Технологический расчёт магистрального нефтепровода

      Линия гидравлического уклона, проведенная  из полученной точки, приходит точно  в конечную точку трубопровода на профиле.

      Следовательно, все построения выполнены верно. 

      3.6. Расчет режимов  эксплуатации нефтепровода.

      Девять  основных станций оборудованные  основными насосами НМ 7000-210 с диаметром  ротора 430 мм, а на головной насосной станции установлены подпорные насосы НПВ 3600-90 с диаметром ротора 550 мм. Сведенья о ивелирных высотах мест расположения НС и длины обслуживаемых ими участков таковы: Zн =Z1=50 м, l₁=75,53 м, Z₂= 50  м, l₂= 50 м, Z₃= 70 м, l₃= 60 м, Z₄= 80 м, l₄= 117,735 м, Z₅= 40 м, l₅= 85,173 м, Z₆= 30 м, l₆= 73 м, Z₇= 30 м, l₇= 80 м, Z₈= 25 м, l₈= 50 м, Z₉= 20 м, l₉= 50 м, Zк = 20 м.

      h1= 238,4 – 1,54*10^-6*(0,8*7000)²= 202,3 м

      h2= 238,4 – 1,54*10^-6*(1,2*7000)²= 157,2 м

      H1= 93,7-1,4*10^-6*(0,8*3600)² = 82,1 м

      H2= 93,7-1,4*10^-6*(1,2*3600)² = 67,57 м

      Вычисляем коэффициенты напорных характеристик  насосов, при m = 0,25.

      Б* = (Q2 – Q1)*(-а + в*(Q1+Q2)) / Q^2-m₂ –Q₁^2-m

      А = Н0 + а* Q2 – в* Q²₂ + Б* Q^2-m₂

      Б*= 15,8*10^-6 ч^1,75/ м^4,25 – для НМ.

      А2 = 248,35 м – для НМ.

      Б*= 12,4*10^-6 ч^1,75/ м^4,25 - для НПВ.

      А1 = 96,1 м - для НПВ.

      Б_нм = 3600^1,75*Б*

      Б_нпв = 3600^1,75*Б*

        Б_нм = 26,43 ч^1,75/ м^4,25

        Б_нпв = 20,74 ч^1,75/ м^4,25 

      Гидравлический  уклон при единичном расходе:

      f= 1,02*b*n^m/ d^5-m

      f= 0,0024 с^1,75/ м^5,25

        Так как nн = 27:

      å А2 = 27*248,35 = 6505,45 м

      å Бнм = 27*26,43 = 713,61 м

      Q = ( аn + å А2 - DZ – Hкп / вn + f*l + å Б)^1/2-m

      Q = 1,815 м³/ч

      Re = 4*1,815/ 3,14*0,9942*0,8154*10^-4= 29040

      Так как Re < Re₁, то режим перекачки выбран верно.

      Максимально допустимый напор на выходе из насосной станции:

      Н_{ст max.}= Р_¶ / r*g; Н_{ст max.}= 6,4*10⁶/ 874,2*9,8 = 747 м,

      а допустимый кавитационный запас  на выходе в основные насосы:

      Dh_доп = а₀*(Q*3600)^0.76

      Dh_доп = 1.49*793,48 = 1182,2 м

          С учетом потерь напора в обвязке насосных станций примем:

      DН_min = 25 м

      Предположим что на каждой станции включено последовательно  по три

      основных  насоса:

      DН1 = А1 – Бнпв * Q^1.75

      DН1 = 96,1 – 20,74*2,838 = 37,23 м

      Н1 = DН1 + 3*(А2 - Б_нм * Q^1.75)

      Н1 = 37,23 + 3*(248,35 – 26,43*2,838) =557,25 м

      DН2 = А1 + 3*А2 - DZс – Q^2-m*( Б_нпв + 3*Б_нм + f*l1)

      DН2 = 96,1 +745,05-0 – 2,838*(100,03 + 0,181272) = 42,8 м

       DН2 ³ DН_min, необходимый напор в НС № 2 обеспечивается следовательно можно работать 27 основными насосами. Расположение насосов на станциях (3-3-3-3-3-3-3-2-2).

      Н2 = 42,8+3*( 248,35-26,43*2,838) = 562,7 м

      DН3 = 96,1 + 6*248,35-(70-50)-2,838*(20,7+6*26,43+0,0024*(75530+50000)) = 202,39 м

        Н3 = 202,39 +519,9 = 722,3 м

       DН4 = 96,1 + 9*248,35-30-2,838*(20,7+9*26,43+0,0024*(75530+50000+60000))=223,74 м

        Н4 =223,74+519,9= 743,64 м

       DН5 = 96,1+12*248,35+10-2,838*(20,7+12*26,43+0,0024*(185530+117735) = 62,18 м

        Н5 = 62,18 + 519,6 = 582 м

       DН6 = 96,3+15*248,35+20-2,838*(20,7+15*26,43+0,0024*(417,15+932,2512)= 11,75 м

      Н6 = 11,75+519,9=531,65 м

       DН7= 96,1+18*248,35+20-2,838*(496,44+1107,45)= 34,55 м

        Н7= 34,55+519,9=554,45 м

       DН8 = 96,1+21*248,35+25-2,838*(20,7+21*26,43+0,0024*(461438+80000))= 14,48 м

      DН8= 14,48+2*173,3=361,35 м 

DН9 = 96,1+24*248,5+30-2,838*(20,7+24*26,43+0,0024*591438)= 202,8 м 

Н9 = 202,8*346,6 = 549,4 м

Нi £ Н_{ст max.}

      Так как для всех насосных станций неравенства выполняются, то работоспособность нефтепровода обеспечивается.

      Выбираем  насос НМ 7000-210 – СТДП5000-2УХЛ4 ( N_ном = 4000 кВт ), НПВ 3600-90 – ВАОВ710L- 4У1 (N_ном = 1250 кВт).

      Q= 1,8515*3600 = 6534 м³/ч

      КПД насоса при расчетной подачи:

      h_н.мн = С0 + С1* Q+С2* Q²

       h_н.пм = С0 + С1* Q+С2* Q²

       h_н.мн = -0,0403+1,9602-0,922 = 0,997

      h_н.пм = -0,03664+0,0000045*3267-0,064*10^-8*3267= 0,82

      Мощность  на валу насоса:

      N_н.= r*g*Нн*Q / h_н h_эл h_мех

        N_н.= r*g* h_н*Q / h_н h_эл h_мех

h= 238,4-1,51*10^-6*6534² =173,9 м

Н1 = 93,7-1,4*10^-6*3267²= 78,7 м

Н2 = 78,7 м

      N_н.мн = 874,2*9,81*173,9*1,815/0,997*0,99 = 2742367 Вт

      N_н.пн = 874,2*9,81*78,7*1,815/0,82*0,99 = 1224986 Вт

      Коэффициенты  загрузки электродвигателей насосов:

      К_з.мн = N_н./ N_ном

      К_з.пн = N_н./ N_ном

      К_з.мн = 27423667/4000000 = 0,685

      К_з.пн = 1224986/1250000 = 0,97

      Берем h_ном = 0,97, находим КПД электродвигателя:

      h_эл.мн = (1+((1- h_ном)*(1+ К²_з.мн )/2*h_ном * К_з.мн ))^-1

      h_эл.пн= (1+((1- h_ном)*(1+ К²_з.пн )/2*h_ном * К_з.пн ))^-1

h_эл.мн = (1+(0,03*1,469225/1,3289))^-1=0,98

      h_эл.пн= (1+(0,03*1,9409/2*0,97*0,97))^-1= 0,96

      Мощность, потребляемая электродвигателями основного и подпорного насоса:

      N_{потр.мн} = N_н.мн / h_эл.мн = 2742367/0,98 = 2798,333 кВт

      N_{потр.пн} = N_н.пн / h_эл.пн = 1224986/ 0,96 = 1276,027 кВт

      Удельные энергозатраты на перекачку нефти:

      Е_уд. =( N_{потр.пн} + n_н * N_{потр.мн} )/ r* Q

        Е_уд. =(1276027+25*2798333)/874,2*6534 = 12,4 Вт*ч/т 

      Заключение.

        Был выполнен технологический расчет магистрального нефтепровода протяженностью 660 км, который был разбит на два параллельных нефтепровода пропускной способностью 55 млн.куб.м/год, чтобы обеспечить круглогодичную бесперебойную подачу нефти в размере 110 млн.куб.м/год.