 215,6 | 379,9 | ||
| 27 | 1 | 1 | 3 | 3 | 1 | 4756 | 98,1 | 262,4 | -40,4 | 123,9 | -176,0 | 317,1 | 19,4 | 512,4 | 215,6 | 379,9 | ||
| 28 | 1 | 1 | 1 | 3 | 3 | 4756 | 98,1 | 262,4 | -40,4 | 123,9 | -176,0 | -11,6 | -309,3 | 183,8 | -113,1 | 379,9 | ||
| 29 | 8 | 2 | 2 | 2 | 1 | 1 | 4548 | 100,0 | 439,6 | 159,7 | 499,2 | 222,0 | 561,6 | 286,3 | 456,1 | 181,5 | 351,3 | 3,859 |
| 30 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 4548 | 100,0 | 269,8 | -10,1 | 159,7 | -117,5 | 222,0 | -53,2 | 286,3 | 11,8 | 351,3 | ||
| 31 | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | 4548 | 100,0 | 269,8 | -10,1 | 329,4 | 52,2 | 391,8 | 116,6 | 456,1 | 181,5 | 351,3 | ||
| 32 | 1 | 2 | 1 | 2 | 2 | 4548 | 100,0 | 269,8 | -10,1 | 329,4 | 52,2 | 222,0 | -53,2 | 286,3 | 11,8 | 351,3 | ||
| 33 | 2 | 1 | 2 | 2 | 1 | 4548 | 100,0 | 439,6 | 159,7 | 329,4 | 52,2 | 391,8 | 116,6 | 456,1 | 181,5 | 351,3 | 3,859 | |
| 34 | 7 | 2 | 2 | 2 | 1 | 0 | 4292 | 102,3 | 454,6 | 201,8 | 554,1 | 303,7 | 656,0 | 407,3 | 583,5 | 335,3 | 335,3 | 3,635 |
| 35 | 1 | 2 | 2 | 2 | 0 | 4292 | 102,3 | 278,4 | 25,7 | 377,9 | 127,6 | 479,9 | 231,2 | 583,5 | 335,3 | 335,3 | 3,635 | |
| 36 | 2 | 2 | 1 | 0 | 2 | 4292 | 102,3 | 454,6 | 201,8 | 554,1 | 303,7 | 479,9 | 231,2 | 231,2 | -17,0 | 335,3 | ||
| 37 | 2 | 2 | 0 | 1 | 2 | 4292 | 102,3 | 454,6 | 201,8 | 554,1 | 303,7 | 303,7 | 55,0 | 231,2 | -17,0 | 335,3 | ||
| 38 | 6 | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | 4036 | 104,4 | 468,7 | 241,9 | 424,0 | 199,3 | 381,5 | 158,2 | 340,3 | 117,4 | 299,5 | 3,368 |
| 39 | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 4036 | 104,4 | 286,5 | 59,8 | 241,9 | 17,2 | 199,3 | -24,0 | 158,2 | -64,8 | 299,5 | ||
| 40 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 4036 | 104,4 | 286,5 | 59,8 | 241,9 | 17,2 | 199,3 | -24,0 | 340,3 | 117,4 | 299,5 | ||
| 41 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 4036 | 104,4 | 286,5 | 59,8 | 241,9 | 17,2 | 381,5 | 158,2 | 340,3 | 117,4 | 299,5 | ||
| 42 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 4036 | 104,4 | 286,5 | 59,8 | 424,0 | 199,3 | 381,5 | 158,2 | 340,3 | 117,4 | 299,5 | 3,368 | |
| 43 | 5 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 3732 | 106,8 | 295,5 | 98,0 | 286,8 | 91,0 | 279,8 | 85,1 | 273,9 | 79,4 | 268,2 | 3,092 |
| 44 | 2 | 1 | 1 | 1 | 0 | 3732 | 106,8 | 484,3 | 286,8 | 475,5 | 279,8 | 468,6 | 273,9 | 462,7 | 268,2 | 268,2 | 3,092 | |
| 45 | 1 | 2 | 1 | 0 | 1 | 3732 | 106,8 | 295,5 | 98,0 | 475,5 | 279,8 | 468,6 | 273,9 | 273,9 | 79,4 | 268,2 | 3,092 | |
| 46 | 1 | 1 | 2 | 1 | 0 | 3732 | 106,8 | 295,5 | 98,0 | 286,8 | 91,0 | 468,6 | 273,9 | 462,7 | 268,2 | 268,2 | 3,092 | |
| 47 | 2 | 1 | 0 | 1 | 1 | 3732 | 106,8 | 484,3 | 286,8 | 475,5 | 279,8 | 279,8 | 85,1 | 273,9 | 79,4 | 268,2 | 3,092 | |
| 48 | 4 | 2 | 1 | 1 | 0 | 0 | 3390 | 109,2 | 500,4 | 333,8 | 529,4 | 364,1 | 559,7 | 395,2 | 395,2 | 230,7 | 230,7 | 2,786 |
| 49 | 1 | 2 | 1 | 0 | 0 | 3390 | 109,2 | 304,8 | 138,1 | 529,4 | 364,1 | 559,7 | 395,2 | 395,2 | 230,7 | 230,7 | 2,786 | |
| 50 | 1 | 1 | 2 | 0 | 0 | 3390 | 109,2 | 304,8 | 138,1 | 333,8 | 168,5 | 559,7 | 395,2 | 395,2 | 230,7 | 230,7 | 2,786 | |
| 51 | 3 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 3000 | 111,7 | 314,3 | 180,1 | 382,7 | 249,5 | 249,5 | 116,7 | 319,3 | 186,4 | 186,4 | 2,440 |
| 52 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 3000 | 111,7 | 314,3 | 180,1 | 382,7 | 249,5 | 452,1 | 319,3 | 319,3 | 186,4 | 186,4 | 2,440 | |
| 53 | 2 | 1 | 0 | 0 | 0 | 3000 | 111,7 | 516,9 | 382,7 | 585,3 | 452,1 | 452,1 | 319,3 | 319,3 | 186,4 | 186,4 | 2,440 | |
| 54 | 1 | 2 | 0 | 0 | 0 | 3000 | 111,7 | 314,3 | 180,1 | 585,3 | 452,1 | 452,1 | 319,3 | 319,3 | 186,4 | 186,4 | 2,440 | |
| 55 | 2 | 0 | 1 | 0 | 0 | 3000 | 111,7 | 516,9 | 382,7 | 382,7 | 249,5 | 452,1 | 319,3 | 319,3 | 186,4 | 186,4 | 2,440 | |
| 56 | 2 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2500 | 114,5 | 535,1 | 438,0 | 438,0 | 341,6 | 341,6 | 245,1 | 245,1 | 148,3 | 148,3 | 2,069 |
| 57 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 2500 | 114,5 | 324,8 | 227,7 | 438,0 | 341,6 | 341,6 | 245,1 | 245,1 | 148,3 | 148,3 | 2,069 | |
| 58 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1841 | 117,3 | 335,7 | 279,6 | 279,6 | 223,7 | 223,7 | 167,2 | 167,2 | 110,2 | 110,2 | 1,645 |
Выделенные режимы работы нефтепровода в пределах первого эксплуатационного участка, для которых условия (3.7.6) и (3.7.7) выполняются.