Курсовая работа: Технологический расчет магистрального нефтепровода
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.
|
Нефтеперекачивающая станция | 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):
