Значения коэффициентов λ, β и m для различных режимов течения жидкости

Режим течения	λ	m	β, с²/м
ламинарный	64/Re		4,15
турбулентный	гидравлическигладкие трубы	0,3164/Re^0,25	0,25	0,0246
смешанное трение	0,11^.(68/Re+ )^0,25	0,123	0,0802^.10^(0,127^lg^-0,627)
квадратичное трение	0,11^. ^0,25		0,0826^.λ

Суммарные потери напора в трубопроводе составляют

Н = 1,02h_τ+ ΔZ + N_э^.h_ост(20)

где 1,02 – коэффициент, учитывающий надбавку на местные сопротивления в линейной части нефтепровода; ΔZ = Z_к- Z_н– разность геодезических отметок, м; N_э– число эксплуатационных участков (назначается согласно протяженности эксплуатационного участка в пределах 400 – 600 км [1]); h_ост – остаточный напор в конце эксплуатационного участка, h_ост= 30 – 40 м.

Гидравлический уклон магистрали определяется как отношение потерь напора на трение h_τ к расчетной длине нефтепровода L_p по формуле

. (21)

На основании уравнения баланса напоров

N_э ^.h_п + n_o ^.Н_ст = 1,02h_τ+ ΔZ + N_э^.h_ост(22)

необходимое число перекачивающих станций составит:

. (23)

Как правило, значение n_о оказывается дробным, его следует округлить до ближайшего целого числа. Округление может быть произведено как в большую, так и в меньшую сторону.

При округлении числа НПС в меньшую сторону (рис. 2), то есть при n<n₀напора станций недостаточно, следовательно, для обеспечения плановой производительности Q необходимо уменьшить гидравлическое сопротивление трубопровода прокладкой дополнительного лупинга. При этом характеристика трубопровода станет более пологой и рабочая точка А₁ сместится до положения А₂. Длину лупинга l_л можно рассчитать из соотношения:

, (24)

где (25)

При равенстве D_л= D_вн величина .

При округлении числа станций в большую сторону (n>n₀) целесообразно предусмотреть вариант циклической перекачки. При циклической перекачке эксплуатация нефтепровода осуществляется на двух режимах (рис. 3): часть планового времени τ₂ перекачка ведется на повышенном режиме с производительностью Q₂>Q (например, если на каждой НПС включено m_м магистральных насосов). Остаток времени τ₁ нефтепровод работает на пониженном режиме с производительностью Q₁<Q (например, если на каждой НПС включено (m_м – 1) магистральных насосов).

Параметры циклической перекачки определяются из решения системы уравнений

Q₁τ₁+Q₂τ₂=V_г; (26)

τ₁+τ₂=24N_р,

где V_г– плановый (годовой) объем перекачки нефти, V_г= 24 ^.N_p ^.Q; τ₁, τ₂ – продолжительность работы нефтепровода на первом и втором режимах.

Значения Q₁ и Q₂ определяются графически из совмещенной характеристики нефтепровода и НПС (рис.3) либо аналитически.

Решение системы (26) сводится к вычислению τ₁ и τ₂

; (27)

Рис. 2. Совмещенная характеристика нефтепровода

при округлении числа НПС в меньшую сторону:

1- характеристика трубопровода постоянного диаметра (1,02 ^. i ^.L_p + ΔZ + N_э^.h_ост);

2 – характеристика трубопровода с лупингом (1,02 ^. i ^.[L_p - l_л^.(1 - ω)] + ΔZ + N_э^.h_ост);

3 – характеристика нефтеперекачивающих станций (N_э ^.h_п + n ^.m_м ^.h_м).

Рис. 3. Совмещенная характеристика нефтепровода при циклической перекачке:

1 – характеристика нефтеперекачивающих станций при (m_м – 1) (N_э ^.h_п + n ^.(m_м - 1) ^.h_м);

2 - характеристика нефтеперекачивающих станций при m_м (N_э ^.h_п + n ^.m_м ^.h_м);

3 – характеристика трубопровода постоянного диаметра 1,02h_τ+ ΔZ + N_э^.h_ост.