Состав и назнач. сооружений, входящих в сист. н/п. схемы соединения осн. и подпор. насосов.

Техн. труб. тр. нефти.

Расчет необх. числа перекач. станций

Технология последов. перекачки светлых нефтепродуктов. Смесеобраз. в зонах контактир. последов. движ. партий. Расчет объема образ. смеси (формула для объема смеси). Расчет цикличности и вместимости резерв.парков маг. н-п-проводов.

Последоват. перекачка нефтей и нефтепрод. - спец технология трансп-ки нефтей и нефтепрод. по т-п, при кот. в одном т/п. в любой мом. времени находятся несколько жидкостей, различ. по своим физ.-хим. св-вам. Последоват. перекачка примен. в основ. при трансп-ке н-продуктов, в редких случаях – разных сортов нефтей. Нефтепродуктами, кот. перекач. по трубопроводу, явл. неск. сортов, дизел. топлив, авиац. керосинов.

Автомоб.бензины различ. по октан. числу, кот. указ-ся в их маркировке. Послед-ной перекачке чаще всего подверг. бензины след. марок: А-76, А-80, А-92

Маркировка дизел. топлив: Л-0.2-65, где Л – тип топлива (летнее, зимнее, арктич.); 0.2 – содер-ние серы (0.2, 0.4, 0.5); 65 – темп. вспышки (65, 40).

Авиац. керосины бывают сл. сортов: ТС-1 и ТС-2.

Сорта нефтей разл-ся по содерж. серы, солей и по коэфф. обводнённости (содержанию серы).

Перекачка нефтепродуктов:

Различные сорта нефти поступают с НПЗ, каждый в свой резервуар, а затем один за другим, закач. в маг. н-п-провод. При этом разделители между разл. жидкостями отсутствуют, поэтому такой метод также наз. последоват. перекачкой прямым контактированием.

Партия – любая последов. движ-ся в т/п. ж-ть.

Закачка партий нефтепродуктов организуется, чтобы друг с другом контактировали нефтепродукты, наименее различ-еся по своим св-вам.

Цикл перекачки – совокупность партий всех нефтепродуктов, перекач. по данному трубопроводу.

Преим-ва последоват. перекачки прямым контактированием:

1.Возм-сть использ. 1го т/п для перекачки неск. нефтепродуктов.

2.Наиболее полная загруженность трубопровода.

3.Равномерное снабжение потребителей.

4.Снижение себестоимости перекачки.

Осн. недостатком последов. перекачки прямым контактированием явл. образование смеси в зоне контакта партий. На конечном пункте трубопровода организуется раскладка смеси, то есть добавление смеси к партиям чистых нефтепродуктов с сохр. показателей качества.

Физич. причинами смесеобразования явл: конвективная и турбулентная диффузии.

Конвективная диффузия обусловлена неравномерностью скоростей частиц жидкости при её течении. Набл-ся при ламин. режиме течения.

турбулентная диффузия, которая обусловлена хаотическим движением частиц жидкости в области смеси. набл-ся при турбул.режиме течения, вместе с конвективной диффузией

Объём образующейся смеси

Объёмные концентрации: , . При этом должно выполняться условие: . Объемн. конц-ии показ-ют какую долю объема соста-ют объемы каждого нефтепрод.

Массу смеси можно определить по формуле: ;

При послед. перек-ке возм-ны ситуации, когда перекачка останавливается (аварии, рем.работы, нехватка ресурсов). При остановке перекачки объем смеси сущ-но увелич-ся.

6.Технол. тр. тр. прир. газа. Состав и назнач. сооруж., вход. в сист. г/п: КС, сист. возд. охлаж., лин. часть, подзем. хран. газа и т.п. Устр. КС маг.газопроводов.

В состав сооружений магистр. газопроводов входят:

1.Установка подготовки газа к тр-ту

2.Головн. компрес.станц (ГКС)

3.Промежут. компр. станции

4.Лин.часть с ответвлен.

5.Подземн. хранилица газа ПХГ

6.Газораспред. станции

Газ из резервуаров сборных пунктов газа направляют сначала в спец.установки подготовки газа к транспорту (УПГ), где очищается от мех.примесей осущается. Очищенный газ поступает в компресорную станцию КС, кот. необходима для создания движущего напора, обеспеч-го поступательное движение газового потока вдоль г/п, за счет компремирования(повыш. давления газа)

В ГКС газ сначала проходит доп.очистку от пыли и прочих примесейй.Затем газ поступает в ГПА(газоперекач.агрегаты), где в центребежных нагнетателях происходит компремирование газа из области низкого давления(переж КС) в область высокого (за КС). Поскольку транспортируемый газ при сжатии сильно нагревается (это может нарушить изол.покрытие т/п и вызвать другие отриц.явления), то газ охлаждают в аппаратах воздушного охлаждения (АВО), которые представляют собой теплообменники, в кот. газ пропускают по трубкам обдуваемых атмосферн.воздухом. Охлажд. поток обеспеч. вентиляторы с верхней и нижней подачей воздуха. Далее компремированный газ идет на след.КС и т.д. до ГРС

Осн. функции ГРС являются:

-Понижение давления. При снижении давления газ охлаждается, поэтому его подогревают.

-Осушка газа.

-Очистка газа от механических примесей.

-Одоризация – введение в поток газа специальных резкопахнущих веществ с целью обнаружения утечек.

-Измерение расхода газа для учёта количества газа,

Линейная часть с ответвлениями. Линейная часть маг. газопровода сост.из тех же элементов, что и лин. часть маг. нефтепровода, за исключением того, что вместо задвижек испол. шаровые краны. Кроме того, лин. часть маг. газопровода оборудуется конденсатосборниками.

Для хранения газа исп-ют подземн. хранилища газа (ПХГ). ПХГ обеспечивает надежность потребления газа в случае аварийных ситуаций, также необходимы для создания долгострочных/резервных запасов газа. ПХГ предназначены для компенсации суточной и сезонной неравномерности потребления газа (днем газа требуется больше, чем ночью, зимой потребность в газе возрастает, летом снижается)

Компрессорные станции.

Основными функциями компрессорных станций являются:

-Компрессирование – повышение давления газа.

-Очистка газа от механических примесей.

-Осушка газа.

-Одоризация.

-Охлаждение.

На нач. этапе экспл. газового месторож. при больш пласт. давлении головная КС может отсутствовать.

Оборудование КС:

1.Основное оборудование:

-Компрессорные агрегаты.

-Пылеуловители.

-Холодильники.

2.Вспомогательное оборудование:

-Устройства электроснабжения.

-Устройства водоснабжения.

-Прочие.

На КС исп. два осн. типа ГПА

1.Газомотокомпрессоры поршневые.

2.Центробежные нагнетатели.

В кач-ве привода центроб. нагнетателей исп. газовые турбины или электродвигатели.

7.Ур. движ. газа в г/пр. Формула для распред. давления по длине участка г/п при стац. режиме тран-ки газа Ср. давление на участке г/п. Связь расхода газа на уч-ке г/п с давл.на его концах.

8.Инженер. формулы для расчета режимов работы г/п. Коэфф. расхода. Последов. соед. г/п. Расчет простых г/п. Формулы для коэффициента расхода. Парал. соед. г/п. Расчет сложных г/п. Формулы для коэфф. расхода. Расчет необх. числа компрессорных станций.

Расчет необход. числа КС

Расчет режима работы КС

Исх.данными для расчета режима работы КС

-Давл. и темп. газа на входе в КС (равные уточн. знач. давл. и темп. в конце линейного участка);

-Темп. окружающего воздуха Т_ВОЗД ;

-Газовая постоянная R.

Для выбр. типа привода и центроб. нагнетателя по их паспортным данным необходимо знать:

-Q_НОМ – ном. производительность при ст.условиях;

-N_e^H – ном. мощность ГТУ;

-n_Н – ном. частоту вращения вала ЦН;

-n_min, n_max – диапазон возм. частот вращ.ротора ЦН;

-приведенную характеристику ЦН.

Расчет режима работы КС выпол. в след.порядке:

-Опр. знач.давл.и темп. газа на входе в ЦН. По изв.составу газа, темп. и давл. на входе в ЦН опр. коэф. сжимаемости z_ВС;

-Опр. плотность газа r_ВС и произв-сть нагнетателя при условиях всасывания Q_ВС.

-Опр. треб. степень повышения давления e.

-По униве. прив. характеристике ЦН опр.значения Q_ПР, h_ПОЛ и [N_i /r_ВС]_ПР. Значение Q_ПР должно удовлетворять условию удаленности от зоны помпажа, то есть Q_ПР ³ Q_{ПР min}.

-Опр. внутренняя мощность N_i, потребляемая ЦН

-Опр. мощность на муфте привода N_e.

-Вычисляется располаг. мощность ГТУ N_e^Р

N_e^Н – ном. мощность ГТУ;

k_Н – коэфф. тех. состояния по мощности;

k_ОБЛ – коэфф., учит. влияние системы противообледенения (при откл. системе k_ОБЛ=1);

k_У – коэфф., учит. влияние сист. утилизации тепла;

k _t – коэфф., учит.влияние атм. возду­ха на мощн.ГТУ;

T_ВОЗД, T_ВОЗД^Н –фактич. и ном. температура воздуха, К

Значения N_e^Н, k_Н , k_ОБЛ , k_У , k _t , T_ВОЗД^Н принимаются по справочным данным ГТУ.

-Производится сравнение N_e и N_e^P . должно выпол. условие N_e £ N_e^P. При невыполн. этого усл.следует увел. число m_Н и повт. расчет режима работы КС начиная с пункта

-Опред. темп. газа на выходе из ЦН

k – показатель адиабаты прир. газа, k=1,31.

Далее последов. рассч.остальные лин. участки и режимы работы КС.

P_Н=P_НАГ - DP_НАГ

P_К=P_ВС + DP_ВС

Ж/д транспорт

Капитальные затраты

K_жд=С_z*Z+C_ц*Ц

C_z, С_ц – стоимость одного локомотива и вагона цистерн

Эксплуатационные затраты

Э_жд=S_жд*G_r*L_жд

S_жд – средняя себестоимость железнодорожного транспорта

Приведенные затраты

Р_жд=Э_жд+Е*К_жд

Е – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений

Речной транспорт

Затраты на сооружение барж

K_бр=С_бр*Г

С_бр – стоимость единицы грузоподъемности баржи или танкера

Суммарную мощность буксиров

N_б=P_б*Г

P_б – мощность затрачиваемая для буксировки единицы груза

Трубопроводный транспорт

Диаметр трубопровода

Режим течения

для новых чистых стальных сварных труб ∆=0,03÷0,1мм

гидравлический коэффициент λ

Гидравлический уклон

Полные потери напора H

Расчет необход. числа КС

Техн. труб. тр. нефти.

Состав и назнач. сооружений, входящих в сист. н/п. схемы соединения осн. и подпор. насосов.

В состав сооружений магистрального нефтепровода входят:

1)Установка подготовки нефти к транспорту(УПН)

2)Головная нефтеперекачивающая станция с резервуарным парком.

3)Промежуточные нефтеперекачивающие станции с резервуарными парками.

4)Линейная часть с отводами и местами подкачек.

5)Конечный пункт с резервуарным парком.

6)Перевалочная база, нефтеперераб-й забод (НПЗ)

Нефть из резервуаров и сборн.пунктов нефт. промыслов напр-ют сначала в спец установки подгот.нефти к тран-ту(УПН), где из нефти сначала отбираются и отвод-ся. в спец резервуары крупн. скопления газа. Затем нефть проходит через сепараторы, где она очищ-ся от мех.примесей и от более мелких газов.включений. Очищ-ю нефть подают в резервуары головной нефтеперекачив.станции для дальнейшей трансп-ки.

Нефтеперкач.станции(НПС) предназнач. для созд. в т/п давления, необх.для трансп-ки нефти. Назначение каждой станции – принуд. образом привести нефть из обл. низк.давления(перед станцией) в область высокого (после станции).

ГНПС предназнач. для приема нефти с промысла, закачки ее в маг.н/п и создание напора, необх для ее перекачки.

ПНПС предназнач. для поддержания напора для дальнейшей перекачки нефти до след.ПНПС и т.д. до конеч. пункта нефтепров(КПН)

Нефтепровод закан-ся резерв.парком нефтеперераб. завода(НПЗ) или крупн. перевалочн.нейфтебазой из кот. происх-т. отгрузка нефти на ж/д или танкеры.

НПС представл.собой сложн.коплекс соор. и объектов, кот. можно разделить на 2 группы:

1)Объекты осн.назначения: резерв.парк, подпорная насосная, узел учета нефти с фильтрами, магистр.насосная,технологич.комуникации

2)Объекты вспомогат. назначения: устр-ва электроснабжения, водоснабжения, канализации и сбора утечек,связи

Резерв.парки необх. для:

1)Приема нефти от добывающ. предприятий

2)учета нефти

3)обеспеч-я заданн.св-в нефти, включающих возможное смешивание одних сортов нефти с другими

4)хранения с целью компенсации неравномерности приема-отпуска нефти и работы МНП

Линейн.часть МТ сост.из:

1)Трубопровода(труб сварен. друг с другом, покрытые слоем антикоррозионной изоляции)

2)Запорн.арматура 3)спец.оборуд-е переходы через естеств. и искуств. препятствия, 4)установки противо коорозион. и элек.хим. защиты

5)Линии связи, электропередач, дороги вдоль трассы

2. Гидравл. расчет стац. режимов работы нефтепровода. Осн. категории: средняя скорость, массовый и объемный расходы, давление, напор. Ур. неразрывности потока и ур. Бернулли с потерями напора в виде формулы Дарси-Вейсбаха. Местные потери напора. Гидравл. уклон. Линия гидравл. уклона. Формула Дарси-Вейсбаха. Коэфф.гидравл. сопротивления. Режимы течения. Формулы для расчета коэфф.гидравлического сопротивления.

V(м/с) – средняя скорость

Объёмный расход Q, м³/сек;м³/час

Массовый расход М, кг/сек; кг/час

Коммерческий расход Q_к=M/ρ_ст – масс.расход, привед. к станд. условиям, м³/сек; мин*м³/сут

Линейная скорость , м/с

Массовая скорость кг/м²с

При движ. газа масс. расхзод и скорость пост., а лин. скорость и объём. расход увелич. вследствие снижения плотности.

Ур. неразрывности:

Уст-еся течение ж-ти в трубе опис. двумя ур:

1)Уравнение сохранения массы: →

→ a)P=const, v=const, s=const,∆ρ<< ρ; →b)v₁/v₂=(d₂/d₁)²;v₂=v₁d₁²/d₂²

2)Уравнение Бернулли:

;

Изменение кинет.энергии:

ά – коэфф.кориолиса

Изменение работы внешних сил:

Изм. работы внутр. сил

- мощн.сил внутр.трения, расчит. на ед. массы ж-ти

h_1-2 – потери напора м/ду сечениями 1 и 2 (м)

- полный напор в сеч/ X (м)

Для уч-ка т/п все сечения кот. полностью заполнены ж-тью: h_1-2=h_т+h_m

Потери напора на трение h_т обуслов. трением слоёв ж-ти относ. друг друга:

Потери напора на мест. сопр. где ξ зависит от числа Рейнольдса и от параметров мест. сопротивления. При расчёте м.н. обычно принимают h_m =0,02 h_т

Если D=const и жидкость, тек. по нему, несжимаемая, то из ур. сохр. массы следует, что скорость движ. ж-ти постоянная и ур. Бернулли принимает вид:(P₁/pg+z₁)-(P₂/pg+z₂)=h_1-2

Линия гидрав. уклона – линия AB, представл. собой завис. полного напора от координаты по оси т/п

Гидравл. уклон опред-ет уменьшение напора на ед-цу длины т/п

Формула Дарси-Вейсбаха

h_1-2 –потери напора, Re – число рейнольдса, ε – относ. шерохов-ть, ∆ - абс. шерох,ν - -кинем. вязк, λ – коэф гидр. сопр

1)Ламинарный режим течения, при кот. Re<2320. Формула Стокса: .

2)переходный режим, при кот. 2320<Re<10000. , где

γ=1-exp(-0,002(Re-2320)) – коэф. перемежаемости.

Зона гидравлически гладких труб, в которой . Ф-ла Блазиуса:

Зона смешанного трения, в которой

Формула Альтштуля:

Зона квадратичного трения, в которой

Формула Шефринсона

3.Ур. баланса напоров для уч-ка т/п. Напорно-расходные (Q-H)- хар-ки т/п. Т/п с промежут. перекач. станциями, раб-ми в режиме "из насоса – в насос". Сист. гидр. ур. для расчета расхода перекачки и подпоров перед промежут. станциями. Ур. баланса напоров для т/п.

Участк н/п перегон между двумя соседними нефтеперекачивающими станциями.

- полн. напор на выходе из НПС в начале участка где z₁ – высот. отметка начала участка; hп - подпор на входе в НПС; Hст(Q) – дифф. напор НПС

- полн. напор на входе из НПС

z₂ – выс. отметка конца участка; hк – остат. напор в конце участка.

ур. Бернулли примет вид:

Преобразовав его, получим:

– ур. баланса напоров для уч-ка н/п. Оно служит для определения расхода перекачки Q.

В этом ур. левая часть - гидравл. хар-тика НПС, а правая часть - гидравл. хар-ка участка трубопровода.

При перекачке по схеме «из насоса в насос» конец предыдущ.перегона м/ду станциями явл. сечением всасывания следу-й ПС. Перегоны н/п м/ду послед. соед-ми ПС оказ-ся в гидравлич. отношении жестко связ-ми друг с другом (изм-е режима работы одного перегона скажется на режиме работы всего н/п)

Рассм. н/п с n нефтеперекач. станциями. Запишем систему из n ур. баланса напоров для каждого уч-ка:

z₁ – выс.отметка начала т/п; z₂ – выс. отметка конца т/п; h_п –подпор на входе в НПС; h_к – остат. напор в конце т/п; Н_ст(Q) – дифф. напор НПС

Сложив все уравнения получим:

- ур. баланса напора для всего т/п.

Левая часть - суммар. гидрав. хар-ка всех НПС, а правая часть - сумм. гидравл. хар-ка всего т/п.

С помощью системы можно опр. величину подпоров на входе в каждую НПС: . Зная величину подпора на второй НПС, можно опр. давление на входе второй НПС и давление на нагнетании второй НПС .

Cложив первые m ур-ний системы можно получить подпор перед m-ой НПС:

Зная его можно вычисл. давл. на входе m -ой НПС. и давление на нагнетат. линии m -ой НПС

Условия «согласования» работы Н/п

1)Величина подпора на любой станции должна больше величины анти кавитац. запаса работы насоса, то есть h_n1>h_кавi

2)Давление на нагнетат. линии любого насоса должно превосходить давление, опр. прочностью труб и корпуса насоса, то есть p_n1>p_прочi

4.Напорно-расходные (Q-H)- хар-ки перекач-станций. (Q-H)- хар-ки станций, оснащ. центробеж. нагн-ми. Мощность насосных агрегатов. Формулы для расчета мощности. Коэфф. полезн. действия. Послед. и паралл. соединение насосов. Расчет (Q-H)- характеристик системы последоват. и паралл.соед. насосов. Совмещ. хар=ки трубопровода и перекач. станций. Рабочая точка. Аналит. расчет совместной работы участка т-п и ПС. Расчет необх. числа перекач. станций.

На НПС устанавливается несколько насосов. Суммарная (Q-H)-хар-ка НПС – суммар. хар-ки всех насосов, включ. последоват. и параллельно, а также хар-ки станционных т/п станции.

Чаще всего, на НПС насосы включены последовательно для повышения напора.

Для перекачки нефтей исп-ют, в основном, центробежные насосы, в кот. необх-й напор создается за счет центробежной силы.

Гидравл. хар-ка центробеж. насосов представляют двухчленной зависимостью H=a-bQ²; а – нагнетание насоса при нулевой подаче, в – крутизна параболы

Гидравл. хар-ка НПС :

Нсм=Нсум(Q)-hст(Q)

Нст(Q)- суммар. хар-ка насосов, установл. на станции; hст(Q) – хар-ка станционных т/п.

Полезная мощность центробежного насоса – мощность, расходуемая на преодоление разности напора между нагнетанием и всасывание насоса.

, где Q - подача насоса; H - дифф. напор, развиваемый насосом. [Nпол]=[Дж/с]=[Вт]

Мощность, затрачиваемая насосным агрегатом , где η_нас - КПД насоса, ≈80%; η_прив - КПД привода, ≈95%;

(Q-η) хар-ка насоса: η=kQ-k₁Q²

Зави-ть КПД насоса от подачи

Насосы подбирают таким образом, чтобы рабочая подача была при максимальном КПД.

При послед. соед-ии насосов КПД опр-ся из системы , →

При парал. соед-ии насосов КПД опр. из системы:

Послед. и паралл. соединение насосов. Расчет (Q-H)- характеристик системы последоват. и паралл.соед. насосов. На НПС центробеж. насосы м/б соед. 2 способами:

1.Последоват.соединение, при кот. расходы равны, то есть , а общий напор равен сумме напоров первого и второго насосов . Если хар-ку одного насоса представить в виде , а хар-ку второго насоса в виде , то сумм-ая хар-ка этих двух насосов, соед. послед-но,

2.Паралл. соединение, при кот. общий расход равен сумме расходов первого и второго насосов, то есть , а напоры равны, то есть . Если хар-ку одного насоса представить в виде , а хар-ку второго насоса в виде , то суммарная хар-ка этих двух насосов, соед. параллельно, будет иметь вид:

1. Суммарная характеристика при последовательном соединении насосов

2. Суммарная характеристика при параллельном соединении насосов

3. Равные характеристики первого и второго насосов

Совмещ. хар=ки трубопровода и перекач. станций. Рабочая точка. Аналит. расчет совместной работы участка т-п и ПС. Расчет необх. числа перекач. станций.

Участк н/п перегон между двумя соседними нефтеперекачивающими станциями.

- полн. напор на выходе из НПС в начале участка где z₁ – высот. отметка начала участка; hп - подпор на входе в НПС; Hст(Q) – дифф. напор НПС

- полн. напор на входе из НПС

z₂ – выс. отметка конца участка; hк – остат. напор в конце участка.

ур. Бернулли примет вид:

Преобразовав его, получим:

– ур. баланса напоров для уч-ка н/п. Оно служит для определения расхода перекачки Q.

В этом ур. левая часть - гидравл. хар-тика НПС, а правая часть - гидравл. хар-ка участка трубопровода.

Совмещ. хар-ка НПС и т/п. Точка пересечения этих кривых гидравлической хар-ки т/п (А) наз. раб. точкой т/п. Величина Q* - решение ур.баланса напоров и соответ-ет расходу перекачки. Величина Н* - показ-ет значение напора на выходе з НПС в начале уч-ка.