Краткие теоретические сведения. Основными технологическими параметрами нефтепровода являются

Основными технологическими параметрами нефтепровода являются:

- производительность, Q, м³/с;

- напор на входе НС (подпор), Δh, м;

- напор на выходе НС (полный напор), Нп, м.

По величине и изменению этих параметров можно судить о степени экономичности выбранного режима и его безопасности при возникновении аварийных ситуаций.

Напор на выходе НС создается центробежным насосом и равен сумме его входа Δh и напора Н, развиваемого самим насо­сом. Это полный напор на выходе НС. Его величина не должна превышать максимально допустимый напор, определенный по прочности корпуса насоса и трубопровода.

Напор на входе центробежного насоса Δh или подпор необ­ходим для обеспечения нормальной работы насоса в бескавитационном режиме. Кавитация - явление "холодного" кипения жид­кости, возникает при снижении давления входа ниже давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости. Давление насыщен­ных паров (или давление упругости паров) - это то давление, которое оказывают пары, находясь над поверхностью жидкос­ти в состоянии равновесия. Кавитационный режим является недопустимым для работы центробежных насосов. Поэтому подпор на входе в НС поддерживают выше давления упругости паров на величину кавитационного запаса, определяемого по технической характеристике центробежного насоса.

Центробежный насос развивает различный напор в зависимости от производительности, с которой он работает. Зависимость Н от Q называется Q - Н характеристикой центробежного насоса и графически изображается как полого падающая ветвь параболы.

Q - Н характеристика центробежного насоса зависит от многих факторов. Основными из них являются:

- диаметр рабочего колеса насоса;

- частота вращения ротора насоса;

- вязкость перекачиваемой жидкости.

Центробежные насосы могут быть соединены между собой параллельно или последовательно. В этих случаях суммарная характеристика группы работающих насосов строится либо суммированием производительностей при одном и том же значении напора (для параллельного соединения), либо суммированием напоров при одном и том же значении производительности (для последовательного соединения). Параллельное соединение насосов используют для увеличения общей производительности НС, а последовательное соединение - для увеличения общего напора за НС.

Для построения Q - Н характеристики насоса лабораторной установки надо снять несколько режимов работы, получив соответствующее количество пар значений Q_i и Н_i для каждого работающего насоса. Для построения суммарной характеристики всех работающих насосов достаточно знать схему их соединения.

Аналитическое описание напорной характеристики центробежного насоса имеет вид:

,

где Н – напор, развиваемый насосом при подаче Q;

a и b - коэффициенты с характеристики насоса, определяемые по двум парам координат (Q₁, Н₁ и Q₂, Н₂) с характеристики насоса.

Режим работы нефтепровода определяется не только работой НС. Он зависит так же от характеристики трубопровода. Q – Н характеристика трубопровода - это зависимость потерь напора в трубе от производительности. График этой зависимости - восходящая кривая, переходящая в параболу. Аналитически Q - Н характеристика трубопровода описывается и может быть построена теорически по обобщенному уравнению Лейбензона:

,

где: Н – потери напора по длине трубопровода, м;

Q – производительность нефтепровода, м³/с;

ν – вязкость нефти, м²/с;

d – внутренний диаметр трубопровода, м;

L – длина трубопровода, м;

β, m – коэффициенты, зависящие от режима течения нефти;

Δz – разность геодезических отметок начала и конца трубопровода, м.

Анализ этого уравнения дает возможность сделать вывод о влиянии на характеристику трубопровода таких факторов как:

- диаметр и длина трубопровода;

- вязкость перекачиваемой жидкости;

- разность геодезических отметок начала и конца трубопровода.

Построение суммарной Q - Н характеристики трубопровода зависит от схемы соединения задействованных участков. Принцип построения суммарной характеристики аналогичен принципу, используемому при построении суммарной Q - Н характеристики группы центробежных насосов. Отличием является то, что по отношению к трубопроводу ордината Н - это потери напора в трубопроводе.

НС и линейная часть нефтепровода – трубопровод – находятся в гидравлическом равновесии. Поэтому режим работы нефтепровода определяется совмещенной Q - Н характеристикой НС и трубопровода.

Пересечение суммарной характеристики всех работающих НС с суммарной характеристикой всех участков трубопровода дает рабочую точку системы, координаты которой определяют производительность нефтепровода и суммарный напор НС, необходимый для перекачки нефти при этой производительности. Координаты рабочей точки могут быть найдены аналитически путем совместного решения двух уравнений, описывающих, соответственно, Q – Н характеристику трубопровода и НС. Полученное в ходе решений этих зависимостей уравнение называют уравнением баланса напоров, которое соответствует пересечению двух суммарных Q – Н характеристик (трубопровода и НС), а, следовательно, координатам рабочей точки системы.