Определение числа НПС и их расстановка по трассе

Необходимое для обеспечения заданной пропускной способности нефтепровода число НПС определяется из уравнения балансов между полными потерями напора в трубопроводе и напором развиваемым насосами НПС. Для эксплуатационного участка оно может быть записано следующим образом

, (4.18)

где h_н – начальный напор в участке (напор развиваемый подпорными насосами); n₀ – теоретическое число НПС; H_ст= kH_n-h_ст – напор развиваемый НПС; k – количество рабочих магистральных насосов на, НПС; H_n – напор развиваемый одним насосом; h_ст=15¸20м – внутристанционные потери напора; h_к=20¸40м – остаточный напор в конце участка.

Из (4.18) теоретическое число НПС будет равно

. (4.19)

Практически всегда n₀ будет получаться в виде неправильной дроби и возникает необходимость округления числа НПС.

При округлении в большую сторону суммарный напор всех НПС будет превышать необходимый для обеспечения заданной пропускной способности. Если характеристику НПС представить аналитически

, (4.20)

где а и b – коэффициенты позволяющие описать характеристику НПС, то уравнение баланса напоров можно записать в следующем виде

. (4.21)

В этом случае

Если повышение пропускной способности не желательно, напор развиваемый всеми НПС необходимо снизить на величину

. (4.23)

Это возможно выполнить заменой рабочих колес на части насосов или обточкой рабочих колес. Во избежание снижения к.п.д. насосов обточка не должна превышать 10%.

Если суммарный напор НПС не снизить, то величина DH будет потеряна не дросселирование.

При округлении в меньшую сторону (n < n₀) пропускная способность нефтепровода снизится. Для повышения ее до заданного уровня используют прокладку лупинга для снижения потерь напора в трубопроводе на величину

, (4.24)

где i – гидравлический уклон нефтепровода, представляющий собой потерю напора на трение на единице длины нефтепровода

; (4.25)

i_л – гидравлический уклон лупингованного участка

. (4.26)

При одинаковых диаметрах лупинга и магистрали

, (4.27)

w = 0,296 – для зоны Блазиуса, w = 0,272 – для зоны смешанного трения.

Принятые НПС надо расставить по трассе МН таким образом, чтобы давление за НПС не превышало допустимого по прочности трубопровода или насоса, а на входе в НПС не было меньше допустимого гарантирующего бескавитационный режим работы насосов.

, (4.28)

, (4.29)

где h – напор на входе в НПС; P_¶ – допустимое давление труб МН; Dh_¶ – допустимый кавитационный запас насоса; P_s – давление насыщения нефти, Па; P_a – атмосферное давление, Па; h_вст – потери напора в трубопроводах от магистрали до входа в первый работающий насос

м. (4.30)

Для горизонтального нефтепровода давление в любой точке участка может быть определено следующим образом

,

где P₀ – давление в любой точке гидравлического участка нефтепровода, Па; P₁ – давление на выходе НПС, Па; x – расстояние от начала участка, м

Таким образом в горизонтальном газопроводе давление снижается равномерно по длине участка.

Линия показывающая изменение давление по длине нефтепровода получила название линии гидравлических уклонов. Из (4.31) видим, что гидравлический уклон геометрически является тангенсом угла наклона линии гидравлических уклонов по отношению к горизонтальной линии трубопровода.

Для реального трубопровода изменение давления по длине участка будет зависеть от Dz

, (4.32)

где P – давление в любой точке участка реального МН, Па; – разность геодезических отметок участка, м.

Разность геодезических отметок может значительно повлиять на распределение давления по длине участка. Для облегчения задачи определения положения НПС используется графический метод их расстановки. Для этого на сжатом профиле трассы, начиная с головной НПС, по вертикали от отметки трассы откладывают, с учетом вертикального масштаба, напор на выходе НПС. Из полученной точки строят линию гидравлических уклонов. Расстояние между профилем трассы и линией гидравлически уклонов дает напор в любой точке участка. Выбрав точку трассы, где напор равняется желаемому напору на входе в НПС, принимают ее за место возможной установки очередной НПС. Далее анализируют возможность и целесообразность сооружения НПС в выбранном месте. Место строительства может быть сдвинуто влево до максимального значения давления на входе НПС. Из (4.28)

. (4.33)

Вправо НПС может быть сдвинута до выполнения условия

. (4.34)

Если желаемое место строительства НПС выходит за пределы этих границ, то это может быть реализовано используя прокладку лупинга и изменение диаметра рабочих колес насосов.