Технологический расчёт магистрального нефтепровода (2)

метки: Нефтепровод, Расчет, Гидравлический, Коэффициент, Стенка, Жидкость, Характеристика, Неравномерность

Магистральный трубопроводный транспорт является важнейшей составляющей топливно-энергетического комплекса России. В стране создана разветвленная сеть магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и газопроводов, которые проходят по территории большинства субъектов Российской Федерации.

За последние годы резко возросла роль трубопроводного транспорта в российской экономике. Это связано с рядом факторов: увеличение налоговых поступлений в бюджеты различных уровней вследствие роста объемов транспорта нефти, создание новых рабочих мест, развитие экономики регионов и т.д.

Системы трубопроводного транспорта являются эффективным инструментом реализации государственной политики, позволяющим государству регулировать поставки нефтепродуктов на внутренний и внешний рынки.

Трубопроводный транспорт активно влияет на формирование и развитие ТЭК страны и отдельных регионов, являясь его неотъемлемой частью, и обеспечивает:

• перекачку добытых и переработанных энергоресурсов;
• выполняет функцию распределительной системы комплекса;
• транспортировку энергоресурсов на экспорт в страны ближнего и дальнего зарубежья.

К трубопроводному транспорту относятся магистральные нефте- и газопроводы, а также продуктопроводы. Значимость трубопроводного транспорта для Российской Федерации определяется значительной удаленностью основных месторождений нефти и газа от потребителей, а также высокой долей нефти, нефтепродуктов и газа в экспортном балансе России.

Целью моей курсовой является технологический расчет магистрального нефтепровода. Исходные данные следующие:

• пропускная способность – 75 млн.м³ /год;
• происхождение нефти – Кыдыланьи;
• температура грунта на глубине заложения трубопровода – 7⁰ С;
• материал труб – малоперлитная сталь;
• протяженность трассы – 820км.

Необходимо рассчитать основные параметры нефти, провести механический расчет, гидравлический, определить расчетную длину нефтепровода, подобрать основные и подпорные насосы, определить число НПС и расставить их по трассе, построить основные характеристики нефтепровода и насосных в зависимости от различных режимов работы.

Транспортировка нефти по нефтепроводу в экологическом аспекте

... нефтепроводов и предупреждение отказов, аварий. Естественное старение магистральных нефтепроводов и в связи с этим значительное повышение требований к их экологической безопасности - характерные особенности условий работы трубопроводного транспорта нефти. Эти моменты и определяют основные ...

1. Основные параметры перекачиваемой нефти.

В зависимости от пропускной способности в нормах технологического проектирования даются значения диаметра трубопровода и давления на нефтеперекачивающих станциях.

Производительность 75 млн.т./год, исходя из норм технологического проектирования диаметр (наружный) 1220 мм, а рабочее давление 5,1-5,5мПа.

Расчетная температура:

Свойства перекачиваемой жидкости зависят от её температуры. Она может изменяться со временем и быть разной в разных точках трубопровода. Расчётная температура определяется по формуле:

• температура грунта на глубине заложения нефтепровода для участка длиной .

В данной курсовой работе для упрощения расчётов, температура жидкости принимается постоянной и равной температуре окружающего грунта (по заданию ).

Плотность:

, где ξ – температурная поправка,

;

• Т=7°С=280К – исходные данные;

ρ=864,1кг/м ³ , при Т=293К (Приложение 1);

ξ= 1,825-0,001317*864,1=0,801,

ρ _т =864,1-0,801(280-293)= 853,687кг/м³ .

Вязкость:

ν ₀ -кинематическая вязкость при Т₀ , ν₀ =5,87сСт (мм² /с);

• показатель крутизны вискограммы:

cСт.

2. Основные параметры нефтепровода.

Расчетная пропускная способность должна определяться по формуле:

млн.т./г

где G _Г – заданный объем перекачки для соответствующего этапа развития нефтепровода, млн.т/г (определяется в техническом задании на проектирование),

k _н – коэффициент неравномерности перекачки.

Значение коэффициента неравномерности перекачки принимается в пределах от 1,00 до 1,05, исходя из особенностей эксплуатации нефтепровода и определяется в техническом задании на проектирование. Если оно не указанно, то значение коэффициента неравномерности перекачки принимаются, исходя из особенностей нефтепровода:

• для нефтепровода, идущего параллельно с другими нефтепроводами и образующими систему — 1,05;
• для однониточного нефтепровода, по которому нефть подается к нефтеперерабатывающему заводу, а также для однониточного нефтепровода, соединяющего существующие нефтепроводы — 1,07;

• для однониточного нефтепровода, подающего нефть от пунктов добычи к системе нефтепроводов — 1,10.

Находим расчетную производительность нефтепровода:

При определении часовой производительности режим работы магистральных нефтепроводов должен приниматься непрерывным, круглосуточным. Расчетное время работы магистрального нефтепровода (фонд рабочего времени) с учетом остановок на регламентные и аварийно-восстановительные работы должно приниматься равным 8400 часов или 350 дней в году.

Расчётная секундная пропускная способность, необходимая нам для определения скорости потока:

м ³ /с.

3. Механический расчет.

Пользуясь исходными данными и таблицей 1, выбираем диаметр трубопровода 1220 мм.

Таблица 1

Наружный диаметр и толщина стенки, мм	Рабочее давление, МПа	Пропускная способность, млн.т/год
630 (5-12)	5,2-6,2	10-12
720 (6-14)	5-6	14-18
820 (7-16)	4,8-5,8	22-26
920 (8-16)	4,6-5,6	32-36
1020 (9-18)	4,6-5,6	42-50
1220 (11-20)	4,4-5,4	70-78

Определяем скорость движения нефти в трубопроводе по формуле:

м/с.

В соответствии с найденной производительностью выбираем насосы для оснащения насосных станций: основной — НМ 10000-210 со сменным ротором на 12500 и 2 подпорных насоса, подключенных параллельно для обеспечения требуемой пропускной способности : НПВ 5000-120

Насос	Номинальный режим					Масса, кГ
	Подача, м 3 /ч	Напор, м	Частота вращения, об/мин	Дополнительный кавитационный запас, м	КПД, %
НМ 10000-210	12500	210	3000	87	87	9759
НПВ 5000-120	5000	120	1500	5,0	85	16700

Насос	Коэффициенты в формуле			Коэффициенты в формуле		Коэффициенты в формуле			n s
	H 0 , м	a, ч/м 2	10 -6 *b, ч2 /м5	a 0 , м	b 0	10 2 *c0	10 4 *c1 , ч/м3	10 8 *c2 , ч2 /м6
НМ 10000-210	360,5	—	0,93	1,63*10 -5	1,62	18,0	1,4	-0,65	262
	291,8	—	0,86	1,64*10 -5	1,62	14,6	1,4	-0,68	234
	263,1	—	0,83	1,63*10 -5	1,62	14,6	1,4	-0,68	263
НПВ 5000-120	151,3	—	1,3	5	—	22,4	0,026	-0,027	126
	132,7	—	0,099	5	—	22,4	0,026	-0,027	139

Напор насоса при расчетной часовой подаче в соответствии с формулой представляет:

115,81м;

172,46м.

Полагая, что число насосов m =3, по формуле рассчитываем рабочее давление на выходе головной насосной станции:

Запорная арматура на нефтепроводах рассчитана на давление P _д =5,5 МПа. Поэтому условие P≤P_д выполняется.

Пологая, что нефтепровод строиться из труб Челябинского трубного завода (ТУ 14-3Р-03-94) по табл находим:

Рабочее давление, МПа	Наружный диаметр, мм	Номинальная толщина стенки, мм	Характеристики материала труб			Коэффициент надежности по металлу, К 1	Поставщик труб, № технических условий
			Марка стали	σ вр, МПа	σ т, МПа
5,4 … 7,4	1220	10; 11; 12; 13; 14; 15; 16	08ГБЮ	510	350	1,4	ЧТЗ ТУ-14-2Р-03-94

т.к D _н =1200мм, то k_н =1,05, а поскольку Трубопровод II категории, то m₀ =0,75.

Вычисляем расчетное сопротивление металла труб:

Расчетная толщина стенки нефтепровода:

Округляем найденное значение до ближайшего большего стандартного значения δ _н =14 мм.

Внутренний диаметр нефтепровода определяем по формуле:

мм.

4. Гидравлический расчет нефтепровода.

Гидравлическими расчетами определяются рабочее давление на перекачивающей станции с учетом гидравлических потерь, разности геодезических отметок, а также характеристики насосных агрегатов.

Гидравлические расчеты производятся, исходя из пропускной способности нефтепровода, расчетных, физических характеристик перекачиваемой жидкости и расчетного диаметра.

Число Рейнольдса будет:

, т.е режим течения нефти турбулентный.

Относительная шероховатость труб при k _э =0,2мм:

Первое переходное число Рейнольдса:

Второе переходное число Рейнольдса:.

Так как , имеет место зона смешанного трения и коэффициент гидравлического сопротивления рассчитывается по формуле Альтшуля.

Гидравлический уклон в нефтепроводе :

• Так как L>600км, то N _э =2. Вычисляем полные потери в трубопроводе (Полагаем Н_кп =30м) Давление на входе в конечный пункт определяет заказчик, в зависимости от потребности предприятия, являющегося конечным потребителем и оборудования, находящегося у него в распоряжении. Так как оно не было дано в задании, считаем верным любое значение больше 100 кПа.