Головной насосной станции

 

Назначение подводящих трубопроводов – обеспечить подвод нефти к насосам с достаточным для их работы напором.

Особенностями подводящих трубопроводов являются:

· работа при давлении как большим, так и меньшим атмосферного;

· наличие участков различного диаметра;

· большое количество местных сопротивлений, вклад которых в общие гидравлические потери составляет от 30 до 70 %.

Цель расчета – проверка возможности бескавитационной работы подпорных насосов.

Для выполнения расчета необходимы следующие данные:

· техническая характеристика подпорных насосов (подача, допустимый кавитационный запас, диаметр входного патрубка);

· параметры перекачиваемой нефти (плотность, вязкость, давление насыщенных паров, давление насыщения);

· технологическая схема системы подводящих трубопроводов на участке «резервуарный парк – подпорная насосная» с указанием длины и диаметра отдельных участков, всех местных сопротивлений и геодезических высот резервуаров и насосов.

Схема подводящих трубопроводов от резервуаров к подпорным насосам включает, как правило, следующие типы местных сопротивлений: выход из резервуара, компенсатор линзовый, задвижка, тройник, отвод, фильтр, конфузор.

В основу расчета положено уравнение Бернулли, составленное для двух сечений (первое – свободная поверхность нефти в резервуаре, второе – входной патрубок подпорного насоса),

,

(9.1)

где z _р, z _пн – геодезические высоты соответственно днища резервуара и оси входного патрубка насоса, м; P _а – атмосферное давление, Па; H _взл – высота взлива нефти в резервуаре, м; P _вх, v _вх – соответственно давление и средняя скорость нефти во входном патрубке насоса, Па, м/с; Σ h _τ, Σ h _м.с – суммарные потери напора соответственно на трение и на местные сопротивления в подводящих трубопроводах, м.

Решая (9.1) относительно P _вх/ρ_р g, находим

.

(9.2)

Найденная величина должна удовлетворять неравенству

,

(9.3)

где Δ h _доп.н – допустимый кавитационный запас насоса, м;

,

(9.4)

k _з – коэффициент запаса, k _з= 1,1-1,15; Δ h_t,Δ h _ν – поправки соответственно на температуру и вязкость перекачиваемой жидкости,

, ,

(9.5)

h_s – напор, соответствующий давлению насыщенных паров жидкости, м; ξ_вх – коэффициент сопротивления на входе в насос, вычисляется при 565 < Re_н ≤ 9330,

,

(9.6)

а при Re_н > 9330 принимается равным ξ_вх ≈ 1.

В общем случае коэффициенты ξ различных местных сопротивлений являются функцией числа Рейнольдса. Обработка графиков позволила получить следующие зависимости:

· для однолинзового компенсатора

;

(9.7)

· для двухлинзового компенсатора (при Re < 5·10⁵)

;

(9.8)

· для отвода 90°

;

(9.9)

· для входа в вертикальный насос двойного всасывания

(9.10)

Для вертикального насоса число Рейнольдса рассчитывается по диаметру входного патрубка в «стакан».

Если отвод выполнен под углом a, отличным от 90°, то коэффициент местного сопротивления отвода

,

(9.11)

где K _α – расчетный коэффициент,

;

(9.12)

a – угол, под которым выполнен отвод, град.

Для конических диффузоров величина коэффициента местного сопротивления зависит также от соотношения диаметров соединенных труб и угла раскрытия диффузора. Поскольку последняя величина на технологических схемах трубопроводных коммуникаций не указывается, нами были построены огибающие функции, позволяющие рассчитывать коэффициенты местных сопротивлений конических диффузоров с некоторым запасом,

(9.13)

Для конфузоров ориентировочно можно принять

,

(9.14)

где ξ_диф – коэффициент местного сопротивления диффузора при тех же условиях.

Для выхода из резервуара с хлопушкой ξ_диф = 0,92, а для полностью открытой задвижки ξ_задв = 0,15.

Для ряда местных сопротивлений из-за недостаточности изученности приходится пользоваться приближенными значениями:

· фильтр для светлых нефтепродуктов ξ_ф.с = 1,7;

· то же для темных нефтепродуктов ξ_ф.т = 2,2;

· тройник на проход ξ_тр.пр = 1,1;;

· то же с поворотом ξ_тр.пв = 1,3;;

· то же на слияние ξ_тр.с = 3,0;.