Определение проектного рабочего давления в трубной секции нефтепровода

Исходные данные:

плотность перекачиваемой нефти = 860 кг/м³;

Вариант
Диаметр трубопр. нар. , мм
Давление на выходе НПС, МПа	5,4
Следующая работающая НПС	без РП
Место расположения секции, км
Категория участка	II

Профиль трассы от НПС-1 до НПС-2 (остановившейся) и НПС-3

Км трассы
Отметка, м
Км трассы
Отметка, м

НПС-1 находится на 0 км, НПС-2 (остановившаяся) находится на 75 км

НПС-3 находится на 160 км.

1. Рассчитать величину напора на выходе НПС-1 Н₁ по заданному давлению на выходе НПС-1 по формуле

H = p /r_н٠g

H = 5,4*1000000/860/9,81=640 м

2. Рассчитать величину напора на входе НПС-3 Н₂ по заданному давлению на входе НПС-3 и отложить его по вертикали от высотной отметки НПС-3

H = p /r_н٠g

H = 1*1000000/860/9,81=120 м

3. Определить величину напора в заданной секции трубопровода Н_тр =550 м

4. Рассчитать проектное рабочее давление в заданной секции трубопровода Р_тр

P = H٠r_н٠g

P = 550*860*9,81=4,97 МПа

5. Рассчитать проектное рабочее давление аналитически по формулам

где: - давление в начале участка, МПа; Принимается равным допустимому рабочему давлению на выходе предыдущей работающей НПС.

- давление в конце участка, МПа; Принимается равным допустимому рабочему давлению на входе следующей (после отключенной НПС) работающей НПС. Для промежуточной НПС без РП допустимое рабочее давление на входе зависит от установленных магистральных насосах. Для промежуточной НПС с РП или конечном пункте с РП допустимое рабочее давление на входе равно 1,0 МПа.

- высотная отметка в начале участке, м;

- высотная отметка в конце участке, м;

- плотность перекачиваемой нефти, кг/м³;

- ускорение свободного падения, м/с²;

где: - давление в начале участка, МПа;

p_тр - проектное рабочее давление в секции трубопровода, МПа;

- высотная отметка в начале участке, м;

z_тр - высотная отметка секции трубопровода, м;

L_тр - длина участка от предыдущей НПС до секции трубопровода, км

МПа

Определение толщины стенки от внутренного давления

Исходные данные:

Рабочее (проектное) давление p =5,03 МПа

категория участков – II

Наружный диаметр трубы D_н – 1020

Класс прочности труб для категории участков:

II - К54;

Коэффициенты надежности по материалу = 1,4.

Температура фиксации участка трубопровода, категории:

B – (- 17⁰ С);

Максимальная температура стенок трубы равна +28⁰ С,

Класс прочности	Временное сопротивление σВ, МПа	Предел текучести σТ, МПа
K54

Порядок расчетов

1. Определяем расчетное сопротивление металла труб

где - коэффициент условий работы трубопровода, равный 0,6 для участков трубопроводов категории «В»; 0,75 для участков категорий I и II; и 0,9 для участков категорий III и IV;

- коэффициенты надежности по материалу, определяется по характеристикам труб и может быть равен 1,34; 1,40; 1,47; 1,55;

- коэффициент надежности по назначению трубопровода, для нефтепроводов условным диаметром 1200 он равен 1,05, для остальных – 1,00

МПа

2. Рассчитываем толщину стенки трубопровода

где п - коэффициент надежности по нагрузке - внутреннему рабочему давлению в нефтепроводе, учитывающий возможное увеличение внутреннего давления в переходных процессах и принимаемый:

- для нефтепроводов диаметром от 700 до 1200 мм с промежуточными НПС без подключения емкостей, п=1,15;

- для остальных нефтепроводов п = 1,10

p - рабочее (проектное) давление, МПа

D_н - наружный диаметр трубы, м;

R₁ - расчетное сопротивления, МПа

мм

3. Принятая толщина стенки труб должна быть не менее 1/100 наружного диаметра труб, т.е. не менее 1/100*1020=10,2 мм. Полученное расчетное значение толщины стенки округляем до ближайшего большего по сортаменту, получаем мм

4. Определяем абсолютное значение максимального положительного t₍₊₎температурного перепада по формуле

где - коэффициент линейного расширения металла трубы

Е - параметр упругости (модуль Юнга), МПа

- коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона

5. Определяем расчетный температурный перепад при заданной температуре замыкании трубопровода

Здесь t_э – максимальная (или минимальная) возможная температура стенок трубы в процессе эксплуатации определяется в технологической части проекта;

- температура, при которой должна фиксироваться расчетная схема трубопровода (должен завариваться замыкающий сварной стык). Эта температура указывается Заказчиком или определяется Проектировщиком в зависимости от срока окончания строительства или категории участка.

6. Так как величина расчетного температурного перепада больше абсолютного значения максимального положительного температурного перепада, то продолжаем расчет

7. Рассчитываем продольные напряжения по формуле

, где

t - расчетный температурный перепад, ^оС;

п, р - обозначение то же, что в формуле (6.11);

_н - номинальной толщины стенки, мм

D_вн – внутренний диаметр трубы, мм

МПа

8. Знак «минус» указывает на наличие осевых сжимающих напряжений, поэтому необходимо определить по формуле (6.13) коэффициент , учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб:

где _пр.N - продольное осевое сжимающее напряжение, МПа

9. По формуле пересчитываем значение толщины стенки трубопровода

мм

10. Толщина стенки труб должна быть не менее 1/100 наружного диаметра труб, т.е. не менее 1/100*1020=10,2 мм. Полученное расчетное значение толщины стенки округляем до ближайшего большего по сортаменту, получаем мм