Режим работы нефтепровода при отключении нефтеперекачивающих станций

Временное отключение какой-либо станции может быть вызвано неполадками в системе энергоснабжения, аварией, необходимостью проведения ремонтных работ и т. д.

Выход из строя насосной станции резко изменяет режим работы нефтепровода (расход, давление, подпоры перед станциями). Чтобы лучше понять изменение режима перекачки, будем считать, пока, что нефтепровод может работать при любых напорах и давлениях, возникающих в результате отключения станции.

Независимо от того, какая станция вышла из строя — вторая, третья и т. д. или последняя, из уравнения баланса напоров для всего нефтепровода следует, что

(1)

Расход устанавливается автоматически, в результате саморегулирования. Очевидно, что он меньше, расхода Q, который был до отключения станции.

Выясним, как изменятся подпоры перед станциями при отключении станции с.

Из уравнений баланса напоров для левой части нефтепровода (участок )

(станция с отключена) и

(работают все станции) имеем, что при отключении станции с подпор перед станцией с + 1 уменьшится на величину

(2)

Из (2) видно, что чем ближе отключенная станция находится к головной, тем больше будет снижение подпора перед станцией с +1.

Аналогично из уравнений

И

следует, что перед станцией с — 1 подпор возрастет:

Очевидно, что подпор перед станцией с — 2 также возрастет, но в меньшей степени, перед станцией с — 3 — в еще меньшей и т. д.

Также можно показать, что в правой части нефтепровода подпоры будут возрастать от станции к станции, но останутся меньшими, чем были до отключения станции с.

Изменение подпоров перед станциями при отключении одной из них показано на рис. 1.

Рис. 1. Изменение режима работы нефтепровода при отключении одной из станций

На основании (2) можно написать условие перекачки с режимом саморегулирования:

,

где — запас подпора.

Обычно запасы подпора бывают невелики: на станции, следующей за отключенной, возникает кавитация. Подпор перед станцией с + 1 можно поднять до допустимой величины регулированием работы станций, находящихся в правой части нефтепровода. Напор Н', который должен быть погашен регулированием, найдем из уравнения баланса напоров для правой части нефтепровода:

где расход определяется из уравнения баланса напоров для левой части нефтепровода:

(он будет меньше расхода, определяемого формулой (1).

Поскольку подпоры перед станциями в левой части нефтепровода возрастут, давление нагнетания на станции с — 1 может оказаться больше допустимого . Снижение напоров до достигается регулированием на станциях левой части нефтепровода. При этом расход будет определяться уравнением

(3)

где l — расстояние между станциями с — 1 и с + 1, а — разность нивелирных высот конца и начала участка l.

Величина Н', на которую должен быть снижен напор, развиваемый станциями левой части нефтепровода, может быть найдена из уравнения

или

Если H' превосходит напор , развиваемый одним насосом, то, округлив до целого числа К (в меньшую сторону), найдем число насосов К, подлежащих отключению. Напор Н' — KHНАС должен быть погашен регулированием.

Режим работы нефтепровода при выходе из строя той или иной станции можно рассчитать графически, пользуясь профилем трассы и характеристикой насосной станции. Покажем это на следующем примере.

На нефтепроводе с горизонтальным профилем трассы расположены четыре станции, на каждой из них — по три рабочих насоса. Линии гидравлического уклона при нормальном режиме работы изображены сплошными (рис.2).

Рис. 2. К расчету режима работы нефтепровода при отключении станции

Пусть вышла из строя третья станция.

Отложим от точки на профиле, где находится вторая станция, напор , а от точки расположения четвертой станции — . Соединив концы этих отрезков (а, b ), получим линию гидравлического уклона , соответствующую уравнению (3) и определяющую расход , с которым должен работать нефтепровод после отключения третьей станции.

Теперь по характеристике насосной станции найдем напор при расходе и отложим его от начальной точки профиля после (отрезок A1B1). Из точки В1 проводим линию гидравлического уклона . Отложив от точки А2 напор (отрезок А2 В2), увидим, что на станции 2 необходимо отключить один насос, и излишний напор ас снять дросселированием. Но лучше отключить один насос на первой станции, а на второй погасить напор ас, тогда перегон между первой и второй станциями будет испытывать меньшее давление (см. линию гидравлического уклона ниже линии В1 А2).

Далее, вычертив линию на последнем перегоне, найдем, что на четвертой станции следует отключить один насос (отрезок bd равен напору, развиваемому двумя насосами при расходе ) и снять дросселированием напор ed.

Графическим способом расчета режима удобно пользоваться для контроля аналитического расчета.