Розстановка насосних станцій на трасі трубопроводу з допомогою гідравлічного трикутника та гідравлічного променя

Насосні станції розставляються по тpacі трубопроводу графічним способом за допомогою гідравлічного трикутника і профіля траси. Гідравлічний трикутник (рис. 1) будується в тих самих масштабах, що і профіль траси. Висота його (ордината) дорівнює максимальному напору в метрах, який може розвивати насосна станція при розрахунковій продуктивності. Для визначення довжини вертикального катета необхідно максимальний тиск, що може розвинути насосна станція при заданій продуктивності, перерахувати в напір H_Q^мах (м);

(1)

а потім виразити отриману величину напору в масштабі висот профілю у вигляді відрізка довжиною l_верт (см):

(2)

де 100 – коефіцієнт переведення метрів в сантиметри;

М – масштаб висот профілю.

На вертикальному катеті зверху вниз наносяться цифрові значення тиску від 0 до P_Q^мах через кожні 0,1 МПа. Відстань між кожною поділкою l¹ (см) визначається виходячи з довжини де l_верт і P_Q^мах

(3)

де l_верт – довжина вертикального катета в масштабі висот профілю, см;

P_Q^мах – цифрове значення максимального тиску станції, МПа.

Рис. 1. Послідовність побудови гідравлічного трикутника:

a - розмітка вертикального катета; б – розмітка горизонтального катета; в – побудова гідравлічного трикутника

На вертикальному катеті повинна бути позначена точка нормального робочого тиску насосної станції Р_роб.

При розстановці насосних станцій в горах робочий тиск насосних станцій на висотах понад 914 м над рівнем моря буде визначатися висотою розміщення станцій, тому на вертикальному катеті повинні бути позначені точки робочого тиску, що відповідають кожній насосній станції, розташованій вище 914 м над рівнем моря (рис. 2).

Довжина горизонтального катета l_гор (см) гідравлічного трикутника визначається за формулою

(4)

де 100 000 – коефіцієнт переведення кілометрів в сантиметри;

М – горизонтальний масштаб профілю (береться 1: 50 000 або 1:25 000);

р – втрата тиску на 1 км, МПа.

Рис. 2. Гідравлічний трикутник Для визначення місць насосних станцій на трасі трубопроводу в горах

На горизонтальному катеті знаходяться цифрові значення відстаней від 0 до L_ст^max через кожен кілометр (L_ст^max – максимальна відстань, на яку насосна станція може прокачати пальне).

Приклад. Побудувати гідравлічний трикутник для розстановки насосних станцій на підставі наступних даних:

- втрата тиску на 1 км трубопроводу - 0,35 МПа;

- максимальний тиск насосної станції - 5,90 МПа;

- робочий тиск насосної станції - 5 , 69 МПа;

- вертикальний масштаб висот профілю - 1: 1000;

- горизонтальний масштаб висот профілю -1:10000;

- густина перекачуваного продукту - 775 кг/м3.

Визначаємо максимальний напір станції за формулою (1):

Визначаємо довжину вертикального катета за формулою (2):

Визначаємо довжину відрізка вертикального катета, відповідного за значенням 0,1 МПа за формулою (3):

Визначаємо довжину горизонтального катета за формулою (4):

Аналогічно визначаємо довжину робочого горизонтального катета.

Місця установок насосних станцій на профілі траси визначаються наступним чином. Початкова насосна станція, що складається з двох (при використанні ПНУ-200) і з трьох (при використанні ПНУ-100/200М) насосних установок, розміщується на початку трубопроводу на безпечній відстані від резервуарного парку з таким розрахунком, щоб перекачувальна станція ПСГ-160 забезпечувала постійний підпір не менше 0,3 МПа при розрахунковій продуктивності перекачування. Місця встановлення всіх наступних насосних станцій визначаються за допомогою гідравлічного трикутника (рис. ???).

Гідравлічний трикутник розміщується на профілі траси так, щоб горизонтальний катет його був паралельний лінії умовного нуля профілю, а точка робочого напору (точка А) вертикального катета співпадала з місцем розташування початковій насосної станції. Там, де гіпотенуза трикутника або її продовження перетинається з поофілем, повинна бути розташована друга насосна станція. Наступні насосні станції розміщуються аналогічно.

Розмістити насосну станцію там, де вкаже графічна побудова, не завжди можливо. Іноді необхідно, виходячи з місцевих умов змістити насосну станцію в ту або іншу сторону по трасі трубопроводу. Така зміна розташування насосної станції викличе зміну тиску у всмоктувальному і нагнітальному патрубках насоса.

Якщо насосна станція зміщується в бік початку трубопроводу (рис.??? насосна станція НС-4), то збільшуються підпір і напір на станції, яка зміщується, на величину Рпідпдоп рівну сумарній величині втрат тиску на тертя (РТР) на ділянці зсуву і на подолання різниці висот між новим місцем станції і точкою, визначеною за допомогою гідравлічного трикутника (Рг):

(5)

(6)

(7)

де Р_підп^доп - додаткова величина підпору, пов'язана із зміщенням насосної станції, МПа;

Р_підп – тиск підпору насосної станції, МПа;

Р_підп^зад – заданий тиск підпору, МПа;

Р_нап – тиск напору на виході насосної станції, МПа;

Р_роб – робочий тиск насосної станції, МПа.

При зсуві насосної станції в бік кінця трубопроводу (рис. 90, насосна станція НС-5) знижується підпір на величину тиску, витраченого на подолання тертя в трубопроводі на ділянці зсуву і на подолання різниці висот між новим місцезнаходженням станції і точкою, визначеної за допомогою гідравлічного трикутника. Величина тиску напору Рнап на виході з насоса зміщеної насосної станції буде складатися з залишкового тиску на вході в насос Р_підп^зал і робочого тиску Р_роб насосної станції.

Насосну станцію в бік кінця трубопроводу можна зміщувати з таким розрахунком, щоб тиск підпору на вході в насос станції, яка зміщується, було не менше:

- для ПНУ-100/200М-0, 05 МПа;

- для ПНУ-75-0, 2 МПа;

- для ПНУ-200 -0,2 МПа.

Якщо за умовами обстановки виконати цю вимогу неможливо, необхідно змінити робочий тиск попередньої насосної станції але не перевищуючи величину максимального тиску насоса при заданій подачі. Величина, на яку потрібно і можливо змінити робочий тиск попередньої станції, визначається за характеристикою насосної установки.