Известны несколько методов увеличения пропускной способности магистрального газопровода:
■ укладка параллельно основной магистрали дополнительного участка газопровода расчетной длины - лупинга,
■ укладка вставки, т.е. участка газопровода увеличенного диаметра,
■ удвоение числа компрессорных станций,
■ комбинированный способ, т.е. удвоение числа компрессорных станций с одновременной укладкой лупингов или вставок.
Оптимальный способ увеличения пропускной способности газопровода определяют в каждом конкретном случае сопоставлением технико-экономических показателей конкурирующих вариантов
Целью механического расчета трубопровода является расчет трубопровода на прочность, т.е. определение (или проверка ранее принятой) толщины стенки труб; напряжений, действующих в трубопроводе, проверка прочности трубопровода с учетом условий эксплуатации.
Магистральные трубопроводы рассчитывают по методу предельных состояний. Под предельным понимается такое состояние конструкции, при котором ее дальнейшая нормальная эксплуатация невозможна.
Различают три предельных состояния:
первое предельное состояние - по несущей способности (прочности и устойчивости конструкций, усталости материала), при достижении которого конструкция теряет способность сопротивляться внешним воздействиям или получает такие остаточные деформации, которые не допускают ее дальнейшую эксплуатацию,
второе предельное состояние - по развитию чрезмерных деформаций от статических и динамических нагрузок, при достижении которого в конструкции, сохраняющей прочность и устойчивость, появляются деформации или колебания, исключающие возможность дальнейшей эксплуатации;
третье предельное состояние - по образованию или раскрытию трещин, при достижении которого трещины в конструкции, сохраняющей прочность и устойчивость, появляются и раскрываются до такой величины, при которой дальнейшая эксплуатация конструкции становится невозможной.
Стальные заглубленные трубопроводы рассчитывают по первому предельному состоянию. Предельным состоянием для магистральных трубопроводов является достижение в металле труб напряжений, равных временному сопротивлению (пределу прочности).
Однако постоянная работа металла труб в области напряжений, превышающих предел текучести, также нежелательна, так как при этом происходит наклеп металла и трубы становятся хрупкими. Поэтому производится проверка на развитие чрезмерных пластических деформаций.
Трубопровод, уложенный в грунт, находится под воздействием внешних сил. Эти силы вызывают сложные напряжения в теле трубы и стыковых соединениях
В результате действия внутреннего давления в теле трубы возникают следующие главные нормальные напряжения σа - продольное, στ- кольцевое, σг - радиальное
При эксплуатации трубопровода совместное действие внутреннего давления и изгибающих усилий может вызвать гораздо большие суммарные напряжения в продольном направлении трубы, чем в момент испытаний. Уязвимым местом трубопровода в этом случае могут оказать поперечные сварные швы. Прочность поперечных сварных швов в наиболее тяжелый период эксплуатации проверяют из условия, что суммарная продольная нагрузка должна быть меньше расчетного сопротивления трубы R1 (так называемой несущей способности трубы)
При сооружении переходов через автомобильные и железные дороги укладывают патрон, в котором прокладывают трубопровод на специальных опорах
Патрон предназначен для предохранения укладываемого через него трубопровода от воздействия нагрузок, агрессивных грунтовых вод и блуждающих токов, а при аварии трубопровода для предохранения дороги от разрушения.
Патроны изготавливаются из стальных, бетонных или железобетонных труб.
Диаметр патрона перехода больше диаметра рабочего трубопровода не менее чем на 100-200 мм. Рекомендуемые значения диаметра патрона ([57], стр 454. табл 14.6)
На патрон действуют внешние нагрузки - давление грунта и давление от веса подвижного транспорта и от упругого отпора грунта
Согласно теории профессора М.М. Протодьяконова, разработанной для определения давления грунта на тоннельные выработки в горных породах, на патрон будет действовать давление от грунта, очерченного естественным сводом равновесия по параболе. Давление грунта неодинаково в различных направлениях, зависит от геометрических размеров естественного свода и подразделяется на вертикальное и боковое давления, условно принимаемые равномерно распределенными по горизонтальным и вертикальным проекциям поперечного сечения патрона
Методические указания к выполнению расчетов приводятся в учебном пособии Конструкции и расчет трубопроводов и хранилищ
Вопросы для самоконтроля
1. Что является целью гидравлического расчета магистрального нефтепровода или нефтепродуктопровода?
2. Что такое пропускная способность магистрального нефтепровода или нефтепродуктопровода?
3. Какие режимы движения нефти или нефтепродукта наблюдаются в нефтепроводе или нефтепродуктопроводе?
4. Какой режим движения называется ламинарным? Турбулентным? Их отличие.
5. Что такое гидравлическая характеристика нефтепровода или нефтепродуктопровода?
6. Дайте анализ гидравлической характеристики магистрального нефтепровода или нефтепродуктопровода
7. Что такое лупинг?
8. Назначение лупинга
9. Способы увеличения пропускной способности магистрального нефтепровода или нефтепродуктопровода
10. Как выбрать способ увеличения пропускной способности магистрального нефтепровода или нефтепродуктопровода?
11. Какими физико-химическими параметрами характеризуются природные газы?
12. Что такое коэффициент сжимаемости газа?
13. Как определяется коэффициент сжимаемости газа?
14. Что является целью технологического расчета магистрального газопровода?
15. Что является целью гидравлического расчета магистрального газопровода? 16 Что такое пропускная способность магистрального газопровода?
17. Дайте анализ графика падения давления в магистральном газопроводе
18 Способы увеличения пропускной способности магистрального газопровода
19 Как выбрать способ увеличения пропускной способности магистрального газопровода?
20 Что является целью механического расчета магистральных трубопроводов?
21 Какой метод положен в основу механического расчета магистральных трубопроводов?
22 Какое состояние конструкции называется предельным?
23 Какие напряжения возникают в теле трубы, уложенной в грунт?
24 Как проверить прочность трубопровода при эксплуатации?
25 Каково назначение патрона?
26 Что является целью расчета патрона?
Тема 3.2 Расчет резервуарных парков и резервуаров
Студент должен:
| знать: методику расчета резервуарных парков и резервуаров | уметь: производить расчеты резервуарных парков и резервуаров |
Расчет вместимости резервуарных парков
Обоснование выбора резервуаров.
Расчет обвалования резервуарных парков.
Расчет фундамента под резервуар.
Расчет оптимальных размеров резервуара.
Механический расчет резервуара.
Расчет резервуара на устойчивость от воздействия вакуума.
Практическое занятие №5
Расчет резервуарного парка: определение вместимости, обоснование выбора резервуаров, расчет обвалования
Практическое занятие №6
Расчет оптимальных размеров резервуара.
Расчет резервуара на устойчивость от воздействия вакуума.
Практическое занятие №7 Механический расчет резервуара.
Литература: [1], стр.79-96, [2], стр.61-74, 93-94; [5], стр. 118-122, 131-144, 150-155, [6], стр. 18-22, 290, [10], стр.67-92, 131-133, [11], стр. 120-155, [20], стр.50-112, [21], стр.90-93; [22], стр.325-334, [33], стр. 16-20, 328, [58], стр.218-223, 240-245, [59], стр. 184-191, 200-204; [64], стр. 136-149
Методические указания
Вместимость резервуарных парков ПС зависит от назначения перекачивающей станции. Так, резервуарные парки головных перекачивающих станций проектируют с таким расчетом, чтобы обеспечить прием нефти или нефтепродуктов по сортам (при последовательной перекачке), оптимальный запас (объем партии) отдельных нефтей или нефтепродуктов и бесперебойную работу нефтепровода или нефтепродуктопровода. На промежуточных перекачивающих станциях вместимость резервуарного парка зависит от технологических особенностей и функции каждой перекачивающей станции.
В любом случае при назначении суммарной вместимости резервуарных парков перекачивающих станций руководствуются «Нормами технологического проектирования и технико-экономических показателей магистральных нефтепродуктопроводов и нефтепроводов» ([6], стр 18-20; [22], стр.325)
Вместимость резервуарного парка головной перекачивающей станции, предназначенной для перекачки одного сорта нефти или нефтепродукта, принимают равной двух- и трехсуточной максимальной рабочей пропускной способности нефтепровода или нефтепродуктопровода. т.е. к = 2-3 ( [6], стр 18-20, [22],стр.325).
Вместимость резервуарного парка промежуточных перекачивающих станций, расположенных на границах эксплуатационных участков, в пределах которых выполняется независимая работа всех промежуточных перекачивающих станций, должна составлять 30-50% суточного объема перекачки по нефтепроводу или нефтепродуктопроводу ( [6], стр. 18-20, [22], стр 325), т.е. к'= 0,3-0,5
Вместимость резервуарного парка промежуточной перекачивающей станции, служащей границей смежных самостоятельных эксплуатационных участков нефтепровода или нефтепродуктопровода, т.е. границей участков трассы разных управлений, а также промежуточной перекачивающей станции, служащей пунктом разветвления или соединения магистральных нефтепроводов или нефтепродуктопроводов, должна быть равна суточному - полуторасуточному объему перекачки, т.е.