Режим течения | λ | m | β, с2/м | |
ламинарный | 64/Re | 4,15 | ||
турбулентный | гидравлическигладкие трубы | 0,3164/Re0,25 | 0,25 | 0,0246 |
смешанное трение | 0,11. (68/Re+ )0,25 | 0,123 | 0,0802.10(0,127lg -0,627) | |
квадратичное трение | 0,11. 0,25 | 0,0826.λ |
Суммарные потери напора в трубопроводе составляют
Н = 1,02hτ + ΔZ + Nэ. hост (20)
где 1,02 – коэффициент, учитывающий надбавку на местные сопротивления в линейной части нефтепровода; ΔZ = Zк - Zн – разность геодезических отметок, м; Nэ – число эксплуатационных участков (назначается согласно протяженности эксплуатационного участка в пределах 400 – 600 км [1]); hост – остаточный напор в конце эксплуатационного участка, hост = 30 – 40 м.
Гидравлический уклон магистрали определяется как отношение потерь напора на трение hτ к расчетной длине нефтепровода Lp по формуле
. (21)
На основании уравнения баланса напоров
Nэ . hп + no . Нст = 1,02hτ + ΔZ + Nэ. hост (22)
необходимое число перекачивающих станций составит:
. (23)
Как правило, значение nо оказывается дробным, его следует округлить до ближайшего целого числа. Округление может быть произведено как в большую, так и в меньшую сторону.
При округлении числа НПС в меньшую сторону (рис. 2), то есть при n<n0 напора станций недостаточно, следовательно, для обеспечения плановой производительности Q необходимо уменьшить гидравлическое сопротивление трубопровода прокладкой дополнительного лупинга. При этом характеристика трубопровода станет более пологой и рабочая точка А1 сместится до положения А2. Длину лупинга lл можно рассчитать из соотношения:
, (24)
где (25)
При равенстве Dл = Dвн величина .
При округлении числа станций в большую сторону (n>n0) целесообразно предусмотреть вариант циклической перекачки. При циклической перекачке эксплуатация нефтепровода осуществляется на двух режимах (рис. 3): часть планового времени τ2 перекачка ведется на повышенном режиме с производительностью Q2>Q (например, если на каждой НПС включено mм магистральных насосов). Остаток времени τ1 нефтепровод работает на пониженном режиме с производительностью Q1<Q (например, если на каждой НПС включено (mм – 1) магистральных насосов).
Параметры циклической перекачки определяются из решения системы уравнений
Q1τ1+Q2τ2=Vг ; (26)
τ1+τ2=24Nр ,
где Vг – плановый (годовой) объем перекачки нефти, Vг = 24 . Np . Q; τ1, τ2 – продолжительность работы нефтепровода на первом и втором режимах.
Значения Q1 и Q2 определяются графически из совмещенной характеристики нефтепровода и НПС (рис.3) либо аналитически.
Решение системы (26) сводится к вычислению τ1 и τ2
; (27)
Рис. 2. Совмещенная характеристика нефтепровода
при округлении числа НПС в меньшую сторону:
1- характеристика трубопровода постоянного диаметра (1,02 . i . Lp + ΔZ + Nэ. hост);
2 – характеристика трубопровода с лупингом (1,02 . i . [Lp - lл . (1 - ω)] + ΔZ + Nэ. hост);
3 – характеристика нефтеперекачивающих станций (Nэ . hп + n . mм . hм).
Рис. 3. Совмещенная характеристика нефтепровода при циклической перекачке:
1 – характеристика нефтеперекачивающих станций при (mм – 1) (Nэ . hп + n . (mм - 1) . hм);
2 - характеристика нефтеперекачивающих станций при mм (Nэ . hп + n . mм . hм);
3 – характеристика трубопровода постоянного диаметра 1,02hτ + ΔZ + Nэ. hост.