Совместная работа насосных станций и линейной части

Цель: определение изменения рабочей точки системы «трубопровод – насосные станции (НС)» при снижении эффективности работы линейной части

Исходные данные:

1. Раскладка труб на исследуемом участке (по ведомости раскладки труб).

2. Температура, вязкость и плотность нефти на исследуемый период. Средние значения величин (по данным лабораторных анализов). Давление упругости её паров.

3. Производительность, начальные и конечные давления на участке в исследуемый период (по диспетчерским данным при стабильном режиме в течение не менее двух суток), количество работающих насосов.

4. Паспортные и технические характеристики насосно-силовых агрегатов (основных и подпорных).

Алгоритм решения задачи.

1. Определить эквивалентный диаметр участка по ф.(4.35), (4.36) и Dz.

2. Определить средне-расчётные величины вязкости, плотности нефти и давление упругости её паров.

3. Для интересуемого диапазона расходов определить режим течения нефти по ф.(4.8.), (4.10).

4. Для каждого значения расхода определить полные потери напора по ф.ф.(4.1), (4.2), (4.3), (4.6), (4.15), (4.16).

5. По ф.ф.(4.42), (4.43), (4.45) определить коэффициент эффективности для исследуемого режима.

6. Пересчитать потери напора на расчётном участке, введя в ф.(4.15) сомножитель .

7. Построить полученные характеристики участков в осях Q-H.

8. Проверить изменение паспортных характеристик насосов при перекачке нефти с исследуемыми свойствами. Для этого при номинальном значении подачи Q₀ по известному диаметру рабочего колеса D₂ и ширине его лопаток на выходе в₂ рассчитывают число Рейнольдса для насоса

; (4.89)

При Re > 7·10³ коэффициенты пересчёта по расходу и напору равны единице, Re_Н > 5·10⁴ коэффициент пересчёта по КПД равен единице. При числах Re_Н менее указанных – коэффициенты пересчёта определяются по графику (рис. 4.2, 4.3) и паспортные характеристики насоса пересчитываются.

9. Построить суммарные характеристики НС с учётом количества работающих насосов и схемы их соединения (при последовательном соединении суммируются напоры при одинаковых значениях расхода, а при параллельном соединении суммируются расходы при одинаковых значениях напоров).

10. Выполнить анализ полученных рабочих точек системы.

11. Для аналитического расчёта координат рабочей точки по ф.(4.22) необходимо учесть коэффициент эффективности работы линейной части и определить численные значения коэффициентов а и в с характеристики НС для ф.(4.20). Для определения коэффициентов а и в одного насоса снимают не менее двух пар координат с рабочей характеристики насоса в её рабочей зоне. Используя зависимость ф.(4.20) определяют численные значения коэффициентов а и в. Величину h_П в ф.(4.22) можно включить в суммарную характеристику НПС, а значение h_К принимается в зависимости от назначения. Если напор передаётся, то h_К равна передаваемому напору. Если требуется обеспечить бескавитационный режим работы h_К = h, где h определяют по ф.(4.29). Если перекачка ведется в резервуарный парк, то h_К = 20÷40 м.

Пример. Общие сведения: нефтепровод Тюмень-Юргамыш, участок НПС «Тюмень» – НПС «Исетск», нефть Шаимской группы месторождений.

Основное оборудование: 4 насосных агрегата типа НМ 1250-260, в том числе 2 агрегата со сменным ротором на 900 м³/ч с D₂ = 418 мм и 2 агрегата с основным ротором и D₂ = 440 мм и 2 подпорных агрегата типа 14 НДсН.

Исходные данные:

1. Раскладка труб на участке:

- основная нитка Æ530 8 длиной 6,989 км

Æ530 7,5 длиной 96,384 км

- переходы: основная нитка Æ530 8 длиной 4,657 км

Æ530 7,5 длиной 4,302 км

дополнительная нитка Æ530 8 длиной 1,522 км

Æ530 7,5 длиной 7,437 км

- перепад геодезических отметок Dz = z₂ – z₁ = 123,5 – 76 = 47,5 м.

- длина участка 112,332 км

2. Свойства нефти даны в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Свойства нефти

Показатель	Месяцы года
	Температура, Кинематическая вязкость, Плотность,	4,3   20,68	4,4   19,9	4,0   20,94	4,7   19,27	7,7   15,14	12,1   12,09	15,4   10,54 841,1	15,9   11,12	13,1   10,93	10,3   12,6	6,6   14,89	4,3   16,6 849,5
	Давление упругости паров нефти PS = 66 кПа

3. Диспетчерские данные (среднемесячные при стабильных режимах работы) – производительность Q; давление в начале участка P₁, в конце участка – P₂; число работающих основных агрегатов k и диаметр рабочих колес D₂ (при одном рабочем подпорном насосе во всех режимах сведены в табл. 4.2).

Таблица 4.2

Диспетчерские данные при стабильных режимах работы

4. Рабочие характеристики насосов даны на рис. 4.4, 4.6, 4.7.

Решение задачи:

1. Определяем эквивалентный диаметр участка (для зоны смешанного трения турбулентного режима, m = 0,123)

а) эквивалентный диаметр для двухниточных переходов, длина перехода (4,657 + 4,302) = 8,959 км

б) эквивалентный диаметр участка

2. Смотри табл. 4.1.

3. Задаёмся значениями расхода от 0,18 до 0,25 м³/с с шагом 0,01 м³/с. Эквивалентная шероховатость труб принимаем 0,2 мм. Выполним расчёты для первого месяца года

;

;

;

.

Т.к. режим турбулентный, зона Блазиуса (m = 0,25; = 0,0246); зона смешанного трения (m = 0,123; )

Расчёты для остальных значений расхода сведены в табл. 4.3.

4. м;

м.

Остальные расчёты сведены в табл. 4.3.

5. м/мк.

Для этого же режима

м/мк;

.

6. м.

Остальные расчёты сведены в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Результаты расчёта

Q,	0,18	0,19	0,20	0,21	0,22	0,23	0,24	0,25
	2,12	2,24	2,36	2,48	2,59	2,72	2,84	2,95
m	0,25	0,25	0,25	0,25	0,25	0,123	0,123	0,123
,	0,0246	6,9718·10-3
, м	256,4	277,1	298,7	321,03	344,2	370,0	396,7	424,5
, м	267,4	289,2	311,9	335,45	359,9	386,9	415,1	444,4

7. Построение характеристик Q-H участка при Е = 1 и Е = 0,95 выполнено на графике (см. рис. 4.5).

8. Для основного рабочего насоса D₂ = 440 мм, в₂ = 26 мм, Q₀ = 1250 м₃/ч, по ф.(4.89)

Т.к. , то все коэффициенты пересчёта равны единице (см. рис. 4.2 и 4.3) и паспортные характеристики насоса не изменяются.

9. Для построения суммарной характеристики НС определим напор, развиваемый насосом при различных расходах (из табл. 4.3) по рабочей характеристике насоса на рис. 4.4, 4.6, 4.7. Зная по режиму работы для исследуемого периода (табл. 4.2), что в работе последовательно включены два основных насоса с D₂ = 440 мм и D₂ = 418 мм и один подпорный, просуммируем напоры при одном и том же значении расхода. Данные расчётов сведем в табл. 4.4 и используем для построения графиков на рис. 4.5.

Таблица 4.4