Расчет магистрального трубопровода

Расчет трубопровода ведется в следующей последовательности: по пропускной способности и вязкости определяют диаметр трубопровода и режим течения жидкости (параметр Рейноль-дса), от которого зависит коэффициент гидравлического сопротивления; затем находят потерю напора и гидравлический уклон как основного трубопровода, так и лупинга (ответвления трубопровода) или вставки. По профилю трассы определяют расчетную ее длину до перевальной точки и соответствующую разность геодезических отметок. Пользуясь этими данными, определяют число насосных станций.

Под пропускной способностью магистрального трубопровода понимается максимальное количество нефти или нефтепродукта, которое может быть перекачано по трубопроводу за год при экономически оптимальном использовании принятых расчетных параметров и установившемся режиме.

Расчетная подача нефти и нефтепродуктов по магистральному нефтепроводу или нефтепродуктопроводу, исходя из условия равномерной перекачки в течение года, равна отношению годовой пропускной способности к числу рабочих дней в году с учетом остановки на ремонт (350 дней или 8400 ч в году). Расчетная часовая подача (в м³/ч) определяется по формуле

где G — годовая пропускная способность трубопровода, т/год;. 350 —число рабочих дней трубопровода за год; ρ — плотность нефти или нефтепродукта, т/м³.

Диаметр трубопровода (в м) определяют при заданной пропускной способности трубопровода и принятой скорости течения жидкости (1,5—2,5 м/с) по формул

Здесь g — пропускная способность, м³/с; ^υ ~ скорость течения жидкости, м/с.

Рассчитанные размеры диаметра трубы округляют до ближайшего диаметра по ГОСТ. Толщина стенки трубы определяется механическим расчетом.

В некоторых случаях возникает необходимость увеличения: пропускной способности действующих трубопроводов для перекачки нефти и нефтепродуктов. Известны несколько методов: прокладка параллельно основной магистрали дополнительного участка трубопровода (лупинга, вставши), т. е. участка трубопровода увеличенного диаметра; увеличение числа насосных станций или комбинированный метод (увеличение числа насосных станций с одновременной укладкой лупингов).

Увеличение пропускной способности путем установки дополнительных насосных агрегатов в существующих насосных станциях обычно не практикуется потому, что с увеличением числа параллельно работающих насосов возрастают потери напора, в результате чего может существенно повыситься давление в трубопроводе. Редко практикуется метод установки вставок, так как в этом случае требуется полная остановка трубопровода на период врезки вставки.

Наиболее целесообразный метод увеличения пропускной способности трубопровода выбирают, исходя из особенностей данного трубопровода и технико-экономического сравнения возможных вариантов.

В ряде случаев, когда требуется транспортировать по одному трубопроводу несколько видов нефтепродуктов а сооружать для каждого вида самостоятельный трубопровод нецелесообразно, применяют метод последовательной перекачки. Этот метод состоит в том, что по одному трубопроводу перекачивают последовательно несколько видов нефтепродуктов. с соблюдением условия их минимального смешивания в трубопроводе. В этом случае стремятся по возможности транспорти- ровать нефтепродукты с близкими физико-химическими характеристиками. Так, по одному трубопроводу целесообразно перекачивать светлые нефтепродукты — такие, как бензин, керосин, и менее желательно последовательно перекачивать светлые и темные нефтепродукты, например бензин и мазут. Перекачиваемые продукты поступают в трубопровод на головной станции из разных резервуаров и принимаются на конечном пункте отдельно друг от друга.

Механизм смесеобразования заключается в том, что в процессе движения жидкостный клин позади идущего продукта вдвигается в продукт, идущий спереди, и в результате конвективной диффузии и пульсации потока (за счет разных скоростей потока по сечению трубопровода — у стенок меньше, чем вблизи ■его оси) происходит перемешивание жидкостей в зоне контакта.

Для уменьшения объема смеси в практике эксплуатации применяют мероприятия, которые могут быть разделены на две группы: 1) изменение режима перекачки; 2) применение различных разделителей между двумя перекачиваемыми нефтепродуктами.

Последовательную перекачку нефтепродуктов следует осуществлять с максимальной скоростью, так как в этом случае достигается высокая степень турбулентности, при которой получаются наименьшие объемы смеси (за счет малой диффузии). Кроме того, близкие по свойствам нефтепродукты рекомендуется объединять в крупные партии. В этом случае доля смеси в общем объеме перекачиваемых нефтепродуктов будет тем меньше, чем больше объем партии.

Наиболее распространена последовательная перекачка неф-тей и нефтепродуктов с применением разделителей, при этом для их пуска и приема на станциях предусматриваются соответствующие устройства. Различают два вида разделителей — жидкостные и механические. Под жидкостным разделителем понимается жидкостная пробка из другой жидкости, закачиваемая между двумя последовательно перекачиваемыми жидкостями. Например, в качестве жидкостной пробки при последовательной перекачке бензина и дизельного топлива используют керосин или смесь перекачиваемых жидкостей. К механическим разделителям относятся различные механические устройства (поршни, шары), запускаемые в полость трубопровода в зону контакта двух нефтепродуктов. Разделители, оказавшись в потоке жидкости, уменьшают конвективное их перемешивание и распространение смеси в потоке. Наиболее распространены износостойкие шаровые разделители, представляющие собой резиновые толстостенные полые шары, заполняемые водой или антифризом (зимой). Необходимый контакт разделителя с внутренней поверхностью трубопровода обеспечивается упругими свойствами материала, из которого изготовлен разделитель, а также избыточным давлением и объемом рабочей жидкости в разделителе. Когда при последовательной перекачке нефтепродуктов применение одного механического разделителя оказывается недостаточным, запускают несколько разделителей.

Запуск нескольких эластичных шаров-разделителей осуществляется специальными устройствами.

Партию шаров помещают в камеру 3, заканчивающуюся затвором 1 и имеющую сигнальное устройство 2 (рис. 118). Для последовательного ввода шаровых разделителей в трубопровод, в камере запуска установлен отсекающий механизм 4. На обводной линии 5 установлен сигнализатор 6 прохождения смеси и на основном трубопроводе линейный сигнализатор 7, фиксирующий прохождение разделителей. Жидкость из камер запуска и приема разделителей откачивают насосом S в резервуар 9.