Головной насосной станции

Назначение подводящих трубопроводов – обеспечить подвод нефти к насосам с достаточным для их работы напором.

Особенностями подводящих трубопроводов являются:

· работа при давлении как большим, так и меньшим атмосферного;

· наличие участков различного диаметра;

· большое количество местных сопротивлений, вклад которых в общие гидравлические потери составляет от 30 до 70 %.

Цель расчета – проверка возможности бескавитационной работы подпорных насосов.

Для выполнения расчета необходимы следующие данные:

· техническая характеристика подпорных насосов (подача, допустимый кавитационный запас, диаметр входного патрубка);

· параметры перекачиваемой нефти (плотность, вязкость, давление насыщенных паров, давление насыщения);

· технологическая схема системы подводящих трубопроводов на участке «резервуарный парк – подпорная насосная» с указанием длины и диаметра отдельных участков, всех местных сопротивлений и геодезических высот резервуаров и насосов.

Схема подводящих трубопроводов от резервуаров к подпорным насосам включает, как правило, следующие типы местных сопротивлений: выход из резервуара, компенсатор линзовый, задвижка, тройник, отвод, фильтр, конфузор.

В основу расчета положено уравнение Бернулли, составленное для двух сечений (первое – свободная поверхность нефти в резервуаре, второе – входной патрубок подпорного насоса),

(9.1)

где z_р, z_пн – геодезические высоты соответственно днища резервуара и оси входного патрубка насоса, м; P_а – атмосферное давление, Па; H_взл – высота взлива нефти в резервуаре, м; P_вх, v_вх – соответственно давление и средняя скорость нефти во входном патрубке насоса, Па, м/с; Σh_τ, Σh_м.с – суммарные потери напора соответственно на трение и на местные сопротивления в подводящих трубопроводах, м.

Решая (9.1) относительно P_вх/ρ_рg, находим

(9.2)

Найденная величина должна удовлетворять неравенству

(9.3)

где Δh_доп.н – допустимый кавитационный запас насоса, м;

(9.4)

k_з – коэффициент запаса, k_з= 1,1-1,15; Δh_t,Δh_ν – поправки соответственно на температуру и вязкость перекачиваемой жидкости,

(9.5)

h_s – напор, соответствующий давлению насыщенных паров жидкости, м; ξ_вх – коэффициент сопротивления на входе в насос, вычисляется при 565 < Re_н ≤ 9330,

(9.6)

а при Re_н > 9330 принимается равным ξ_вх ≈ 1.

В общем случае коэффициенты ξ различных местных сопротивлений являются функцией числа Рейнольдса. Обработка графиков позволила получить следующие зависимости:

· для однолинзового компенсатора

;

(9.7)

· для двухлинзового компенсатора (при Re < 5·10⁵)

;

(9.8)

· для отвода 90°

;

(9.9)

· для входа в вертикальный насос двойного всасывания

(9.10)

Для вертикального насоса число Рейнольдса рассчитывается по диаметру входного патрубка в «стакан».

Если отвод выполнен под углом a, отличным от 90°, то коэффициент местного сопротивления отвода

(9.11)

где K_α – расчетный коэффициент,

;

(9.12)

a – угол, под которым выполнен отвод, град.

Для конических диффузоров величина коэффициента местного сопротивления зависит также от соотношения диаметров соединенных труб и угла раскрытия диффузора. Поскольку последняя величина на технологических схемах трубопроводных коммуникаций не указывается, нами были построены огибающие функции, позволяющие рассчитывать коэффициенты местных сопротивлений конических диффузоров с некоторым запасом,