Курсовой проект - Проектирование нефтеперекачивающих станций по трассе трубопровода - файл n5.doc

приобрести
Курсовой проект - Проектирование нефтеперекачивающих станций по трассе трубопровода
скачать (1250 kb.)
Доступные файлы (11):
n2.doc39kb.11.05.2010 20:35скачать
n3.xmcd
n4.doc50kb.11.05.2010 21:12скачать
n5.doc746kb.11.05.2010 21:11скачать
n6.cdw
n7.jpg907kb.11.05.2010 12:23скачать
n8.bak
n9.xmcd
n10.doc23kb.11.05.2010 21:11скачать
n11.doc25kb.11.05.2010 21:17скачать
n12.jpg442kb.06.05.2010 21:04скачать

n5.doc

3. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

Исходные данные:

Продукт – нефть;

Годовая производительность ;

Длина магистрального нефтепровода ;
Плотность нефти при 293 К ;

Вязкость нефти при 273 К ;

Вязкость нефти при 293 К ;

Расчётная температура перекачки 275 К ;

Допустимое рабочее давление ;

Разница геодезических отметок м ;

Коэффициент неравномерности перекачки ;

Решение

    1. Расчётные значения плотности и вязкости перекачиваемой нефти

Расчётная плотность при расчётной температуре определяется по формуле:

где - плотность нефти при 293 К, ;

Найдём температурную поправку по формуле:

1.11775; ;

Следовательно плотность нефти : ;

Расчитаем кинематическую вязкость нефти по формуле Вальтера:

; где и - постоянные коэффициенты, определяемые по двум значениям вязкости и при двух температурах и ;

;

;

;


    1. Выбор насосного оборудования НПС и расчёт рабочего давления

Выбор насосного оборудования нефтеперекачивающих станций производится исходя из расчётной часовой производительности нефтепровода, определяемой по формуле:

где - годовая (массовая производительность нефтепровода, ;

- коэффициент неравномерности перекачки равный 1.05;

- число суток в течение года равный 350;

;

В соответствии с расчётной часовой производительностью выбираем насосы из справочника таблицы 1.4 и 1.5 :магистральный насос НМ 2500 -230 и подпорный насос НПВ 2500-80.

Задаваясь значениями диаметров рабочих колёс из прилоржения определим напоры , развиваемые насосами при расчётной производительности перекачки.Для этого воспользуемся уравнением напорной характеристики насоса , коэффициенты a и b приведенные в приложениях Е и Ж следовательно для магистрального насоса ;

для подпорного насоса ;

Напор магистрального и подпорного насоса составит:

м ;

м ;

По напорным характеристикам насосов вычисляем рабочее давление (МПа):



где g – ускорение свободного падения, ;

,- соответственно напоры, развиваемые подпорным и магистральным насосами при расчётной производительности нефтепровода, м;

- число работающих магистральных насосов нефтеперекачивающей станции;

- допустимое давление НПС из условия прочности корпуса насоса или допустимое давление запорной арматуры, равное 6.4 МПа

; условие выполняется Для дальнейших расчётов примем диаметр рабочего колеса магистрального насоса

мм, а для подпорного насоса мм ;

3.3 Определение диаметра и толщины стенки трубопровода

Вычисляем ориентировочное значение внутреннего диаметра, подставляя рекомендуемую ориентировочную скорость перекачки 1.4 (рис 1.7)



Ориентировочное значение внутреннего диаметра вычисляется по формуле: где - рекомендуемая ориентировочная скорость перекачки (), определяемая из графика рис. 1.7. Значение можна также определять по таблице 1.3



Значит определяем : м; для дальнейших расчётов принимаем ближайший стандартный наружный диаметр трубопровода мм .

Примем для сооружения нефтепровода спиральношовные трубы из низколегированной стали Выксунского металлургического завода, изготавливаемые по ТУ 14-3-1573-99

из горячекатанной стали марки К60 (временное сопротивление на разрыв стали МПа, коэффициент надёжности по материалу (см.приложение Г).

Коэффициент надёжности по нагрузке и надёжности по назначению

принимаются равными соответственно =1.15 и =1.

Определим расчётное сопротивление металла трубы по формуле:

; где m – коэффициент условий работы ;

- коэффициент надёжности по материалу;

- коэффициент надёжности по назначению;

МПа;

Расчётное значение толщины стенки трубопровода по формуле:

; где P- рабочее давление в трубопроводе,МПа;

- коэффициент надёжности по нагрузке;

- расчётное сопротивление металла трубы, МПа;

Значит, мм

Полученное значение округляем в большую сторону до стандартного значения и принимаем толщину стенки равной мм ;

Внутренний диаметр нефтепровода по формуле:

; определяем мм=0.706 м;


3.4 Гидравлический расчёт нефтепровода

По формуле ; где - расчётная производительность перекачки,;- внутренний диаметр,м;

Значит, ;

Режим течения нефти характеризуется числом Рейнольдса которое находится по формуле:

Следовательно, ;

По формулам и ; где - относительная шероховатость трубы; - эквивалентная шероховатость стенки трубы,зависящая от материала и способа изготовления трубы, а также её состояния. Для нефтепроводов после нескольких лет эксплуатации можна принять мм.Вычислим значения относительной шероховатости трубы и переходных чисел Рейнольдса и :

и ;

Так как , режим течения нефти является турбулентным в зоне гидравлически гладких труб.Коэффициент гидравлического сопротивления ?

определим по формуле Альтшуля для смешенного трения (табл 1.6) : ; ;


Потери напора на трение в трубопроводе по формуле Дарси-Вейсбаха:

; м;

Величина гидравлического уклона магистрали найдём из выражения:

; ;

Суммарные потери напора в трубопроводе определяются по формуле:

; где 1.02- коэффициент, учитывающий надбавку на местные сопротивления в линейной части нефтепровода;

- разность геодезических отметок, м;

- число эксплутационных участков;

- остаточный напор в конце эксплутационного участка, =30-40 м;

м;

3.5 Определение числа перекачивающих станций

Необходимое число нефтеперекачивающих станций для условий обеспечения производительности нефтепровода находим по формуле:

; ;

При округлении числа НПС в меньшую сторону n=7 гидравлическое сопротивление можно снизить прокладкой дополнительного лупинга так как напора станций недостаточно.Полагая, что диаметр лупинга и основной магистрали равны, режим течения их одинаков m=0.123 по формулам:

и найдём значения коэффициента и его длину ;

; м;

Чтобы определить правильность определения величины длины лупинга нужно построить характеристику трубопровода с лупингом и характеристику нефтеперекачивающих станций.Для этого поделим на участки: 1,2 и 3.

Сделаем гидравлический расчёт для второго участка нефтепровода, который параллельный лупингу.Длина лупинга и соответственно второго участка равны 114.306 км.
Значит, зададимся расходами Q,:500,1000,1500,2000,2500,3000
При 500 скорость =0.355 ;
Число Рейнольдcа : ; ;

Коэффициент трения : ; ;

Потери напора ; м;

И так аналогично для оставшихся расходов находим потери напора для второго участка:

При 1000 ; ; ; ; м ;

При 1500 ; ; ; ; м ;

При 2000 ; ; ; ; м ;

При 2500 ; ; ; ; м ;

При 3000 ; ; ; ; м;

Так как 2 и 3 участок с лупингом параллельные у них расходы складываются,

А потери напора одинаковые.

Далее делаем расчёт первого участка то есть основного трубопровода, его длина составляет 1135.694 км.

При 500; ; ; ; м;

При 1000 ; ; ; ; м ;

При 1500 ; ; ; ; м ;

При 2000 ; ; ; ; м ;

При 2500 ; ; ; ; м ;

При 3000 ; ; ; ; м;
Потери первого, второго и третьего участков будут равны:

При 500 ; ; ; ; м ;

При 1000 ; ; ; ; м ;

При 1500 ; ; ; ; м ;

При 2000 ; ; ; ; м ;

При 2500 ; ; ; ; м ;

При 3000 ; ; ; ; м;

Суммарные потери напора в трубопроводе определяются по формуле:

; где м;

При 500 ; ; ; ; м ;

При 1000 ; ; ; ; м ;

При 1500 ; ; ; ; м ;

При 2000 ; ; ; ; м ;

При 2500 ; ; ; ; м ;

При 3000 ; ; ; ; м;

Построим характеристику нефтеперекачивающих станций:

Так как число нефтеперекачивающих станций 7, а на каждой нефтеперекачивающей станции имеются 3 насоса то получается 21 насоса магистральных и 2 подпорных насоса.

Из MathCad задаёмся тридцатью знаачениями расхода начиная от 500 и заканчивая 3400 :

















Далее находим значения hmag и затем умножаем на 21 насоса:







Далее находим значения подпорных насосов и умножаем на два подпорных насоса:








Затем ссумируем значения 21 магистральных насосов и 2 подпорных и

получаем:




И строим характеристику трубопровода с лупингом в MathCad:



где 1-характеристика трубопровода с лупингом;

2-характеристика первого,второго и третьего участков нефтепровода ;

3-характеристика первого участка нефтепровода;

4- характеристика нефтеперекачивающих станций;

5-совместная характеристика 2 и 3 участка нефтепровода;

6- характеристика 2 участка параллельного лупингу;

Точка пересечения характеристики нефтепровода с лупингом длиной м и нефтеперекачивающих станций n=7 подтверждает правильность определения величины длины лупинга м, так как .

При округлении числа НПС в большую сторону n=8 расчитаем параметры циклической перекачки.При циклической перекачке эксплуатация нефтепровода осуществляется на двух режимах: часть планового времени ведётся на повышенном режиме с производительностью >( если на каждой НПС включено =3 магистральных насосов).Остаток времени

нефтепровод работает на пониженном режиме с производительностью <

(если на каждой НПС включено 2 магистральных насоса).

Построим совмещённую характеристику нефтепровода при циклической перекачке:



Для этого в MathCad зададимся тридцатью значениями расходов от 500 до 3400, :













Далее вычислим значения 24 напоров магистральных насосов так как количество нефтеперекачивающих станций равно 8 , а на каждой нефтеперекачивающей станции 3 насоса, следовательно вычисляем:









Далее вычисляем значения напоров 2 подпорных насосов:















Затем проссумируем значения напоров 24 насосов магистральных и 2 подпорных насосов и получаем:



Аналогично повторяем расчёт только уже на каждой нефтеперекачивающей станции уже по 2 насоса работают следовательно, найдём 16 напоров магистральных насосов:


















Далее вычисляем значения двух напоров подпорных насосов:
















Затем проссумируем значения напоров 16 насосов магистральных и 2 подпорных насосов и получаем:



Далее выполним гидравлический расчёт трубопровода постоянного диаметра и построим совмещённую характеристику нефтепровода при циклической перекачке.

Для этого в MathCad зададимся двадцатью значениями расходов, от 500 до 4300 и высчитаем скорость течения нефти,режим течения,коэффициент сопротивления,потери и суммарные потери напора в трубопроводе:

Площадь трубы равна ;

Скорость течения нефти равна:






Числа Рейнольдса равны:








Вычислим коффициенты сопротивления ?:








- смешанное трение ;
- квадратичное трение ;
- область гидравлически гладких труб;






Вычисляем потери напора:









Расчитываем суммарные потери напора в трубопроводе:













Строим совмещённую характеристику нефтепровода при циклической перекачке:


где 1- характеристика трубопровода постоянного диаметра;

2 - характеристика нефтеперекачивающих станций с тремя включёнными магистральными насосами ;

3 – характеристика нефтеперекачивающих станций с двумя включёнными насосами;

Сделав трассировку характеристик, определяем расходы и :

и ;

Так как выполняется условие <<: 1570<1884<1960 рассчитаем по формуле время работы нефтепровода на режимах, соответствующих расходам и :

; ;

Рассчитаем время работы на повышенном режиме, то есть с тремя
работающими магистральными насосами:
часов; часов;

3.6 Расстановка перекачивающих станций по трассе нефтепровода.

Согласно нормам проектирования магистральных нефтепроводов РД153-39.4-113-01 применение лупингов и вставок допускается в отдельных случаях при их технико-экономическом обосновании.За окончательный примем вариант сооружения однониточного нефтепровода с n=8 нефтеперекачивающими станциями.В этом случае расстановку станций на местности будем производить исходя из максимальной производительности нефтепровода, то есть 1960 .

Количество НПС на каждом эксплуатационном участке примем равным четырём.

Расчётное значение гидравлического уклона, соответствующее производительности =1960составит:

Скорость при 1960:

;

Число Рейнольдса при 19600:



Коэффициент трения при 1960:;

Потери напора при 1960: м;

Гидравлический уклон равен ;

Напоры , развиваемыми подпорными и магистральными насосами при подаче

Q=1960 соответственно равны:

м ;

м ;

Расчётный напор перекачивающей станции в этом случае составит:

м;

Выполним построение гидравлического треугольника.За горизонтальный катет примем отрезок ab равный l=100 км, который отложим в масштабе длин.

Вертикальный катет ac гидравлического треугольника, равный м, отложим перпендикулярно отрезку ab в масштабе высот.Гипотенуза треугольника bc соответствует положению линии гидравлического уклона в принятых масштабах построения.

Расстановка нефтеперекачивающих станций на местности показана на чертеже.

При расстановке принято, что величина подпора перед промежуточными НПС равна м, а в конце каждого эксплуатационного участка величина остаточного напора составляет м .


4. Выводы

В ходе курсовой работы я ознакомился с нормами проектирования магистральных нефтепроводов, а также применением лупингов и циклической перекачки.

Выполнил расчет магистрального нефтепровода. В соответствии с расчетной часовой производительностью нефтепровода подобрал магистральный насос НМ 2500-230 и подпорный насос НПВ 2500-80 с диаметрами раб. колес – 325мм и 540 соответственно. За окончательный принял вариант сооружения однониточного нефтепровода с n=8 нефтеперекачива-ющими станциями. Произвел расстановку станций на местности исходя из максимальной производительности нефтепровода, то есть Q2=1960 . Количество НПС на каждом эксплуатационном участке принял равным четырём исходя из количества эксплуатационных участков .


5. Литература
1. Коршак А.А., Нечваль А.М. Проэктирование и эксплуатация газонефтепроводов. – У.: Недра, 2008.-486 с.

2. Быков Л.И., Мустафин Ф.М., Рафиков С.К., Нечваль А.М., Лаврентьев А.Е. Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов. – С-П.: Недра, 2006.-805с.






3. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации