Тепловой и гидравлический режим горячих нефтепроводов.

тепловой

В настоящее время наиболее распространенный способ трубопроводного транспорта вязких и высокозастывающих нефтей и нефтепродуктов - перекачка их с подогревом. Существует несколько вариантов перекачки высокопарафинистых и вязких нефтей с подогревом. Для коротких нефтебазовых трубопроводов широко применяют подогрев трубопровода различными способами. Если паро- и трубопровод для застывающего нефтепродукта проходят в одном направлении, то можно организовать перекачку с путевым подогревом. Проложив трубопроводы рядом или поместив паропровод внутри нефтепровода и покрыв их тепловой изоляцией, получим систему с путевым пароподогревом. Нефть по этой системе может перекачиваться при различных режимах и в любое время года. Естественно, что этот способ для магистральных нефтепроводов не применяют из-за его сложности, дороговизны и технической неосуществимости. Достаточно широко для подогрева вязких нефтей применяют электроподогрев: индукционный нагрев; прямой электроподогрев трубы; нагрев с помощью кабелей или нагревательных лент). По сравнению с теплоносителями (горячая вода, пар) электроподогрев имеет более высокий к.п.д., широкое регулирование мощности (включая работу с перерывами), легкость монтажа, компактность. Прямой электроподогрев трубы заключается в подсоединении переменного тока напряжением не более 50 В к изолированному участку трубопровода. Использование этого метода ограничено, так как нагреваемый участок должен быть со всех сторон электрически защищен. Следовательно, для подземных трубопроводов его применять нецелесообразно из-за больших утечек тока. Наиболее распространены нагревательные элементы в виде кабелей или лент, которые монтируются в основном с наружной поверхности трубы. Энергопотребление их составляет около 100 Вт на 1м трубы. Недостаток греющих кабелей - неравномерность нагрева трубы по периметру, что приводит к необходимости поддерживать на кабеле высокую температуру. Мощность, потребляемая греющим кабелем, достигает 4000 кВт, а нагреваемая длина около 13 км. Для непрерывного нагрева нефти в магистральных трубопроводах этот способ не применяют. Большее распространение для подогрева коротких труб получили электронагревательные ленты, которые наматывают на трубопровод с наружной поверхности с шагом, обеспечивающим заданную мощность подогрева. Все виды электроподогрева нефти в трубопроводах можно применять в случае аварийных или плановых остановок перекачки для разогрева застывшей нефти и возобновления перекачки.Для магистральных трубопроводов наибольшее распространение получил способ «горячей» перекачки, предусматривающий нагрев нефти перед ее закачкой в трубопровод н периодический подогрев нефти по мере ее остывания в процессе движения.

гидравлический

В настоящее время наиболее эффективным средством транспортировки нефти и нефтепродуктов считается трубопроводный транспорт. Современные магистральные трубопроводы, транспортирующие нефти и нефтепродуктов, состоят из следующих основных объектов: насосных станций, резервуарного парка и линейной части – собственно трубопровода. Обычно гидравлический расчет трубопроводов начинают с определения оптимального диаметра трубопровода, обеспечивающего заданный объем перекачки. Для определения оптимального диаметра трубопровода используется ряд методов. Основная идея этих методов состоит в следующем. Составляют выражения для полной годовой стоимости трубопровода, включая как капитальные затраты на его сооружение и прокладку, так и эксплуатационные расходы, выраженные в функции от диаметра трубопровода. Затем находят минимум этой функции, т.е. берут первую производную от стоимости по диаметру и приравняют к нулю.

Для создания и поддержания в трубопроводе напора, достаточного для обеспечения транспортировки нефти или нефтепродукта, используют нефтеперекачивающие станции (НПС). Основное назначение каждой НПС состоит в том, чтобы забрать жидкость из сечения трубопровода с низким напором, увеличить этот напор и затем ввести транспортируемую жидкость в сечение трубопровода с высоким напором, поэтому главным элементом НПС являются насосы. Таким образом, насосы – это устройства для принудительного перемещения жидкости от сечения с меньшим значением напора 𝐻в (в линии всасывания насоса) к сечению с большим значением напора 𝐻н (в линии нагнетания). Величина 𝐻 = 𝐻н − 𝐻в разности напоров между линиями нагнетания и всасывания, то есть создаваемый насосом напор, называется дифференциальным напором насоса.

Большинство нефтепроводов имеют промежуточные нефтеперекачивающее станции. Примерно там, где потери напора, связанные с преодолением сил вязкого трения слоев нефти друг о друга, становятся равными напору, создаваемому предыдущей нефтеперекачивающей станцией, устанавливается следующая нефтеперекачивающая станция. При этом возможны две основные схемы перекачки: – перекачка по схеме «из насоса в насос»; – перекачка «с подключенными резервуарами». При перекачке по схеме «из насоса в насос» конец предыдущего перегона между станциями является сечением всасывания следующей перекачивающей станции. При такой 8 схеме перегоны нефтепровода между последовательно расположенными станциями оказываются друг с другом. Всякое изменение в режиме работы одного перегона сказывается на режиме работы всего нефтепровода.