Файл: 1 Определение оптимальных параметров магистрального нефтепровода 4.docx

После пересчёта характеристик основных нефтяных насосов серии НМ с воды на вязкую нефть следует рассчитать минимально-допустимое давление (подпор) на входе в первый из числа последовательно включаемых магистральных насосов насосно-перекачивающих станций (НПС). Особенно важен данный расчёт для насосных станций, осуществляющих перекачку по системе "из насоса в насос", когда необходимый подпор на входе в очередную промежуточную НПС (ПНПС) эксплуатационного участка создается за счёт остаточного напора от предыдущей НПС.

Для нормальной (безкавитационной) работы основного насоса необходимо,

чтобы минимальный подпор на входе в него

превышал бы напор

, соответствующий давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости

, на величину, равную разности допустимого кавитационного запаса

и скоростного напора на входе в насос

или

где

– минимальное давление на входе в насос, Па;

– давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости при температуре перекачки;

– допустимый кавитационный запас, м;

– скоростной напор на входе в насос, м, определяемый по формуле

где

скорость жидкости во всасывающем патрубке основного насоса, м/с, определяемая по формуле

Тогда скоростной напор на входе в насос будет равен

Определяем давление насыщенных паров перекачиваемой нефти по формуле

где

– температура начала кипения нефти, К.

Определяем допустимый кавитационный запас насоса при перекачке нефти по формуле

где

– допустимый кавитационный запас основного насоса при работе на воде в номинальном режиме, м;

– коэффициент запаса,

= 1,1 … 1,15;

– поправка на температуру и вязкость, определяем по формулам

где

– напор, соответствующий давлению насыщенных паров перекачиваемой жидкости, м, определяем по формуле

Тогда

где

– коэффициент местного сопротивления на входе в основной насос, вычисляемый по формуле

Для основного насоса число Рейнольдса на входе в насос

рассчитываются по диаметру всасывающего патрубка насоса

Тогда коэффициент местного сопротивления при входе в основной насос

будет равен

Следовательно, допустимый кавитационный запас насоса при перекачке

нефти по формуле (47) будет равен

Определяем минимальный подпор на входе в первый по счету основной

магистральный насос НПС и соответствующее ему давление

Определим рабочее давление на выходе из НПС по формуле

где

– допустимое давление, определяемое из условия прочности запорной арматуры.

.

Условие (54) выполняется.

2 Расчет на прочность и устойчивость магистрального нефтепровода

Данный расчет ведем согласно [2].

Для предотвращения недопустимых пластических деформаций подземных трубопроводов проверку необходимо производить по условиям

где

– максимальные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий, МПа определяем по формуле

где

–коэффициент Пуассона,

– для стали;

– расчётный температурный перепад,

– коэффициент линейного расширения металла,

, 1/

;

–модуль Юнга),

МПа;

– минимальный радиус упругого изгиба,

[4, табл. 1.7]

Определим значения расчетных температурных перепадов. Для района прокладки нефтепровода, согласно СП 20.13330.20011, нормативные значения изменений средних температур по сечению элемента в теплое и холодное время года соответственно определяем по формулам

где

– значение изменения средних температур по сечению элемента в теплое и холодное время года;

– начальные температуры в теплое и холодное время года

где

– средние суточные температуры наружного воздуха в теплое и

холодное время года, определяем по формуле

где

– многолетние среднемесячные температуры воздуха в июле и январе [5, прил.ж];

– отклонения средних суточных температур от средних месячных,
[5, прил.ж].

Начальные температуры, соответствующие замыканию конструкции или ее части в законченную систему в теплое и холодное время, определяем по формулам

Тогда нормативные значения изменения средних температур по сечению элемента в теплое и холодное время года по формулам (58) и (59) составят

B календарном сроке замыкания конструкций начальная температура предусмотрена не ниже -20°С. В связи с эти пересчитываем значения средних температур по сечению элемента