Технологические расчеты магистральных нефтепроводов

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

Кафедра «Нефтегазовое дело»

 

 

 

 

 

 

 

 

Домашнее задание

 по дисциплине

«Технологические расчеты магистральных нефтепроводов»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: Прокопенко Л.С.

студентка группы ПСб - 310

Проверил: Краус Ю.А.

к.т.н., доцент

 

 

 

 

 

 

Омск 2013

 

ЗАДАНИЕ

Определить оптимальные режимы работы магистрального нефтепровода (МН) и параметры циклической перекачки для обеспечения суточной производительности Gсут для нефти с расчетной температурой Тср (таблица 1). При этом должны выполняться условия по давлению на входе и выходе нефтеперекачивающей станции (НПС), а также отсутствовать самотечные участки между НПС (допускается присутствие самотечного участка между НПС-3 и конечным пунктом (КП)). Профиль МН приведен в таблице 2, а его технологические параметры в таблице 3.

 

Таблица 1 – Исходные данные

Вариант	Тр, оС				Тнк, оС	Gсут, тыс. т/сут
Б1020	27	868	4,37	3,88	77	44,8

 

Таблица 2 – Профиль трассы МН

Расстояние от начала МН	0	20	40	60	80	100	120	140	160	180	200	220	240
Высотная отметка	167	191,5	171,6	162	140	182	177,2	161,2	165	150	150,2	155,3	120

 

Расстояние от начала МН	260	280	300	320	340	360	380	400	420	440	460	480
Высотная отметка	195,4	134,5	120	155,3	144	134,7	172,1	169,6	180	155	152,7	146,8

 

Таблица 3 – Технологические параметры МН

Тип насоса/ Электродви-гателя

Dвн, мм

НПС-1

НПС-2

НПС-3

КП

Диаметры колес,мм

l, мм

Рвх, МПа

Рвых, МПа

Диаметры колес,мм

l, мм

Рвх, МПа

Рвых, МПа

Диаметры колес,мм

l, мм

Рвх, МПа

Рвых, МПа

l, мм

Рвх, МПа

Подпорные

НПВ 3600-90 (2 вкл. парал)/ ВАОВ-710L -4У1

800

550×2

0

-

5,9

170

0,44

5,8

330

0,44

5,7

480

0,3

Основные

НМ7000-210/ СТДП6300-2УХЛ4

475×4 (1,0)

430×4 (1,0)

475×2 (1,0) 430×2

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Задача оптимального управления процессом перекачки сводится к определению режимов работы системы, минимизирующих стоимость израсходованной электроэнергии при обязательном выполнении плана приема и сдачи нефти за некоторый плановый период.

Режим работы МН – определенная комбинация одновременно включенных насосных агрегатов всех НПС, а программа перекачки за плановый период – совокупность некоторых режимов и времени работы на каждом из них. Таким образом, основным методом регулирования является изменение схемы включения насосов, причём характеристики насосов могут быть различными за счёт использования сменных роторов или обточки рабочих колёс по наружному диаметру. [1]

Целью данной расчетно-графической работы является определение оптимального режима работы МН. Для выбора этого необходимо определить все возможные режимы работы МН и выбрать наиболее рациональный из них по параметрам: напоры до и после НПС, максимально возможный расход, а также наименьшие энергозатраты.

 

 

1 АНАЛИЗ  ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

1.1 Сжатый  профиль

 

Профиль трассы – это графическое изображение рельефа местности вдоль оси трубопровода, которое строится по особым правилам:

• на него наносятся только характерные точки (вершины, впадины, изломы) местности;
• расстояния между характерными точками откладываются только по горизонтали, а их геодезические (нивелирные) отметки – по вертикали;
• профиль трассы вычерчивают сжатым: масштаб по вертикали крупнее, чем по горизонтали, – в результате чего чертёж получается более наглядным.

 

 

 

1.2 Расчетные свойства нефти

 

Далее для расчетов понадобятся значения часового и секундного расхода, плотности, вязкости и давления насыщенных паров данной нефти при расчетных условиях.

1.2.1 Вычислим плотность по формуле:

,

где  - плотность при стандартных условиях,

- коэффициент температурного  расширения, рассчитываемый по формуле:

Тогда по формуле (1.1) плотность будет равна:

 

1.2.2 Вычислим часовой и секундный расход по формулам:

 

 

 

1.2.3 Определим  вязкость при данной температуре  по формуле [1]:

где А, В - постоянные коэффициенты, определяемые по двум значениям вязкости n1 и n2 при двух температурах Т1 и Т2

Для определения А и В необходимо решить следующую систему уравнений:

Решая систему согласно [1] , получим

                   ;                          

                    

Тогда вязкость при заданной температуре по формуле (1.5) будет равна

                        

1.2.4 Определим  давление насыщенных паров по  эмпирической зависимости для  нефти:

 

 

1.3 Характеристики насосно –  силового оборудования

 

Характеристикой центробежного насоса называется графическое изображение зависимости развиваемого напора H, потребляемой мощности N, коэффициента полезного действия (КПД.) η и допустимого кавитационного запаса Δhдоп от подачи Q.

Напорная характеристика центробежного насоса может быть описана уравнением параболы

Характеристика КПД насосов рассчитывается по формуле

;

где k , k1  – коэффициенты аппроксимации, определяемые методом наименьших квадратов и приведенные в таблице 2.1;

  - подача насоса в час;

Потребляемую насосом мощность определим по формуле

 

,

 

Коэффициенты для расчета характеристик насосов берем в [3]

 

Таблица 2.1 – Коэффициенты для расчета характеристик насосов

 

Типоразмер насоса	Коэффициенты в формуле		Коэффициенты в формуле		Параметры насоса		Электро-двигатель	Мощность, кВт
	а, ч/м2	106 b, ч2/м5	k, ч/м3	k3, ч2/м6	Ротор	Д2, мм
НПВ 3600-90	93,7	1,4	0,00052	8·10-8		550	ВАОВ 710L -4У1	1200
НМ 7000-210	296,6	1,87	0,000241841	1,59675·10-8	1	475	СТДП 6300- 2УХЛ 4	6300
НМ 7000-210	238,4	1,51	0,000241841	1,59675·10-8	1	430

 

 

Найдем, например, точки характеристик насоса НМ 7000-210 с рабочим колесом Д2=475 и ротором 1,0 при Q=Qном:

 

,

 

Результаты расчетов данных для построения характеристик насосов представлены в таблице 2.2.

Графики представлены в приложении А

Таблица 2.2 – Характеристики насосов

	Q, м3/ч	0	700	1400	2100	2800	3500	4200	4900	5600	6300	7000	7700	8400
Напор, м	НПВ 3600-90	93,7	93,53	93,01	92,16	90,96	89,41	87,53	85,3	82,72	79,81	76,55	72,95	69,0
	НМ 7000-210 475	296,6	295,68	292,94	288,34	281,94	273,69	263,61	251,70	237,96	222,38	204,97	185,77	164,65
	НМ 7000-210 430	238,4	237,66	235,44	231,74	226,56	219,90	211,76	202,15	191,085	178,47	164,41	148,87	131,85
КПД	НПВ 3600-90	0	0,17	0,33	0,46	0,57	0,67	0,73	0,79	0,83	0,84	0,84	0,82	0,77
	НМ 7000-210 475	0	0,16	0,31	0,44	0,55	0,65	0,73	0,80	0,85	0,89	0,91	0,92	0,90
	НМ 7000-210 430	0	0,16	0,31	0,44	0,55	0,65	0,73	0,80	0,85	0,89	0,91	0,92	0,90
Мощность, кВт	НПВ 3600-90	0	451,68	476,30	502,21	529,69	559,07	590,80	625,51	664,03	707,56	757,85	817,58	891,057
	НМ 7000-210 475	0	3045,78	3171,12	3289,01	3398,19	3497,07	3583,69	3655,53	3709,34	3740,84	3744,27	3711,72	3632,0
	НМ 7000-210 430	0	2448,08	2548,72	2643,28	2730,73	2809,78	2878,82	2935,81	2978,09	3002,16	3003,34	2975,17	2908,52