Проектирование магистральных нефтепроводов
Определение оптимальных режимов работы и параметров циклической перекачки. Анализ расчетных свойств нефти, насосно-силового оборудования. Оценка влияния рельефа и ограничений по давлению на режим перекачки. Методика и примеры технологического расчета.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | практическая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.05.2015 |
| Размер файла | 511,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ
1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
1.1 РАСЧЕТНЫЕ СВОЙСТВА НЕФТИ
1.2 НАСОСНО-СИЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
1.3 ВЛИЯНИЕ РЕЛЬЕФА И ОГРАНИЧЕНИЙ ПО ДАВЛЕНИЮ НА РЕЖИМ ПЕРЕКАЧКИ
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
2.1 МЕТОДИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАСЧЕТА
2.2 ПРИМЕРЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ
3. ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ
3.1 ПОСТРОЕНИЕ ГРАНИЦЫ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ
3.2 ПРИМЕР РАСЧЕТА
3.3 ВЫБОР РЕЖИМА ЦИКЛИЧЕСКОЙ ПЕРЕКАЧКИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ЗАДАНИЕ
Определить оптимальные режимы работы МН и параметры циклической перекачки для обеспечения суточной производительности Gсут для нефти с расчетной температурой Тср. При этом должны выполняться условия по давлению на входе и выходе НПС, а ткаже отсутствовать самотечные участки между НПС (допускается присутствие самотечного участка между НПС-3 и КП). Профиль МН приведен в таблице 2, а его технологические параметры в таблице 3.
Исходные данные
|
Tсp, °С |
с20, кг/м3 |
н20, сСт |
н50, сСт |
Tнк, °С |
Gсут, тыс.т/сут |
|
|
6,0 |
865 |
5,52 |
3,88 |
79 |
7,0 |
|
Расстояние от начала МН, км |
||||||||||||||
|
0 |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
140 |
160 |
180 |
200 |
220 |
240 |
||
|
Z |
60 |
93,7 |
171,6 |
161,5 |
185,2 |
134,5 |
140 |
160 |
161,5 |
86,2 |
89,5 |
187,2 |
178,7 |
|
|
260 |
280 |
300 |
320 |
340 |
360 |
380 |
400 |
420 |
440 |
460 |
480 |
|||
|
Z |
161,5 |
89,5 |
61,5 |
93,7 |
171,6 |
161,5 |
185,2 |
134,5 |
140 |
160 |
160 |
158,9 |
|
Тип насоса/электродвигателя |
Dвн, мм |
НПС-1 |
|||||
|
подпорных |
основных |
Диаметры колёс, мм |
l, км |
Pвх, МПа |
Pвых, МПа |
||
|
НПВ1250-60 BAOB-500М-4У1 |
НМ1250-260 СТДП1250-2УХЛ4 |
400 |
Подп. 525 460х3(1,0) 450х1(1,0 обточ.) |
0 |
- |
5,3 |
|
НПС-2 |
НПС-3 |
КП |
||||||||
|
Диаметры колёс, мм |
l, км |
Pвх, МПа |
Pвых, МПа |
Диаметры колёс, мм |
l, км |
Pвх, МПа |
Pвых, МПа |
l, км |
Pк, МПа |
|
|
450х1(1,0 обточ.) 418х3(0,7) |
160 |
0,2 |
5,2 |
418х4(0,7) |
320 |
0,2 |
5,0 |
480 |
0,3 |
Рис. 1. Профиль трассы нефтепровода
1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
1.1 РАСЧЕТНЫЕ СВОЙСТВА НЕФТИ
Расчетная плотность нефти при температуре tср :
(1.1)
где - температурная поправка, кг/(м3•К).
=1,825 - 0,001315293
где 293 - плотность нефти при 293К, кг/м3.
Т=865+(1,825 - 0,001315865)(293-279)=874,625кг/м3.
Расчетная кинематическая вязкость нефти по формуле Вальтера :
(1.2)
где Т - кинематическая вязкость нефти, мм2/с;
Ан и Вн - постоянные коэффициенты, определяемые по двум значениям вязкости 1 и 2 при двух температурах Т1 и Т2:
;
.
.
Давление насыщенных паров нефти:
(1.3)
Давление упругости паров нефти:
(1.4)
Далее определяем расход перекачки:
1.2 НАСОСНО-СИЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Для перекачки нефти используются центробежные магистральные насосы НМ 1250-260 трех разновидностей в зависимости от диаметра рабочего колеса и один подпорный насос НПВ 1250-60.
Запишем характеристики H-Q и з-Q этих насосов в аналитическом виде:
, (1.5)
, (1.6)
где Q - подача насоса, м3/ч;
H - напор, развиваемый насосом, м;
з - КПД насоса;
a, b, с0 , с1 , с2 - эмпирические коэффициенты, приведенные в таблицах для насосов.
1) Насос НМ 1250-260 (1,0) D2=460мм; характеристики берем из таблиц: , ч2/м5, , , .
Получаем характеристики насоса:
,
.
2) Насос НМ 1250-260 (1,0) D2=450мм - получен путем обточки насоса НМ 1250-260 (1,0) D2=460мм, поэтому по формулам теории подобия получаем напорную характеристику насоса, выраженную через коэффициенты a и b, соответствующие насосу (,ч2/м5):
, (1.7)
где D0 и D - диаметры рабочего колеса до и после обточки соответственно.
Характеристика же з-Q при обточке рабочего колеса из теоремы подобия:
.
3) Насос НМ 1250-260 (0,7) D2=418мм; характеристики берем из таблиц: , ч2/м5, , , .
Получаем характеристики насоса:
,
.
4) Насос НПВ 1250-60 (0,7) D2=525мм; характеристики берем из таблиц:
, ч2/м5, , , .
Получаем характеристики насоса:
,
.
Далее приведены характеристики насосов, построенные по полученным аналитическим зависимостям.
Рисунок 1 - Напорные характеристики насосов
Рисунок 2 - Зависимость КПД насосов от подачи
1.3 ВЛИЯНИЕ РЕЛЬЕФА И ОГРАНИЧЕНИЙ ПО ДАВЛЕНИЮ НА РЕЖИМЫ ПЕРЕКАЧКИ
В соответствии с заданием при циклической перекачке нефти должны отсутствовать самотечные участки между НПС. Исходя из этого условия, исследуем МН на максимально возможную пропускную способность. Для этого определим максимально возможную пропускную способность каждого из трех эксплуатационных участков.
Рассмотрим первый участок (от НПС-1 до НПС-2).
Запишем уравнение Бернулли для участка (пренебрегая скоростным напором):
. (1.8)
Потери напора по длине распишем через обобщенную формулу Лейбензона:
. (1.9)
Предположим турбулентный режим зону гидравлически гладких труб (,), тогда по формуле (1.10)
(1.10)
Находим число Рейнольдса и переходные числа
(1.11)
(1.12)
(1.13)
где ?Э = 0,0002 - абсолютная эквивалентная шероховатость к внутреннему диаметру
т.к , режим течения турбулентный зона смешанного трения, коэффициенты .
Тогда по формуле (1.10)
Уточним режим течения:
, значит режим установлен верно.
Определяем гидравлический уклон:
Таким образом при отсутствии самотечных участков напор в нефтепроводе на каждый метр его длины будет уменьшаться на 0,0004м.
Аналогичные расчеты производятся для второго и третьего эксплуатационных участков. Результаты расчетов заносим в таблицу 1.
Таблица 1 - Результаты расчетов для трех эксплуатационных участков
|
1 участок |
2участок |
3 участок |
||
|
Qmax м3/с |
0,132925 |
0,153134 |
0,134149 |
|
|
Re |
62790,22 |
72664,58 |
63655,8 |
|
|
i |
0,000422 |
0,000558 |
0,000434 |
На участке нет самотечных участков, если напор в каждом сечении Х по длине участка выше высотной отметки профиля (с учетом давления упругих паров).
Напор в произвольном сечении определяется по формуле:
, (1.14)
где Х - расстояние от начала эксплуатационного участка до выбранного сечения;
HX - полный напор в выбранном сечении х;
zH - высотная отметка рельефа в начале эксплуатационного участка;
РH - максимальное давление на выходе НПС, расположенной в начале ЭУ.
Определим, какой напор будет в наивысшей точке профиля первого эксплуатационного участка, то есть в сечении х=80км:
,
т.к. это значение больше высотной отметки z0=185,2 м исследуемого сечения, следовательно на участке нет самотечного участка.
Аналогичные расчеты проводятся для 2 и 3 эксплуатационных участков:
На втором и третьем участках величина напора получилась больше высотных отметок, следовательно нет самотечных участков.
Максимально возможная пропускная способность нефтепровода определяется как минимальное из значений максимальной производительности каждого эксплуатационного участка: , тогда Qmax=0,133м3/с.
Теперь определим минимальный расход перекачки, при котором не образуется самотечных участков. Перевальными точками могут являться высотные отметки профиля, равные 185,2 м, 187,2 м, 185,2 м расположенные на 80км, 220км и 380км трассы МН. Запишем уравнение Бернулли для участка МН с возможной перевальной точкой до КП:
, (1.15)
где zп высотная отметка возможной перевальной точки.
Таблица 2 - Определение минимального расхода
|
1 участок |
2участок |
3 участок |
||
|
zп м |
185,2 |
187,2 |
185,2 |
|
|
Левая часть |
-12,2122 |
-10,2122 |
-12,2122 |
|
|
Правая часть |
7427,579 |
4827,927 |
1421,307 |
Т.к. левая часть меньше нуля, то перевальные точки отсутствуют.
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
2.1 МЕТОДИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАСЧЕТА
Магистральный нефтепровод разделяется на эксплуатационные участки, в пределах которых нефтеперекачивающие станции работают по системе «из насоса в насос».
Режим работы нефтепровода в пределах эксплуатационного участка определяется совместным решением уравнений, описывающих гидравлическую характеристику линейных участков трубопровода и напорную характеристику нефтеперекачивающих станций. При этом должны учитываться разрешенные давления, определяемые исходя из технического состояния трубопровода на каждом линейном участке, а также ограничения на работу насосов.
Производительность нефтепровода при рассматриваемом режиме перекачки определяется из решения уравнения баланса напоров:
(2.1)
где hП - напор, развиваемый подпорными насосами;
n - число линейных участков (нефтеперекачивающих станций);
nM j - число магистральных насосов, установленных на j-й НПС;
hМ jk - напор, развиваемый k-м магистральным насосом j-й НПС;
jk - индекс состояния k-го магистрального насосного агрегата j-й НПС ( jk=1 при работающем насосе и jk=0 при остановленном насосе);
h j - потери напора на трение на j-м линейном участке трубопровода;
z j - разность геодезических отметок на j-м линейном участке;
hОСТ - остаточный напор в конце эксплуатационного участка.
Потери напора на трение hj могут быть определены по формуле (2.2)
(2.2)
(2.3)
Необходимо отметить, что напор магистрального и подпорного насоса зависят от расхода.
Уравнение 2.3 решается методом последовательных приближений, полагая л=0,02 мм, также задаются комбинацией включения магистральных насосов на каждой НПС рассматриваемого эксплуатационного участка..
Определив расход Q, можно вычислить напор, развиваемый перекачивающими станциями, а также суммарные потери напора в трубопроводе. Обе эти величины одинаковы (условие баланса напоров).
(2.4)
Решив данные уравнения, можно определить подпор, создаваемый при входе на станцию, если
(2.5)
(2.6)
то режим пригоден для перекачки.
2.2 ПРИМЕРЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ
В зависимости от различных вариаций видов насосов и их количества на каждой НПС можно получить множество возможных режимов перекачки нефти по МН. Возможные режимы перекачки приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Возможные режимы перекачки
|
D |
460 |
460 |
460 |
450 |
450 |
418 |
418 |
418 |
418 |
418 |
418 |
418 |
||
|
Кол-во |
№режима |
схема |
||||||||||||
|
1станция |
2станция |
3станция |
||||||||||||
|
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
2 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
3 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
4 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
||
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
5 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
6 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||
|
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
Рассмотрим режим № : количество работающих насосов 3. На 1 станции работает один насос марки НМ1250-260 с D2=460мм ротором 1,0 (а м =316,8м, в м =4,19?10-5 ч2/м5), на 2 станции работает один насос марки НМ1250-260 с D2=450мм ротором 1,0 (обточ.), на 3 станции работает один насос марки НМ1250-260 с D2=418мм ротором 0,7.
Определим расход перекачки, сделав предположение, что л=0,02:
Определяем число Рейнольдса
,
Так как , то режим течения - турбулентный зоны смешанного трения, при котором коэффициент гидравлического сопротивления:
Определяем расход при
Определяем число Рейнольдса:
,
Так как , то режим течения - турбулентный зоны смешанного трения, при котором коэффициент гидравлического сопротивления:
Определяем расход при
Определяем погрешность:
,
т.к. расхождение меньше 5% , то это приближение последнее
Определяем подпор перед каждой станцией:
Проверяем на условие, что напор, создаваемый подпорной насосной, больше минимального давления (давления на входе):
Напор, развиваемый станциями (подпорной и магистральной насосными):
Данный режим отвечает всем условиям работы НПС.
3. ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ
3.1 ПОСТРОЕНИЕ ГРАНИЦЫ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ
Критерием выбора оптимальных режимов из числа возможных является величина удельных энергозатрат на перекачку 1 тонны нефти EУД, вычисленная по формуле
(3.1)
где Nпотр П - мощность, потребляемая подпорными насосами;
Nпотр М jk - мощность, потребляемая k-м магистральным насосом на j-й НПС;
Q - производительность нефтепровода при выбранном числе насосов.
Величина потребляемой мощности находится по известным зависимостям:
(3.2)
(3.3)
где зН , зЭ , зМЕХ - величины к. п. д. соответственно насоса, электродвигателя и механической передачи.
Зависимость к. п. д. насоса от подачи описывается полиномом вида:
(3.4)
где k1 , k2 , k3 - коэффициенты аппроксимации, определяемые методом наименьших квадратов.
Коэффициент полезного действия механической передачи может быть принят равным зМЕХ =0,99.
Коэффициент полезного действия электродвигателя Э в зависимости от его загрузки определяется выражением
(3.5)
где r0 , r1 , r2 - эмпирические коэффициенты;
KЗ - коэффициент загрузки электродвигателя, равный отношению мощности на валу электродвигателя NЭ к его номинальной мощности NЭН:
(3.6)
Значения коэффициентов в формуле (3.5) определяются методом наименьших квадратов по паспортным характеристикам электродвигателей насосных агрегатов. В случае отсутствия этих данных коэффициенты r0 , r1 и r2 могут быть приняты в соответствии с типом электродвигателя.
Таблица 1 - Значения коэффициентов уравнения (3.5)
|
Тип электродвигателя |
r1 |
r2 |
r3 |
|
|
Синхронный |
0,890 |
0,114 |
-3,601·10-2 |
|
|
Асинхронный |
0,452 |
0,987 |
-0,592 |
Дальнейшие расчеты выполняются следующим образом. Пусть задан плановый объем перекачки VПЛ в течение некоторого времени ПЛ . Следовательно, средняя производительность перекачки в течение планового периода времени составит Q = VПЛ /ПЛ . Поскольку найденная величина Q не совпадает ни с одним из рациональных режимов, то обеспечить плановый объем перекачки возможно только при циклической перекачке на двух режимах, удовлетворяющих условию:
(3.7)
где QA и QB - производительность трубопровода на первом и втором дискретных режимах.
Время работы нефтепровода на двух дискретных режимах определяется решением системы уравнений
(3.8)
где , QA и QB - производительность трубопровода на первом и втором дискретных режимах.
(3.9)
С учетом, что VПЛ=QПЛфПЛ , окончательно получим:
(3.10)
Удельные затраты электроэнергии на перекачку в этом случае определяются выражением
(3.11)
В интервале расходов от QA до QB суммарные удельные энергозатраты, определяемые из выражения (23), изменяются по закону гиперболы.
Найденные для всех возможных режимов работы нефтепровода величины EУД наносят на график в зависимости от Q, после чего через минимальные значения EУД при каждом расходе проводится огибающая линия. Узловыми точками этой линии является множество рациональных режимов эксплуатации.
Порядок поиска узловых точек и построения огибающей следующий:
1) определяется производительность перекачки Qb, соответствующая режиму с минимальными энергозатратами EУД min ;
2) для каждого i-го возможного режима перекачки, отвечающего условию Qi>Qb , рассчитывается значение производной
(3.12)
и находится ее минимальное значение. Режим, соответствующий и Qi=Qc , будет оптимальным в интервале расходов QB<Q<QC и является следующей узловой точкой огибающей линии, построенной по формуле (23);
3) далее новой нижней границей интервала расходов назначается значение QС, и процедура поиска следующей узловой точки производится аналогично, начиная со второго пункта.
Таким образом, из совокупности возможных режимов работы нефтепровода определяется ряд рациональных режимов, соответствующих узловым точкам огибающей линии ABCDEF
3.2 ПРИМЕР РАСЧЕТА
Рассмотрим режим №
КПД насоса определяется по формуле 3.4
Коэффициенты k1 , k2 , k3 указаны для каждого насоса в таблице 2
Таблица 2 - Коэффициенты з(Q) характеристики насоса
|
Насос с D2 |
k1 |
k2 |
k3 |
|
|
Подпорный |
0,13519 |
-8,3283?10-5 |
1,8715 ?10-8 |
|
|
Магистральный 460 |
0,20749 |
-1,711?10-4 |
4,5871 ?10-8 |
|
|
Магистральный 418 |
0,19947 |
-1,5557?10-4 |
3,7988 ?10-8 |
КПД подпорного насоса:
КПД магистрального насоса D2=460мм
КПД магистрального насоса D2=418мм
Коэффициент загрузки двигателя считаем по формуле 3.6
КПД электродвигателей:
Мощность, потребляемая электродвигателями:
Величина удельных энергозатрат:
Таблица 3 - Результат поиска узловых точек
|
Qчас |
Еуд |
||
|
a |
0 |
0 |
|
|
b |
176,5119 |
15,1776 |
|
|
c |
255,9192 |
17,1092 |
|
|
d |
277,2813 |
18,1951 |
|
|
e |
326,6274 |
20,1755 |
|
|
f |
339,7678 |
20,4413 |
Рисунок 1 - Граница рациональных режимов
3.3 ВЫБОР РЕЖИМА ЦИКЛИЧЕСКОЙ ПЕРЕКАЧКИ
На основании вышеизложенной методики выбираем два дискретных рациональных режима перекачки. Так как Q = 333,48 м3/ч, то циклическую перекачку будет вести на двух режимах - QA и QB.
режиму QA соответствуют:
QА = 326,63 м3/ч, ЕУД1 = 20,175 кВт*с/кг.
режиму QB соответствуют:
QВ = 339,77 м3/ч, ЕУД2 = 20,441 кВт*с/кг.
Определим продолжительность работы МН на каждом из режимов в течение года по формулам (3,10):
Удельные затраты электроэнергии при такой работе МН по формуле (3,11):
График распределения напоров по длине магистрального нефтепровода при работе на режимах QA и QB, выбранных для циклической работы:
Рисунок 2- График распределения напоров
циклический перекачка нефть насос
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. П.И. Тугунов, В.Ф. Новоселов, А.А. Коршак, А.М. Шаммазов. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов. Учебное пособие для ВУЗов.-Уфа: ООО «Дизайн-ПолиграфСервис», 2002.-658 с.
2. Коршак А.А. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов: Учебник для ВУЗов / А.А. Коршак, А.М. Нечваль; Под ред. А.А. Коршака.-СПб.: Недра, 2008.-488 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение расчетных свойств нефти. Вычисление параметров насосно-силового оборудования. Влияние рельефа на режимы перекачки. Расчет и выбор оптимальных режимов работы магистрального нефтепровода с учетом удельных затрат энергии на перекачку нефти.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 21.02.2014Выбор трубы, насосов, их роторов и электродвигателей для Головной нефтеперекачивающей станции (НПС) магистрального нефтепровода. Выбор оборудования узлов НПС, регулирование режимов ее работы. Технологическая схема НПС. Описание процесса перекачки нефти.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.06.2013Технологический процесс цеха подготовки и перекачки нефти, структура и функции системы автоматического управления процессом. Назначение и выбор микропроцессорного контроллера. Расчет системы автоматического регулирования уровня нефти в сепараторе.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 05.12.2012Характеристика трассы Уфа-Самара. Свойства перекачиваемых нефтепродуктов. Расчет параметров последовательной перекачки. Контроль смеси по величине диэлектрической постоянной, по скорости распространения ультразвука, по оптической плотности и вязкости.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 16.04.2015Определение физических характеристик нефтепродуктов: плотность, вязкость, температура. Расчёт резервуарных парков нефтепродуктов, их размещение, полезный суммарный объем. Расчёт параметров и выбор типа насоса для перекачки нефти. Расчёт трубопровода.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 06.05.2014Описание технологического процесса перекачки нефти. Общая характеристика магистрального нефтепровода, режимы работы перекачивающих станций. Разработка проекта автоматизации насосной станции, расчет надежности системы, ее безопасность и экологичность.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 29.09.2013Обоснование способа транспорта нефти. Определение приведенных себестоимости и капитальных затрат при трубопроводном, железнодорожном транспорте. Технологический расчет трубопровода с выбором оптимального диаметра. Подбор насосно-силового оборудования.
курсовая работа [87,8 K], добавлен 09.12.2014Методика расчета оптимальных параметров работы виброплиты: мощности двигателя на соответствующих оборотах и амплитуды вибрации. Определение параметров оптимальной работы и уплотнения обрабатываемой поверхности. Расчет параметров резания автогрейдера.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 26.11.2010Технологический расчет нефтепровода и выбор насосно-силового оборудования. Определение длины лупинга и расстановка нефтеперекачивающей станции по трассе нефтепровода. Расчет режима работы нефтепровода при увеличении производительности удвоением станций.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.05.2021Разработка технологического процесса обработки детали “Нож”. Выбор исходной заготовки, определение типа производства. Выбор оптимальных технологических баз. Расчет режимов резания, соответствующих выбранным методам обработки, определение припусков.
курсовая работа [41,4 K], добавлен 08.01.2012Проблема качества нефти в системе магистральных нефтепроводов. Технологический расчет параметров компаундирования Западно-Сибирской и Арлано-Чекмагушевской нефтей. Расчет модели, прогнозирующей качественные показатели по содержанию серы в нефти.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 14.07.2014Получение расчетных передаточных функций объекта. Методика расчета параметров автоматического регулирования по МПК, МПК с О, ММЧК, построение оптимальных графиков переходных процессов и оценка прямых показателей качества. Анализ полученных результатов.
курсовая работа [172,3 K], добавлен 11.04.2012Компрессорная установка перекачки газа, технологическая схема работы, описание конструкции оборудования. Расчет коэффициентов запаса прочности деталей компрессора и газосепаратора. Монтаж оборудования в соответствии со "Строительными нормами и правилами".
дипломная работа [2,0 M], добавлен 29.08.2009Технологические процессы перекачки нефтепродуктов. Выбор средств измерения давления на участке трассы. Разработка системы автоматизации узла задвижки и системы обнаружения утечек на линейной части трубопровода Вынгапуровского газоперерабатывающего завода.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 16.04.2015Классификация и характеристика основных объектов нефтеперекачивающих станций магистральных нефтепроводов. Вспомогательные сооружения нефтеперекачивающих станций магистральных нефтепроводов. Резервуарные парки НПС. Нефтепродуктопроводы и отводы от них.
контрольная работа [831,1 K], добавлен 14.10.2011Определение оптимального режима перекачки как одна из задач при транспортировке газа по магистральным газопроводам. Знакомство с особенностями обслуживания и ремонта оборудования компрессорной станции №14 "Приводино", анализ организационной структуры.
дипломная работа [1015,9 K], добавлен 02.08.2015Классификация нефтепроводов, принципы перекачки, виды труб. Технологический расчет магистрального нефтепровода. Определение толщины стенки, расчет на прочность, устойчивость. Перевальная точка, длина нефтепровода. Определение числа перекачивающих станций.
курсовая работа [618,9 K], добавлен 12.03.2015Характеристика магистральных нефтепроводов. Определение диаметра и толщины стенки трубопровода. Расчет потерь напора по длине нефтепровода. Подбор насосного оборудования. Построение гидравлического уклона, профиля и расстановка нефтяных станций.
курсовая работа [146,7 K], добавлен 12.12.2013Методика расчета некоторых параметров шахты. Основные положения норм технологического проектирования по вопросам вскрытия, подготовки шахтных полей, систем разработки и выбора оптимальных технологических схем очистных работ и средств их механизации.
методичка [62,6 K], добавлен 03.03.2009Средства перекачки горючего. Насосы центробежные двустороннего входа для перекачивания нефтепродуктов. Подготовка насоса к использованию. Меры безопасности при работе агрегата. Организация технического обслуживания технологического оборудования.
курсовая работа [259,5 K], добавлен 16.10.2015
