НПС делятся на головные (ГНПС) и промежуточные (ПНПС). На ГНПС осущ.-ся след. тех.-е операции прием и учет н., краткосрочное хранение н. в резервуарах. Внутрестационарные перекачки н. Закачка н. в маг.-й т\д.Пуск в маг.-й т\д очистных и диагност.-х устройств. На ГНПС м. применятся подкачка н. из др. н\проводов или попутных н\промыслов. На ПНПС производится повышение напорной трубопроводной н. для ее дальнейшей перекачки. При перекачки из насоса в насос не имеет резервуарных парков. Если же перекачка ведется ч\з резервуары или с подключением резервуара, резервуарные парки имеются.
На ПНПС т.ж. устанавливают системы сглаживания волн давления и защиты от гидр. ударов.
Для снижения затрат на сооружения НПС используются метод блочно-комплектного или блочно-модульного их исполнения.
Все оборудование станций включает автоматику – в блочном исполнении монтируется, испытывается на заводе и доставляется на строй. площадку. Блочно- модульные НПС м. б. открытого типа т.е. расположение под навесом на открытом воздухе. Сами агрегаты защищены индивидуальными мет.-ми кожухами с автоматич. сист. вентиляции и подогрева.
|
|
Технологические схемы НПС. Тех. схемы НПС – наз. внемасштабный рис. на кот. приведена принципиальная схема работы НПС в виде сист. внутрестационарного коммуникаций т\да. Основными эл.-ми изображения на т.с. НПС являются: сист. обвязки НПС (трубопроводные коммуникации); сист. обвязки рез. парка; сист. обвязки подпорных и основных насосов; узлы тех. задвижек манифольды;размещение тех. оборудования (фильтрогрязеуловителей регуляторов давления, уловлив.-я и сбора утечек дренажа и т.д., узлы учета н., узлы приема и ввода в т\д очистных и и диагност.-х устройств,предохр.-е клапаны.
9.Расчет на прочность т\да. Уложенный в грунт т\д испытывает кольцевые, продольные и радиальные напряжения.
1)Кольцевые напряжения возникают под действием внут.-го давления Р. Величину к выразим следующим образом. Давление создает на единице длины трубы разрывающее усилие равное Р. Ему противодействует сила сопротивления
(внутренний диаметр трубы)
Продольные напряжения создаются под действием внутреннего давления, температуры и изгибающих усилий.
гдеµ п - коэффициент Пуассона,=0,3; Е - модуль упругости для стали = 206000МПа; α L- коэффициент линейного расширения = 12*1061/град; ∆ T - расчетный температурный перепад; Rи — радиус изгиба трубопровода. +- растягивающие напряжения, а - - сжимающие.
Напряжения изгиба возникают на поворотах трассы трубопровода, а также при прохождении через вершины и впадины профиля трассы.
Радиальные напряжения малы и в расчетах не учитываются.
|
|
Маг.-е т-ды рассчитывают по м\ду предельных состояний. Предельным наз. такое состояние конструкции при достижении кот.-го ее нормальная эксплуатация становится невозможной. Подземные т\ды достигают предельного состояния, когда напряжения в них достигают предела прочности σ вр, наземные-предела текучести.
Найдем расчетную толщину стенки т\да из ур.-я
Однако учитывая, что конструкция должна иметь некоторый запас прочности, заменим величину Р произведением пр *Р (пр- коэф. надежности по нагрузке), a к -расчетным сопротивлением металла трубы и сварных соединений R1., что дает
пр= 1,15 для нефте- и нефтепродуктопроводов, работающих по системе «из насоса в насос»; пр =1,1 – во всех остальных случаях.
Расчетное сопротивление металла
my - коэффициент условий работы т\да; Kx – коэф. над.-ти по материалу; Кн- коэф. над.-ти по назначению т\да(СНИП)
При наличии продольных осев. сжим.-х напряжений:
ψ 1 –коэф. учит.-й двухосное напр.-нное сост.-ие,
σ вр -этоабс. знач. прод. осев.-х сжим. напр.-й вычисляемые по действ.-м расч.-м нагрузкам и возд.-м с учетом упругого пласт. раб.металла.
Расчет на устойчивость трубопровода в продольном направлении в плоскости наименьшей жесткости системы производят по неравенству
S≤m0Nкр
Фактическое же эквивалентное продольное усилие в сечении трубы:
F-площадь сечения ТП, Nкр –продольное критическое усилие.
Для прямолинейных участков подземных трубопроводов в случае пластической связи трубы с грунтом продольное критическое усилие находится по формуле
где Р0 - сопротивление грунта продольным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины; qверт — сопротивление вертикальным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины, обусловленное весом грунтовой засыпки и собственным весом трубопровода, отнесенное к единице длины.
Величина Р0 определяется следующим образом:
Величина Pгр вычисляется по формуле
Нагрузка от собственного веса металла трубы
Нагрузка от собственного веса изоляции для подземных трубопроводов
Нагрузка от веса нефти (нефтепродукта), находящегося в трубопроводе единичной длины,
Входящая в формулу (4.21) величина сопротивления грунта продольным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины
Продольное критическое усилие для прямолинейных участков подземных трубопроводов в случае упругой связи с грунтом
Для криволинейных (выпуклых) участков трубопровода, выполненных упругим изгибом, в случае пластической связи трубы с грунтом критическое усилие
Rβ - радиус упругого изгиба трубопровода, соответствующий рельефу дна траншеи.
Из двух значений Nкр, выбирают меньшее. Продольную устойчивость для криволинейных участков проверяют в плоскости изгиба трубопровода, а для прямолинейных участков подземных трубопроводов - в вертикальной плоскости с радиусом начальной кривизны 5000 м.
10.Основные этапы технологического расчета маг.-го н\провода. Тех. расчет маг. н\да предусматривает решение следующих основных задач: определение оптим.-ых параметров н\да. К ним относ. диаметр т\да, давление на НПС, толщина стенки т\да, число НПС; расстановка станций по трассе н\да; расчет экспл.-ых режимов н\да.
Для определения оптимальных параметров н\да обычно задаются несколько значений его диаметра, после чего выполняются гидравлический и механический расчеты. Результатом этих расчетов является опред.-е числа НПС и толщины стенки трубы для каждого конкурирующего варианта. Наилучший вариант находят из сравнительной оценки эффективности инвестиций, т. е. экономическим расчетом.
Расчет эксплуатац.-х режимов заключается в опред.-ии производительности н-да, давления на вых. станций и подпоров перед ними при условиях перекачки, отличающих-ся от проектных. Одновременно рассматр.-тся вопросы регулирования работы н\да.
|
|
Исходными данными для технол.-ого расчета н\дов являются:
1) плановое задание на перекачку Gг (млн. т/год);
2) свойства перекачиваемой нефти (плотность, вязкость, давление насыщенных паров и др.);
3) температура грунта на глубине заложения н\да;
4) характеристики труб и насосного оборудования;
5) сжатый профиль трассы н\да;
6) технико-экономич.-е показатели сооружения и эксплуатации линейной части н\да и насосных станций.
Технологич. расчет выполняется в следующей послед.-ти.
Опред.-ся средневзвеш. температура грунта вдоль трассы н\да
где Т0i - температура грунта на глубине заложения н\да для участка длиной li.
По формулам вычисляются параметры перекачиваемой н. при расчетной температуре: λр и рр.
Вычисляется расчетная часовая пропускная способность н\да
где Nр - расчетное число суток работы н\да (табл.).
В соответствии с расчетной часовой пропускной способностью н\да Qч выбираются осн.-ые насосы насосных станций так, чтобы выполнялось условие
где QнОМ - подача выбранного типа насосов при максимальном К.П.Д.
Рассчитывается рабочее давление на выходе головной насосной станции
где g- ускорение свободного падения, g=9,81м/с2; mмн-число последовательно включенных маг.-х насосов (обычно, mмн=3); hМН,Н2- напоры соответственно маг.-го и подпорного насоса при расчетной производ.-ти Qч,. Найденная величина Р должна быть меньше доп.-го давления Рд, определяемого из условия прочности запорной арматуры. Если условие
не выполняется, то необх. либо уменьшить число маг.-х насосов, либо воспользоваться сменными роторами меньшего диаметра.
По формуле опред.-ся расчетная толщина стенки т\да, Производится уточнение толщины стенки т\да δн с учетом температурных и изгибающих напряжений по формуле.
Вычисляется внутренний диаметр н\да
где Dн- его наружный диаметр.
Находятся секундный расход Q и средняя скорость н. в т\де
где d - внутренний диаметр трубы.
Потери напора на трение в трубе круглого сечения определяют по формуле Дарси — Вейсбаха
|
|
где λ — коэф. гидравлич. сопротивления; L — длина т\да.
Режим движения потока в т\де характеризуется числом Рейнольдса
При ламинарном режиме течения, т.е. при Rе<2320, коэф. гидравлического сопротивления определяют по формуле Стокса
При турбулентном режиме течения различают три зоны трения: гидравлич. гладких труб (λ зависит только от Rе) смешанного трения (λ зависит от Rе и относ.-ой шероховатости труб ε), квадратичного трения (λ зависит только от ε). Границами этих зон явл.-ся переходные числа Рейнольдса
где ε= Кэ/d – относит. шероховатость труб, выраженная ч\з эквивалентную шероховатость Кэ (табл.) и диаметр. Условия существования различных зон трения таковы: - гидравлич. гладкие трубы
-зона смешанного трения (переходная зона)
-зона квадратичного трения
Для зоны смешанного трения λ рекомендуется вычислять поформуле Альтшуля
В зоне квадратичного трения значение λ рекомендуется опред.-ть по формуле Шифринсона
Гидравлический уклон есть потеря напора на трение на единице длины т\да
На линейной части т\да имеются местные сопротивления - задвижки, повороты, сужения и т.п. Потери напора на них определяют по формуле
где ξг – коэф. местного сопротивления, зависящий как от вида сопротивления, так и от характера течения жидкости.
Для маг. т\дов потери напора на местные сопротивления незначительны, их принимают равными 2% от потерь на трение.
Кроме того, в конце т\да должен поддерживаться остаточный напор Нкп, необх.-ый для закачки н. в резервуары.
В соотв.-ии с «Нормами проект.-ния» маг.-ые н\ды протяженностью более 600 км делятся на экспл.-ые участки, длиной от 400 до 600 км. Соответственно их число составляет
На станциях, расположенных на границе экспл.-ых участков, вместимость резервуарного парка должна составлять 0,3...0,5 суточн. пропускной способ.-сти т\да. Следовательно напор Нкп будет использован Nэ, раз.
Т. о., полные потери напора в т\де
где Δz - разность геодезических отметок конца z г и начала z1 т\да.
Станции, расположенные на границах эксплуатационных участков, являются как бы головными для своих участков. Поэтому на них устанавливаются подпорные насосы, развивающие суммарный напор nэ-Н2. Следовательно, суммарный напор, развиваемый насосными станциями н\да, склад.-тся из напора, развиваемого всеми подпорными насосами «головных» насосных станций Nэ • Н2 и суммарного напора n станций, т.е.
где Нст -расчетный напор одной станции
Уравнение баланса напоров имеет вид
Из формулы следует, что расчетное число насосных станций равно