книги / Трубопроводный транспорт нефти, нефтепродуктов и газа

Рис. 3.31. Определение границы области рациональных режимов

Порядок поиска узловых точек и построения огибающей, приведенной на рис. 3.31, следующий:

1)определяется производительность перекачки QB, соответст­ вующая режиму с минимальными энергозатратами ЕУДт.п;

2)для каждого /-го режима перекачки, отвечающего условию Qj > QB, рассчитывается значение производной

d Q ) i V QB Q -Q s

и находится ее минимальное значение. Режим, соответствую­

ходов QB< Q < Qc и является следующей узловой точкой оги­

бающей линии, построенной по формуле (3.99);

3) далее новой нижней границей интервала расходов назначает­ ся значение Qc, и процедура поиска следующей узловой точ­ ки производится аналогично, начиная со второго пункта.

Таким образом, из совокупности возможных режимов рабо­ ты нефтепровода определяется ряд рациональных режимов, со­ ответствующих узловым точкам огибающей линии ABCDEF.

С увеличением числа НПС и типов применяемых роторов магистральных насосов существенно возрастает и количество возможных режимов эксплуатации нефтепровода. Поэтому по­ иск рациональных режимов целесообразно выполнять с помо­ щью ЭВМ.

Перекачка нефти по трубопроводам осуществляется цикли­ чески с производительностями, величина которых определяется плановым заданием или ограничениями на работу нефтепрово­ дов (например, необходимостью снижения давления в связи с ре­ монтом магистрали без остановки перекачки).

Порядок пользования графиком, приведенным на рис. 3.31, следующий:

1)в соответствии с плановым заданием на перекачку VnjIза вре­ мя тпл вычисляют среднюю производительность нефтепрово­ да в рассматриваемый период <2ПЛ= Упл/тпл ;

2)определяют ближайшие значения расходов, соответствующих узловым точкам огибающей линии и удовлетворяющие нера­ венству (3.101);

3)рассчитывают продолжительность работы нефтепровода в пла­ новый период с данными производительностями по формулам (3.106).

при отключении перекачивающих станций

Временное отключение какой-либо перекачивающей стан­ ции может быть вызвано перебоями в системе энергоснаб­ жения, аварией, ремонтными работами и т. п. При выходе из строя перекачивающей станции режим нефтепровода резко из­ менится.

Рассмотрим нефтепровод, состоящий из одного эксплуата­ ционного участка с я перекачивающими станциями, оборудо­ ванными однотипными насосами. Запишем уравнение баланса напоров

Ь„+-Цти,{°м- bMQ2-m) = 1,02• /• V Ô2-" +Дz +hocr, О -107) /=1

На первый взгляд (если подходить к решению задачи фор­ мально), точно также может быть найдена производительность нефтепровода Q, и после остановки одной из станций

Однако проанализируем, как изменяются напоры и подпоры НПС, оставшихся в работе.

В качестве примера рассмотрим работу нефтепровода с че­ тырьмя перекачивающими станциями. Примем для просто­ ты, что все перекачивающие станции оснащены однотипными насосами, нефтепровод состоит из одного эксплуатационного участка, перевальные точки по трассе нефтепровода отсутству­ ют (L = Lp), ограничения по напору и подпору НПС одинаковы

Рассмотрим случай, когда аварийное отключение произошло на станции НПС-4 (рис. 3.32).

Перекачивающая станция, расположенная до отключенной (НПС-3), будет работать на сдвоенный перегон, то есть протя­ женность третьего линейного участка будет равна ti4 = + И4.

Графический метод определения подпоров и напоров стан­ ций при отключении одной из них показан на рис. 3.33.

Рис. 3.32. Расчетная схема нефтепровода

насосов не изменится, то рабочая точка переместится в поло­ жение В. Производительность нефтепровода снизится до вели­ чины Q.. Подпоры на входе станций определяются величиной вертикальных отрезков между характеристиками НПС и харак­ теристикой рассматриваемого участка, а напоры — как сумма длин отрезков, изображающих подпор и собственный (диффе­ ренциальный) напор НПС:

Как видно из рис. 3.33, подпоры и напоры станций, располо­ женных до отключенной НПС, возрастают по мере удаления от начала нефтепровода. Однако это не может происходить беско­ нечно, так как имеются ограничения по допустимым напорам и подпорам.

Определим, с какой максимальной производительностью Qm3x может работать нефтепровод при отключении с-й НПС. Очевид­ но, что участок нефтепровода от (с—1)-й до (с+1)-й НПС явля­ ется лимитирующим. Поэтому, если мы обеспечим перекач­ ку с расходом Q ^ , то на остальных перегонах этот расход будет обеспечен.

Максимально возможный напор (с—1)-й НПС равен НПСтш, а минимально допустимый подпор (с+1)-й НПС — ДН . Со­ ответственно, предельно возможная величина гидравлического уклона (рис. 3.34) на перегоне с отключенной НПС равна

значение расхода на участке с отключенной НПС составит (3.111)

©

Рис. 3.34. Графическое определение наибольшего значения гидравлического уклона при отключении НПС

Зная предельный расход £?тах, нетрудно рассчитать суммар­ ные потери напора в трубопроводе Я 'и определить напоры, раз­ виваемые магистральным и подпорным насосами (hu' и hn'). Требуемое общее количество работающих магистральных насо­ сов можно найти по формуле

(3.112)

При округлении ки в большую сторону избыток напора пога­ шается дросселированием.

Врассматриваемом примере выполнению условий (3.91)

и(3.92) соответствует км= 5. Как видно из совмещенной харак­ теристики (рис. 3.33), на первой и второй НПС должно работать по два магистральных насоса, а на третьей —один. Рабочая точ­ ка в этом случае будет в положении С, производительность неф­ тепровода составит Q... Величина подпора на входе НПС-2 соот­ ветствует отрезку а'—Ь', а подпор на НПС-3 —отрезку c'—d'

Распределение подпоров и напоров НПС, соответствующих расходам Q, Q, и Q,., показано на рис. 3.35.

Рис. 3.35. Распределение подпоров и напоров при отключении НПС. Режимы (цифрами показано количество работающих магистральных насосов на НПС):

-З-З-З-З (Q);

-3-3-3-0(00;

-2-2-1-0(0..)

В случае равнинного нефтепровода достаточно отклю­ чить каждую вторую станцию. Тогда в работе будут находить­ ся НПС-1 и НПС-3. Распределение подпоров и напоров на ра­ ботающих станциях будет относительно равномерным, однако обязательно выполнение условий (3.91) и (3.92). В рассматривае­ мом случае при км= 6 потребуется дросселирование избыточно­ го напора на НПС-1 и НПС-3.

При резко пересеченном рельефе местности могут быть осложнения в связи с наличием перевальных точек по трассе трубопровода.

3.16. Нефтепроводы со сбросами и подкачками

Перекачка нефти по магистральным нефтепроводам неред­ ко сопровождается отборами (сбросами) нефти для снабже­ ния попутных потребителей. Сбросы могут быть непрерывными и периодическими. Непрерывный сброс может быть организо­ ван для обеспечения нефтью крупного потребителя, например, нефтеперерабатывающего завода. Периодические сбросы обыч­ но производятся для пополнения запасов близлежащих нефте­ баз или нефтеналивных пунктов.

В случае прохождения трассы нефтепровода вблизи нефте­ промыслов, может быть организована подкачка нефти в трубо­