КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине: Проектирование и эксплуатация
магистральных газопроводов
НА ТЕМУ:
«Проект магистрального нефтепровода»
Выполнил: студент группы
НТХ -09-1 Панькин Ф.С..
Проверил: доцент кафедры ТУР Хойрыш Г.А.
Оценка_________________
Тюмень 2013
| Проект магистрального нефтепровода |
СОДЕРЖАНИЕ | Введение | |
| 1. Выбор трассы нефтепровода | |
| 2. Определение физических параметров нефти | |
| 3. Технологический расчет | |
| 4. Гидравлический расчет | |
| 5. Расстановка станций по трассе нефтепровода с округлением числа станций в большую сторону | |
| 6. Расстановка станции по трассе нефтепровода с округлением числа станции в меньшую сторону | |
| Заключение | |
| Список литературы | |
| | |
| Проект магистрального нефтепровода |
ВВЕДЕНИЕ Нефть является главной статьёй российского экспорта а наиболее распространенным видом транспорта нефти является трубопроводный транспорт. Несмотря на то, что сооружение и обслуживание трубопровода весьма дорогостояще, это наиболее дешёвый способ транспортировки газа и нефти.
На современном этапе проектирования систем трубопроводного транспорта нефти необходимо обеспечивать техническую осуществимость в сочетании с передовыми технологиями, экологическую безопасность и экономическую эффективность, а так же высокую надёжность при эксплуатации.
Данная работа представляет собой типовой проект магистрального нефтепровода протяженностью 620 км, который должен обеспечивать перекачку нефти с определенными свойствами до мест ее потребления. В качестве дополнительного задания – округление станции в меньшую сторону
| Проект магистрального нефтепровода |
| Выбор трассы нефтепровода |
1. ВЫБОР ТРАССЫ НЕФТЕПРОВОДА Трасса нефтепровода длиной 620 км. Геодезические отметки через каждые 50 км представим в виде таблицы:
Таблица 1
Изменение геодезических отметок по длине нефтепровода
| Расстояние , км | Отметки , м | Расстояние , км | Отметки , м |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
Общее изменение геодезических отметок составляет 115 м.
| Проект магистрального нефтепровода |
| Определение физических параметров нефти |
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НЕФТИ Для расчётов нужно знать физические параметры нефти (плотность и вязкость) при температуре перекачки.
2.1 Определение плотности при заданной температуре
где t – расчётная температура , t = 100C
- коэффициент объёмного расширения , 
2.2 Определение вязкости при расчётной температуре
где u - коэффициент крутизны вискограммы:
сСт
| Проект магистрального нефтепровода |
3.технологическИЙ РАСЧЕТ 3.1. Определение расчетной производительности
где G - годовая производительность, кг/год;
Np- число рабочих дней в году , Np = 350
По производительности нефтепровода в соответствии с ВНТП – 2 – 86 определяем наружный диаметр 
и границы рабочего давления 5,3 ‑ 5,9МПа.
3.2. Подбор насосно-силового оборудования
В соответствии с требуемой производительностью выбираем основной насос типа НМ 5000-210 с параметрами (по меньшему ротору):
и подпорный насос типа НПВ 5000 – 120 с параметрами (по большему ротору):
Рабочее давление определяется:
где k- число основных насосов, k= 3
| Проект магистрального нефтепровода |
Рассчитаем рабочее давление для НМ 7000-210 с диаметром рабочего колеса D
2=428 мм и НПВ 5000-120 D
2=640 мм:
МПа
Данная величина попадает в рабочий диапазон.
Окончательно выбираем :
НМ 5000-210 с параметрами 
и 
НПВ 5000-120 с параметрами 
и 
,
3.3. Расчет толщины стенки нефтепровода
где n1 – коэфицент надёжности по нагрузке, n1 = 1,15;
R1 – расчетное сопротивление растяжению металла труб:
Выбираем сталь Волжского трубопрокатного завода марки 17Г1С.
Rн1 – нормативное сопротивление Rн1 =510 МПа;
m0 – коэффициент условий работы трубопровода ,m0 = 0,9;
k1 – коэффициент надежности по материалу, k1 = 1,4;
kн – коэффициент надежности по назначению, kн = 1.
МПа
мм
Принимаем толщину стенки 
мм.
Внутренний диаметр трубопровода:
мм.
| Проект магистрального нефтепровода |
4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 4.1. Определение режима течения нефти в нефтепроводе
Находим число Рейнольдса:
Критические числа Рейнольдса:
;
где е – абсолютная шероховатость труб , е = 0,1 мм
Так как 
, то режим течения турбулентный, зона гидравлически гладких труб: 
, 
.
4.2. Определение гидравлического сопротивления трубопровода
Коэффициент гидравлического сопротивления в зоне гидравлически гладких труб определяется по формуле Блазиуса:
| Проект магистрального нефтепровода |
4.3. Определение потерь напора на трение
,
гдеυ - скорость течения нефти в трубопроводе:
Тогда потери напора на трение по длине трубопровода:
м
4.4. Определение полных потерь напора в трубопроводе
где Нк – требуемый напор в конечном пункте трубопровода, Нк = 30 м
м
4.5. Определение гидравлического уклона
а) по формуле Дарси-Вейсбаха:
б) по формуле Лейбензона:
| Проект магистрального нефтепровода |
4.6. Определение числа станций
Дифференциальный напор одной станции:
hвн – внутристанционные потери напора, hвн = 15 м
м
Число станций:
| Проект магистрального нефтепровода |
| Расстановка станций по трассе МН |
5. РАССТАНОВКА СТАНЦИЙ ПО ТРАССЕ НЕФТЕПРОВОДА С ОКРУГЛЕНИЕМ ЧИСЛА СТАНЦИЙ В БОЛЬШУЮ СТОРОНУ 5.1. Определение действительного напора одного насоса
Определим требуемый напор одной станции:
м
Действительный напор одного насоса:
м
Уточнив 
, производим обточку рабочего колеса насоса:
Q1 = 3000 м3/ч H1 = 192 м
Q2 = 2500 м3/ч H2 = 208 м
Обточка колеса производится на 0,0057%.
Диаметр рабочего колеса после обточки:
| Проект магистрального нефтепровода |
5.2. Расстановка станций по трассе
Расстановка перекачивающих станций выполняется графически на сжатом профиле трассы. Метод размещения станций по трассе впервые был предложен В. Г. Шуховым и носит его имя. В основе метода лежит уравнение баланса напоров.
В данном курсовом проекте, в работе находятся 5 НПС, оборудованные однотипными магистральными насосами и создающие одинаковые напоры 
. На головной НПС установлен подпорный насос, создающий напор 
. В конце трубопровода обеспечивается остаточный напор 
. Отметки профиля трассы, согласно заданию на проектирование, выбираем произвольно.
Из начальной точки трассы, где находится головная станция, вертикально вверх в масштабе высот профиля откладываем отрезок, равный суммарному напору, развиваемому подпорным насосом и перекачивающими станциями, при этом делаем отметку напора каждой станции. Из начальной точки горизонтально откладываем длину нефтепровода в масштабе и получаем конечную точку. Из отметки, равной , проводим линию, параллельную профилю трассы (на графике обозначена пунктирной линией). Из конечной точки вертикально вверх в масштабе профиля высот откладываем величину, равную 
. Соединяем данную точку с точкой, равной суммарному напору, при этом получаем линию гидравлического уклона с учетом местных сопротивлений. Из отметок напора каждой станции проводим линию, параллельную линии гидравлических уклонов, до пересечения со штриховой линией. Из данных точек отпускаем вертикально вниз линии, сначала до пересечения с профилем трассы (получаем месторасположения каждой НПС), затем до оси абсцисс, чтобы выяснить отметку километра расположения НПС и геодезическую отметку высоты, на которой располагается станция.
Таблица 2.
| Проект магистрального нефтепровода |
Расстановка станций по трассе нефтепровода.
| № НПС | км | Отметки НПС, м | Расстояние между НПС, км | Отметки перегонов, м | |
| | | | | | |
| | | | |
| | -158 | |
| | | 110,6299 | |
| | | |
| | | 123,5833 | |
| | -21 | |
| КП | | 97,5812 | |
| | |
5.3. Аналитическая проверка режима работы всех НПС
Максимально допустимый напор на выходе НПС:
где [Pдоп] - максимально допустимое давление в трубе:
| Проект магистрального нефтепровода |
Минимально допустимый напор на входе НПС по условию бескавитационной работы насосов:
; 
где Pа - атмосферное давление:
Ра = 760 мм.рт.ст. = 13600∙9,81∙0,76 = 101396 Па
где Pу - давление насыщенных паров нефти:
Ру = 500 мм.рт.ст. = 13600∙9,81∙0,5 = 66708 Па
м - по Q-H характеристике основного насоса
Проверка режимов работы проводится с учетом следующих условий :
1) Напор станции не должен превышать допустимый напор по условиям прочности трубопровода
2) Подпор перед станцией должен быть больше либо равен допустимому напору по условию бескавитационной работы насоса
| Проект магистрального нефтепровода |
Проверка сошлась , станции расставлены верно.
5.4. Совместный график работы нефтепровода и всех НПС
График работы нефтепровода и НПС строится для проверки рабочей точки системы.
Для построения графика выберем 4 точки в рабочей зоне насоса и пересчитаем их значения с учетом обточки рабочего колеса:
Суммарный напор всех НПС определится:
Суммарные потери напора в трубопроводе:
| Проект магистрального нефтепровода |
Результаты расчетов представим в виде таблицы:
Таблица 3
Построение графика совместной работы нефтепровода и всех НПС
| Q0, м3/час | H0, м | H, м | ∑HНПС, м | Hтр, м |
| | | 208,61 | 2443,29 | 2147,27 |
| | | 235,3 | 2763,62 | 1600,31 |
| | | 259,03 | 3048,45 | 1129,83 |
График совместной работы нефтепровода и всех НПС показан в приложении 2.
Получившаяся рабочая точка системы нефтепровод – НПС подтверждает полученные в ходе расчёта суммарный напор всех НПС и часовую производительность ( 
, 
). Следовательно, расчёт выполнен правильно и станции расставлены верно.
| Проект магистрального нефтепровода |
6. РАССТАНОВКА СТАНЦИЙ ПО ТРАССЕ НЕФТЕПРОВОДА С ОКРУГЛЕНИЕМ ЧИСЛА СТАНЦИЙ В МЕНЬШУЮ СТОРОНУ В данном курсовом проекте, в работе находятся 3 НПС, оборудованные однотипными магистральными насосами и создающие одинаковые напоры . На головной НПС установлен подпорный насос, создающий напор . В конце трубопровода обеспечивается остаточный напор . Отметки профиля трассы, согласно заданию на проектирование, выбираем произвольно.
Из начальной точки трассы, где находится головная станция, вертикально вверх в масштабе высот профиля откладываем отрезок, равный суммарному напору, развиваемому подпорным насосом и перекачивающими станциями, при этом делаем отметку напора каждой станции. Из начальной точки горизонтально откладываем длину нефтепровода в масштабе и получаем конечную точку. Из отметки, равной , проводим линию, параллельную профилю трассы (на графике обозначена пунктирной линией). Из конечной точки суммарных напоров подпорного насоса и основных насосов откладываем основной гидравлический уклон и уклон лупинга, равный длине лупинга. С конца уклона лупинга, откладываем линию гидравлического уклона, параллельного основному, так, чтобы она приходила в точку 
.
Из отметок напора каждой станции проводим линию, параллельную линии гидравлических уклонов и уклонов лупинга до пересечения со штриховой линией. Из данных точек отпускаем вертикально вниз линии, сначала до пересечения с профилем трассы (получаем месторасположения каждой НПС), затем до оси абсцисс, чтобы выяснить отметку километра расположения НПС и геодезическую отметку высоты, на которой располагается станция.
Так как основной гидравлический уклон достигает длины лупинга только за пределами трассы, то проведем его до пересечения с профилем трассы, а уклон лупинга перенесем параллельно вверх до его пересечения с перевальной точкой.
| Проект магистрального нефтепровода |
Его пересечение даст начальную точку отсчёта лупинга на первом перегоне.
Учитывая напор подпорного насоса, вторая станция на перевальной точке стоять не будет, а будет стоять рядом с ней, не доходя до неё. В дальнейшем расставляются напоры основных насосов с места расположения трассы, а на конечном перегоне расставляется конечный участок оставшейся длины лупинга, который определяется путем пересечения уклона лупинга от конечной точки, с основным гидравлическим уклоном, проведённым от 3-ей НПС.
6.1. Определение гидравлического уклона лупинга
6.2. Определение протяженности лупинга
6.3. Расстановка станций по трассе
Таблица 4
| № НПС | км | Отметки НПС, м | Расстояние между НПС, км | Отметки перегонов, м | |
| | | | | | |
| | | | |
| | -200 | |
| | | | |
| | | |
| КП | | | |
| | | |
| Проект магистрального нефтепровода |
Протяженность лупинга на первом перегоне составляет 133 км; на последнем перегоне 83 км.
6.5. Аналитическая проверка режима работы всех НПС
Проверка режимов работы проводится с учетом следующих условий :
Проверка сошлась , станции расставлены верно.
6.6. Совместный график работы нефтепровода и всех НПС
График работы нефтепровода и НПС строится для проверки рабочей точки системы.
Для построения графика выберем 3 точки в рабочей зоне насоса и пересчитаем их значения
Суммарный напор всех НПС определится:
Суммарные потери напора в трубопроводе:
| Проект магистрального нефтепровода |
Результаты расчетов представим в виде таблицы:
Таблица 5
Построение графика совместной работы нефтепровода и всех НПС
| Q0, м3/час | H0, м | ∑HНПС, м | Hтр, м |
| | | | |
| | | | |
| | | | |
Получившаяся рабочая точка системы нефтепровод – НПС подтверждает полученные в ходе расчёта суммарный напор всех НПС и часовую производительность ( 
, 
). Следовательно расчёт выполнен правильно и станции расставлены верно.
| Проект магистрального нефтепровода |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения работы был разработан проект магистрального нефтепровода длиной 620 км и наружным диаметром 1020 мм, который должен обеспечивать перекачку нефти с определенными свойствами до мест ее потребления.
Для обеспечения процесса перекачки по длине трубопровода нужно разместить 4 нефтеперекачивающих станции при округлении числа станций в большую сторону. В качестве дополнительного задания был выполнен расчет трубопровода при округлении станции в меньшую сторону. Нефтеперкачивающие станции переоснащены насосами типа НМ 5000-210. На головной станции устанавливается подпорный насос типа НПВ 5000-120.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ВНТП – 2 – 86
2. Транспорт и хранение нефти и газа в примерах и задачах : Учебное пособие под общей редакцией Ю.Д. Земенкова. – СПб. : Недра , 2004. – 544с.
3. Курс лекций для студентов очного и заочного обучения специальности «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» , Составитель: Хойрыш Г. А., ст. преподаватель , Тюмень 2003.
4. Трубопроводный транспорт нефти и газа. Учебник для вузов/Р.А. Алиев, В.Д. Белоусов, А.Г. Немудров и др.-2-е издание, перераб. и доп.-М.:Недра, 1988.-368с.:ил.
5. Проектирование и эксплуатация насосных станций. Приложения к методическим указаниям по курсовому проектированию для студентов, Составитель Перевощиков С.И., профессор к.т.н., ТюмГНГУ, 2000 г.
| Проект магистрального нефтепровода |
