ЗБІЛЬШЕННЯ ПРОПУСКНОЇ ЗДАТНОСТІ

НАФТОПРОВОДІВ

Мета роботи:Вивчення способів збільшення пропускної здатності магістральних нафтопроводів і експериментальна перевірка їх на лабораторному трубопроводі.

В результаті проведення лабораторного заняття студенти повинні:

знати способи збільшення пропускної здатності магістральних нафтопроводів;

уміти правильно вибрати спосіб збільшення пропускної здатності магістральних нафтопроводів.

 

4.1 ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

 

Пропускна здатність нафтопроводу може бути збільшена трьома способами:

1) Подвоєнням кількості нафтоперекачувальних станцій.

2) Прокладанням лупінгів.

3) Комбінованим способом – прокладанням лупінгів при одночасному подвоєнні кількості нафтоперекачувальних станцій.

Ступінь підвищення пропускної здатності нафтопроводу характеризується коефіцієнтом збільшення продуктивності

 

, (4.1)

де - об’ємна витрата рідини після її збільшення;

- об’ємна витрата рідини до її збільшення.

Орієнтовним показником, за яким вибирається спосіб збільшення пропускної здатності, є величина

 

, (4.2)

де - показник режиму руху в формулі Лейбензона.

Якщо , то з метою збільшення пропускної здатності застосовується подвоєння кількості перекачувальних станцій, за - прокладання лупінгів, а якщо , то комбінований спосіб.

За подвоєння кількості нафтоперекачувальних станцій, обладнаних відцентровими насосами, ступінь підвищення пропускної здатності (у випадку рівнинної місцевості і нехтування підпором) визначається із виразу

 

, (4.3)

де

; (4.4)

- довжина трубопроводу; -коефіцієнт, що залежить від режиму руху рідини; -кінематична в’язкість рідини; - внутрішній діаметр трубопроводу; - коефіцієнт у характеристиці насоса вигляду ; - кількість перекачувальних станцій, що працюють на трубопроводі до збільшення пропускної здатності.

Якщо прокладаються лупінги і перекачування рідини здійснюється відцентровими насосами ступінь підвищення пропускної здатності дорівнює

 

, (4.5)

де - довжина лупінга;

 

, (4.6)

- внутрішній діаметр лупінга.

На етапі проектування трубопроводів збільшення пропускної здатності може досягатись прокладанням вставок більшого діаметра. У цьому випадку

 

, (4.7)

де ; - внутрішній діаметр вставки; - довжина вставки.

Для комбінованого способу збільшення пропускної здатності (за рівнинної місцевості і нехтування підпором) ступінь підвищення пропускної здатності можна визначити із виразу

 

. (4.9)

 

 

4.2 ОБЛАДНАННЯ І ПРИЛАДИ

 

Лабораторна робота виконується на установці “Модель магістрального нафтопроводу”, схема якого зображена на рисунку 3.1.

Для дослідження збільшення пропускної здатності шляхом подвоєння кількості перекачувальних станцій працюють насоси № 1 (головна станція) і № 3 (проміжна станція), обладнані відцентровими насосами марки “Кама-3”. На перегоні між головною і проміжною перекачувальними станціями передбачено лупінг з внутрішнім діаметром, що дорівнює діаметру основної магістралі ( мм). Довжина лупінга м.

Лабораторна установка дозволяє порівнювати пропускну здатність трубопроводу, зібраного з труб однакового діаметра, і трубопроводу, що має вставку більшого діаметра. Довжина вставки більшого діаметра м, її внутрішній діаметр мм.

Площа дзеркала води в лівому відсіку ємності 1, яка моделює початковий і кінцевий пункти трубопроводу, м2, а в правому - м2. Загальна довжина трубопроводу за збільшення пропускної здатності шляхом прокладання лупінга і вставки м, а за подвоєння кількості перекачувальних станцій і комбінованого способу збільшення пропускної здатності м. Для насоса “Кама-3” коефіцієнт (с/м3)1,75.

 

4.3 ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ РОБОТИ І ОБРОБКА

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДАНИХ

 

1) Вимірюється температура перекачуваної води.

2) Здійснюється перекачування рідини насосом № 1, який імітує роботу головної перекачувальної станції, фіксується час зміни рівня рідини в обидвох відсіках ємності (спосіб перекачування до збільшення пропускної здатності).

3) Здійснюється перекачування рідини насосами №1 і №3, які імітують роботу головної і проміжної перекачувальних станцій, фіксується час зміни рівня рідини в обидвох відсіках ємності (подвоєння кількості перекачувальних станцій).

4) Здійснюється перекачування рідини насосом №1 при включеному лупінгу такого ж діаметра, як основна магістраль, виконуючи аналогічні вимірювання.

5) Здійснюється перекачування рідини насосами №1 і №3 за включеного лупінга (комбінований спосіб).

6) Здійснюється перекачування рідини насосом №1 за включеної вставки більшого діаметра.

Результати всіх вимірювань заносяться у таблицю 4.1.

 

Таблиця 4.1 – Результати вимірювань і обробки дослідних даних

 

Спосіб збільшення пропускної здатності Резервуар, що спорожнюється Резервуар, що заповнюється Темпе-ратура, 0С Ступінь збільшення продуктивності Похибка, %
,см ,с ,см ,с
До збільшення пропускної здатності                
Подвоєння кількості перекачувальних станцій                
Прокладання лупінга                
Комбінований                
Перекачування при включеній вставці більшого діаметра                

 

7) Визначається витрата рідини за результатами вимірювань у лівому і правому відсіку ємності

; (4.9)

, (4.10)

де - площа дзеркала води в лівому і правому відсіках ємності; - зміна рівня води в п’єзометрах, підключених до лівого і правого відсіків ємності; - час зміни рівня рідини у відсіках резервуара на величину і відповідно.

8) Обчислюється середнє значення витрати рідини для кожного досліду

. (4.11)

9) За формулою (1.1) знаходяться дослідні значення коефіцієнта збільшення продуктивності для кожного випадку і заносяться в таблицю 4.1.

 

3.1 Алгоритм визначення теоретичних значень коефіцієнта збільшення пропускної здатності

 

За формулами (4.9), (4.10) і (4.11) визначаються витрати рідини для випадку перекачування до збільшення пропускної здатності.

Потім знаходиться швидкість перекачування рідини

 

. (4.12)

Обчислюється число Рейнольдса (значення наведені у додатку Б)

 

. (4.13)

Визначається відносна шорсткість

 

, (4.14)

де - абсолютна еквівалентна шорсткість, мм.

Обчислюється перше перехідне число Рейнольдса

 

. (4.15)

За приймаємо , с2/м, якщо ж , то , а

 

. (4.16)

За формулами (1.4) і (1.3) визначається коефіцієнт збільшення пропускної здатності за подвоєння кількості перекачувальних станцій.

Оскільки , то визначається коефіцієнт зведення діаметра лупінга до діаметра основної магістралі за формулою

 

. (4.17)

Потім за формулою (4.5) обчислюється коефіцієнт збільшення пропускної здатності у випадку прокладання лупінга.

Коефіцієнт збільшення пропускної здатності для комбінованого методу визначається за формулою (4.8).

Якщо використовується вставка, то розрахунки виконуються за формулою (4.7).

Обчислюється похибка досліджень за формулою

 

. (4.18)

Величини теоретичних значень коефіцієнта збільшення пропускної здатності і похибок заносяться в таблицю 4.1.

 

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

 

1. Що називається ступенем підвищення пропускної здатності трубопроводу?

2. Які існують способи підвищення пропускної здатності трубопроводів?

3. Як вибирається спосіб збільшення пропускної здатності нафтопроводів?

4. Вивести формули збільшення пропускної здатності нафтопроводів у випадку обладнання НПС відцентровими насосами для подвоєння кількості станцій, прокладання лупінга і комбінованого способу.

 

ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ

 

  1. Середюк М.Д., Якимів Й.В., Лісафін В.П. Трубопровідний транспорт нафти і нафтопродуктів: Підручник. – Івано-Франківськ: Кременчук, 2001. – 517 с.
  2. Трубопроводный транспорт нефти и газа: Учеб. для вузов/ Р.А.Алиев, В.Д.Белоусов, А.Г.Немудров и др. – М.: Недра, 1988. – 368 с.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

 

ВИЗНАЧЕННЯ ОБ’ЄМУ СУМІШІ РІЗНОСОРТНИХ
РІДИН ПРИ ЇХ ПОСЛІДОВНОМУ ПЕРЕКАЧУВАННІ

(з елементами НДРС)