Нефтепроводы со сбросами и подкачками

Нередко для снабжения потребителей, расположенных вдоль трассы, производится отбор перекачиваемой нефти из нефтепровода (сброс).Сбросы бывают непрерывные и периодические. Непрерывный сброс может быть организован, например, для снабжения нефтью нефтеперерабатывающего завода, расположенного вблизи от трассы нефтепровода. Периодические сбросы обычно бывают на продуктопроводах (для пополнения запасов близлежащих нефтебаз).

Если в каком-либо месте нефтепровод проходит близ промыслового района, то может быть организована подкачка; добываемую на этих промыслах нефть направляют в тот же нефтепровод. В зависимости от мощности месторождения подкачка также может быть непрерывной или периодической.

Технологический расчет нефтепровода с непрерывными сбросами или с непрерывными подкачками можно вести по участкам, разграниченным пунктами сбросов или подкачек.

При незначительных сбросах или подкачках нефтепровод рассчитывается без учета их. Но следует иметь в виду, что при периодических сбросах (подкачках) изменяется технологический режим перекачки; обычно это ведет к необходимости регулирования работы насосных станций.

Рассмотрим режим работы нефтепровода при периодических сбросах и подкачках.

Участок нефтепровода от начальной точки до пункта сброса и подкачки) будем называть левым, а от пункта сброса (подкачки) до конечной или перевальной точки — правым.

При сбросе количество нефти, поступающей в правый участок нефтепровода уменьшится. Насосные станции, работающие на этом участке, начнут «высасывать» нефть из трубопровода. В результате возрастет расход в левой части нефтепровода и уменьшатся подпоры перед всеми промежуточными станциями.

Это подтверждается следующими рассуждениями. Пусть пункт сброса находится на расстоянии lC+1 от начальной точки, трассы, т. е. близ станции с + 1. Из уравнений баланса напоров

(1)

(для левой части нефтепровода) и

,

(для правой части нефтепровода),

где q — сброс, а индекс означает — «при сбросе», нетрудно получить выражение

(2)

показывающее, что с увеличением сброса растет расход в левой части нефтепровода.

Из уравнения (1) и уравнения

(перекачка без сброса) найдем уменьшение подпора

перед станцией с + 1 (где расположен пункт сброса):

.

Такой же формулой определяется изменение подпора перед станцией с' + 1, находящейся левее станции с + 1:

.

(Здесь имеет прежнее значение).

Поскольку , . Следовательно, по длине левого участка нефтепровода подпоры перед станциями (начиная со второй) убывают: наименьший подпор — у станции с + 1, где ведется сброс. Подпоры по длине правого участка нефтепровода возрастают: это можно показать аналогичным рассуждением. Изменение подпоров перед станциями при сбросе иллюстрируется рис. 1.

Рис. 1. Изменение режима работы нефтепровода при сбросе

При подкачке расход в левой части нефтепровода , а расход в правой части . С увеличением подкачки q расход убывает. В этом можно убедиться, поставив в формуле (28) перед величиной q знак +.

Подпор перед станцией с + 1 с увеличением подкачки увеличивается. Это видно из формулы:

Распределение подпоров перед станциями будет следующим: у станции, расположенной близ пункта подкачки, — наибольший подпор; по мере удаления от нее (в обе стороны) подпоры уменьшаются.

Сброс и расход в левой части нефтепровода, при которых подпор перед станцией с + 1 (у пункта сброса) достигает наименьшего допустимого значения , будем называть критическими: qкр и Qкр.

Напишем уравнение баланса напоров для левой части нефтепровода при критическом сбросе:

Отсюда находим критический расход:

Уравнение баланса напоров для правой части нефтепровода

позволяет получить формулу, определяющую критический сброс:

Если сброс q > qкр, появляется необходимость искусственно поднимать подпор перед станцией с + 1; для обеспечения бескавитационной работы он должен быть не меньше .

Подпор может быть повышен увеличением гидравлического сопротивления правой части трубопровода или уменьшением напора, развиваемого расположенными там (после пункта сброса) станциями. Это осуществляется регулированием.

Выясним, каково должно быть увеличение сопротивления, или, что то же, какой напор Н' должен быть погашен регулированием.

Поскольку при помощи регулирования перед станцией с + 1 поддерживается подпор , расход в левой части нефтепровода равен Qкр; в правой он будет равен Qкр — q

Напор Н', который должен быть поглощен регулирующим устройством, может быть определен из уравнения

Если

где HНАС — напор, развиваемый одним насосом при расходе Qкр — q, K — целое число и , то целесообразно отключить К насосов, а напор h` погасить дросселированием.

Критической подкачкой ( qкр ) будем называть такую, при которой напор на станции с + 1 достигает максимально допустимого значения .

Расход в правой части нефтепровода при критической подкачке также будем называть критическим ( ).

Критический расход найдем из уравнения баланса напоров для правой части нефтепровода:

(подкачка по-прежнему перед станцией с + 1).

Получим

Теперь напишем уравнение баланса напоров для левой части нефтепровода при критической подкачке:

Отсюда находим, что критическая подкачка

При подкачке необходимо регулирование. Цель регулирования — снижение расхода в левой части нефтепровода до величины . Это достигается тем же путем — отключением части насосных агрегатов или увеличением гидравлического сопротивления.

Напор Н`, который должен быть снят регулированием в левой части нефтепровода, определяется из уравнения