Технологический расчет магистрального нефтепровода

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт транспорта

Кафедра «Транспорт углеводородных ресурсов»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Эксплуатация нефтепроводов»

Тюмень, 2017



Технологический расчет магистрального нефтепровода

Цель технологического расчета: определить толщину стенки нефтепровода, сделать гидравлический расчет, подобрать насосно-силовое оборудование, определить число насосных станций, расставить их по трассе нефтепровода и сделать аналитическую проверку работы НПС.

Сделать гидравлический расчет нефтепровода, если длина его L = 900 км, производительность G = 28,3 млн./год. Заданы вязкость и плотность нефти: с20 = 860 кг/м3; н20 = 27 сСт; н50 = 16 сСт.

Расчетная температура нефти t =12оС.

Сделать механический расчет нефтепровода, подобрать насосно- силовое оборудование, определить число НС, расставить их по трассе с округлением в большую сторону. Сделать аналитическую проверку работы НПС и построить график Q-Н работы НПС и МН. Рассчитать режим работы трубопровода и НПС.

Решение

1. Определение плотности нефти при заданной температуре

нефтепровод гидравлический насосный трасса

кг/м3.

2. Определение вязкости нефти при tр

сСт,

3. Определение расчетной производительности

, м3/час,

т.к G = 28,3 млн. т/год , тогда D = 1020 мм (согласно прил. 18).

Число рабочих дней Np = 349 (прил. 17).

м3/час = 1,08 м3/с.

5.Определяем марку насоса и найдем напор насоса при верхнем и нижнем роторе, приняв число рабочих насосов равным 3. Напор основных насосов 3Носн

,

т0=0,9; К1= 1,47 Кн=1;Rн1=550 МПа.

Выбираем насос НМ 7000-210 по Qраб (3903,03?3900 м3/час).

Развиваемый напор Н1=205 м, кавитационный запас Нп=50 м.

Считаем, что у нас 3 основных насоса.

Найдем рабочее давление в трубопроводе

;

МПа;

6. Определим толщину стенки трубы при Рраб=5,6 Мпа

Определение толщины стенки

,

примем n1 = 1,15.

мм,

принимаем д=10 мм, как ближайшую большую по сортаменту, сталь ст. 3сп5, электросварная. Изготовитель - Челябинский трубный завод.

;

мм.

7. Режим течения нефти в нефтепроводе

.

8. Определяем число Рейнольдса

Примем шероховатость трубы за 0,15 мм

;

.

Режим течения нефти турбулентный (зона Блазеуса).

Тогда,

m = 0,25 .

9. Скорость потока

;

;

10. Потери напора на трение в нефтепроводе по формуле Дарси-Вейсбаха

м.

11. Полные потери напора в нефтепроводе

, Нк=30 м;

?1874 м, при ДZ=90 м.

12. Напор одной станции.

.

hвн=15м внутристанционные потери.

м.

13. Определяем число станций

.

а) округляем в большую сторону n1>n, n1=4 станций.

Действительно необходимый напор одной станции:

м.

Действительный напор одного насоса

м.

Производим обрезку рабочего колеса

.

где Q - рабочая производительность, м3/с;

для насоса НМ 7000-210 с диаметром колеса 430 мм согласно заводской спецификации коэффициенты

b = 1,987310-6

a =240,9.

, т.е обрезаем на 19%, при этом неизбежно снизится КПД.

мм - новый диаметр ротора.

Расстановка НПС по трассе при n1>n. Необходимо вычислить масштаб по вертикали и отложить в масштабе напоров станций. Затем откладывают величину кавитационного запаса насоса 50 и напор станции 456 метров п1 раз и соединяют суммарный напор с правой точкой, получают линию гидравлического уклона i. Месторасположение станций определяют пересечением линии гидравлического уклона с линией, отстающей от профиля на величину кавитационного запаса 50 метров. Эти точки переносят на профиль трассы.

На чертеже точка 4 имеет координаты (900;120) и точка 04 имеет координаты (0;1874), уравнение прямой Ст.4, проходящей через эти точки имеет вид y = kx +b. b=1874, k=(120-1874)/900=-1,949 (более точное значение вычислено в файле MsExel).

Прямая Пр на чертеже проходит через точки (0;50) и (900; 120) и её уравнение имеет вид y = k0x +b0. b0=50, k0=120/900= 1,133 (более точное значение вычислено в файле MsExel).

Прямая Ст.1 параллельна прямой Ст.4, поэтому у них коэффициент в уравнении одинаковый, так же и у прямых Ст.2 и Ст.3.

Прямая Ст.1 (уравнение y=kx+506), пересекается с прямой Пр.

y=kx+506 y=k0x +50.

Решая совместно эти два уравнения, находим

x=(506-50)/( k0 - k) = 218,99.

Подставим это значение в уравнения прямых Ст.1 и Пр. и если значения совпадут, то т.1 найдена правильно: 79,199=79,199.

То есть возьмём за координаты т.1 (218,99 ; 79,2). Часть от приходящаяся на станцию 1 составляет 79,2 - 50 = 29,2 метра.

Аналогично, прямая Ст.2 y=kx+962 пересекается с прямой Пр. y=k0x +50.

Решая совместно эти два уравнения, находим x=(962-50)/( k0 - k) = 437,99. Найдём координаты т.2 108,4=108,4

Т.2 имеет координаты (437,99 ; 108,4). Часть от приходящаяся на станции 1 и 2 составляет 108,4 - 50 = 58,4 метра, а на станцию 2 составляет 108,4 - 50 - 29,2 = 29,2 метра.

Аналогично, прямая Ст.3 y=kx+1418 пересекается с прямой Пр. y=k0x +50.

Решая совместно эти два уравнения, находим x=(1418-50)/( k0 - k) = 656,99. Найдём координаты т.3 137,6=137,6

Т.3 имеет координаты (656,99 ; 137,6). Часть от приходящаяся на станции 1, 2 и 3 составляет 137,6 - 50 = 87,6 метра, а на станцию 3 составляет 137,6 - 50 - 29,2- 29,2 = 29,2 метра.

Так как расчеты проводились не графически, а аналитически с проверкой точек пересечения, то проверка расчета не требуется.

Таблица - Характеристика НПС на трассе при п1>п

№ НПС	L, км	Li, км	Zi, м	Z
1	0	0	0
2	218,99	218,99	29,2	29,2
3	437,99	219	58,4	29,2
4	656,99	219	87,6	29,2
КП	900	243,01	90	2,4

Li=900км Z=90м

Рис. Расстановка числа станций при п1=4; п1>п

Построение Q-H характеристики:

Qрасч.=3903,03 м3/час, Ннас=157 м;

Qрасч. - 700=3203,03 м3/час, Ннас=192 м;

Qрасч. + 800=4703,03 м3/час, Ннас=134 м;

Суммарный напор всех станций

где К - число насосов на НПС; п - число НПС на трассе; Нп=110 м.

Характеристика трубопровода строится по уравнению:

Характеристика станции

1)Qрасч.= 3903,03 м3/час, Ннас=157 м

м;

2)Qрасч. - 700=3203,03 м3/час, Ннас=214 м

м;

3) Qрасч. + 800=4703,03 м3/час, Ннас=139 м

м.

Характеристика трубопровода:

в=0,0246, т=0,25

м

м

По Q-H диаграмме найдём точку пересечения

Qp =3880м3/ч

Нр=1920 м



б) число станций округляем в меньшую сторону

n1<n, n1=3станций

Снизим сопротивление линейной части, т.е. построим лупинг длиной Х.

Длина лупинга

Уклон лупинга

, если диаметр лупинга равен диаметру основной трубы, то в зоне Блаузеса

Тогда iл=0,0019*0,272=0,00052.

Значит потеря напора лупинга на 100 км составляет 0,00052*105=52 метра.

Лупинг короткий, поэтому проложим его в конце последнего перегона длинной 17,35 км. На нём потеря напора составит 17,35*52/100=9 метров.

Колесами, которые не подвергались расточке станции развивают напор по 600 метров, а у первой есть подпор 50 м.

На чертеже точка 4 имеет координаты (900;120), точка 3 находится левее на 17,35 (длина лупинга) и на 9 выше (потеря напора на лупиге). Таким образом точка 3 имеет координаты (882,65; 129). Точка 04 имеет координаты (0;1850)

Уравнение прямой Ст.3, проходящей через эти точки имеет вид y = kx +b. b=1850, k=(129-1850)/882,65=-1,949 (более точное значение вычислено в файле MsExel).

Прямая Пр на чертеже проходит через точки (0;50) и (900; 120) и её уравнение имеет вид y = k0x +b0. b0=50, k0=120/900= 1,133 (более точное значение вычислено в файле MsExel).

Прямая Ст.1 параллельна прямой Ст.3, поэтому у них коэффициент в уравнении одинаковый, так же и у прямой Ст.2.

Прямая Ст.1 (уравнение y=kx+650), пересекается с прямой Пр.

y=kx+650 y=k0x +50.

Решая совместно эти два уравнения, находим

x=(650-50)/( k0 - k) = 288,03.

Подставим это значение в уравнения прямых Ст.1 и Пр. и если значения совпадут, то т.1 найдена правильно: 88,4035=88,4035.

То есть возьмём за координаты т.1 (288 ; 88,4). Часть от приходящаяся на станцию 1 составляет 88,4 - 50 = 33,4 метра.

Аналогично, прямая Ст.2 y=kx+1250 пересекается с прямой Пр. y=k0x +50.

Решая совместно эти два уравнения, находим x=(1250-50)/( k0 - k) = 576,052. Найдём координаты т.2 126,8=126,8

Т.2 имеет координаты (576,05 ; 126,8). Часть от приходящаяся на станции 1 и 2 составляет 126,8 - 50 = 76,8 метра, а на станцию 2 составляет 126,8 - 50 - 33,4 = 43,4 метра, на станцию 3 составляет 90 - 33,4 - 43,4 = 13,2 метра.

Так как расчеты проводились не графически, а аналитически с проверкой точек пересечения, то проверка расчета не требуется.

Характеристика НПС на трассе при п1<п

№ НПС	L, км	Li, км	Zi, м	Z
1	0	0	0
2	288	288	33,4	33,4
3	576,05	288,05	76,8	43,4
КП	900	323,95	90	13,2

Li=900 км Z=90 м

Рис. Расстановка числа станций при п1=3; п1<п

Построение Q-H характеристики при округлении числа станций в меньшую сторону

Построение Q-H характеристики:

Qрасч.=3903,03 м3/час, Ннас=190 м;

Qрасч. - 700=3203,03 м3/час, Ннас=216 м;

Qрасч. + 800=4703,03 м3/час, Ннас=146 м;

м;

м;

м;

Характеристика трубопровода:

в=0,0246, т=0,25

По Q-H диаграмме найдём точку пересечения

Qp =3920 м3/ч

Нр=1820 м



Список использованных источников

1. Типовые расчеты процессов в системах транспорта и хранения нефти и газа: Учебное пособие. / Под общей редакцией Ю.Д. Земенкова. - СПб.: Недра, 2007. - 599 с.

2. Эксплуатация магистральных нефтепроводов: метод. указ. по выполнению курсовой работы для студентов направления 21.03.01 Нефтегазовое дело профиля «Эксплуатация и обслуживание объектов транспорта и хранения нефти, газа и продуктов переработки»/ сост. М.Ю. Земенкова, В.О. Некрасов; Тюменский государственный нефтегазовый университет. - Тюмень: Издательский центр БИК, ТюмГНГУ, 2015.- 36 с.

3. Эксплуатация магистральных нефтепроводов: метод. указ. по выполнению лабораторных работ для студентов направления 21.03.01 Нефтегазовое дело профиля «Эксплуатация и обслуживание объектов транспорта и хранения нефти, газа и продуктов переработки»/ сост. М.Ю. Земенкова, В.О. Некрасов; Тюменский государственный нефтегазовый университет. - Тюмень: Издательский центр БИК, ТюмГНГУ, 2015.- 36 с.

4. Эксплуатация магистральных нефтепроводов: метод. указ. по выполнению практических работ для студентов направления 21.03.01 Нефтегазовое дело профиля «Эксплуатация и обслуживание объектов транспорта и хранения нефти, газа и продуктов переработки»/ сост. М.Ю. Земенкова, В.О. Некрасов; Тюменский государственный нефтегазовый университет. - Тюмень: Издательский центр БИК, ТюмГНГУ, 2015.- 36 с.

5. Техника и технологические процессы при транспорте энергоресурсов: Учебное пособие. Под общей редакцией Ю.Д. Земенкова. - Тюмень: Издательство «Вектор Бук», 2008 - (Том 1 320 с.)

6. Техника и технологические процессы при транспорте энергоресурсов: Учебное пособие. Под общей редакцией Ю.Д. Земенкова. - Тюмень: Издательство «Вектор Бук», 2008 - (Том 2 380 с.)

7. Вайншток С.М., Трубопроводный транспорт нефти: Учебник для вузов/ С.М. Вайншток, В.В. Новоселов, А.Д. Прохоров, А.М. Шаммазов и др; под общ. ред. С.М. Вайнштока - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2004. Т2-621 с.

8. Основы эксплуатации гидравлических систем нефтегазовой отрасли [Текст] : учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки специалистов 130500 "Нефтегазовое дело" / Земенков Ю. Д. [и др.] ; под общ. ред. Ю. Д. Земенкова ; ТюмГНГУ. - Тюмень : Вектор Бук, 2012. - 400 с.

9. СНиП 2.05.06-85*. Актуализированная версия. Магистральные трубопроводы. Нормы проектирования [Текст]. - М.: Стройиздат, 1985.

10. Эксплуатация магистральных и технологических нефтегазопроводов. Объекты и режимы работы [Текст] : учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки специалистов 130500 "Нефтегазовое дело" / В. О. Некрасов [и др.] ; под общ. ред. Ю. Д. Земенкова ; ТюмГНГУ. - Тюмень : ТюмГНГУ, 2014. - 282 с.

11. Эксплуатация магистральных нефтепроводов [Текст] : учебное пособие для студентов нефтегазового профиля / под общ. ред. Ю. Д. Земенкова ; ТюмГНГУ- 4-е изд., перераб. и доп. - Тюмень : Вектор Бук, 2009.-662 с.

12. Эксплуатация насосно-силового оборудования на объектах трубопроводного транспорта [Текст] : учебное пособие для студентов, бакалавров и магистров, обучающихся по специальности "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ" направления подготовки дипломированных специалистов "Нефтегазовое дело" / Ю. Д. Земенков [и др.] ; ред. Ю. Д. Земенков ; ТюмГНГУ. - Тюмень : ТюмГНГУ, 2010. - 456 с.

13. Энергомеханическое оборудование перекачивающих станций нефтепродуктопроводов [Текст] : учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки специалистов 131000 "Нефтегазовое дело" / Ю. Д. Земенков [и др.] ; под ред. Ю. Д. Земенкова ; ТюмГНГУ. - Тюмень : ТюмГНГУ, 2014. - 404 с.

14. Правила безопасности при эксплуатации магистральных нефтепроводов/ [Текст]: офиц. текст. Утв. Миннефтепром от 07.12.2005 - М.: Миннефтепром, 2005.

15. РД 153-39.4-0.56-00. Правила технической эксплуатации магистральных нефтепроводов [Текст]: офиц. текст. - М.: Миннефтепром.

Размещено на Allbest.ru

...