«Эксплуатация насосных станций» Тема проекта «Проектирование нефтеперекачивающих станций для магистрального нефтепровода» Вариант № 3

Эксплуатация насосных станций
Тема проекта «Проектирование нефтеперекачивающих станций для магистрального нефтепровода» Вариант № 3 ...

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………...…....2
1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К РАСЧЁТУ КУРСОВОГО ПРОЕКТА .……...………4
2 ТЕОРИЯ НЕФТЕПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ СТАНЦИЙ ………………………......6
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРОЕКТА ..………………………………….. 8
3.1 Расчёт насоса НМ1250-260 …………………………………………………....8
3.2 Определение потребного напора всего трубопровода ……………………..13
3.3 Расстановка НПС вдоль нефтепровода ……………………………………..19
3.4 Расчет узла предохранительных клапанов ………………………………… 21
3.5 Расчет системы охлаждения ………………………………………………... 32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………35
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………………………..36

Величина Численное значение
Наружный диаметр D_нар, мм 630
Толщина стенки δ, мм 11,5
Мощность нефтепровода G, млн.т/год 11,4
Плотность нефти ρ, кг/м3 855
Кинематическая вязкость нефти v, сСт 145
Длина участка L, км 290
Высотная отметка начала трубы Z_н, м 21
Высотная отметка конца трубы Z_к, м 21
Давление в конце участка нефтепровода p_k, МПа 0,3
Допустимый кавитационный запас h_доп, м 17,2
Диаметр входного патрубка, D2, мм 630

Логично, что нефтеперекачивающие станции закрытого типа размещаются уже непосредственно в сооружении.3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ПРОЕКТА3.1 Расчёт насоса НМ 1250-260По характеристикам насоса НМ 1250-260 (рисунок 1.1) определим его гидравлическую Q-H характеристику в виде аппроксимации,где А, В – коэффициенты, которые рассчитываются по формулах,.По методу наименьших квадратов возьмем пять точек (расходов) в рабочей области. Результаты расчёта приведены в таблице 3.1.Таблица 3.1 – Результаты расчёта по методу наименьших квадратов№Q2, ·106H·Q2, ·106Q4, ·1012QH113021,0100030221,44424,82,07120029531,96548,83,84140028042,56675,846,55160026453,24751,6810,51800232Сумма10,22703,1224,070001373Определим коэффициенты А, В на основе данных таблицы 3.1,.Или , .Гидравлическая характеристика насоса НМ 1250-260 для воды будет выглядеть следующим образом.Проведем расчет необходимого подпора для заданного насоса, исходя из допустимого кавитационного запаса, по формуле,где Рн.п. – давление насыщенных паров, Па;vвс – скорость всасывания, м/с.Давление, которое жидкость оказывает на окружающие ее поверхности, зависит от температуры. Это давление называется давлением насыщенных паров, и оно является уникальной характеристикой любой жидкости, которая возрастает с увеличением температуры. Когда давление насыщенного пара жидкости достигает давления окружающей среды, жидкость начинает испаряться или кипеть. Температура, при которой происходит его испарение, будет понижаться по мере того, как понижается давление окружающей среды. Принимаем давление насыщенных паров равным Рн.п. = 150 кПаПодпор необходим на всасывающем патрубке насоса, чтобы компенсировать все потери давления в насосе и удержать жидкость выше уровня давления насыщенных паров, и ограничить потери напора, возникающие в результате кавитации.Кавитация – это переход небольших объемов воды в парогазовое состо-яние и обратно, что происходит в результате резких колебаний или резких изменений давления.Переведем исходный массовый расход в объемный по формуле,где Кн – коэффициент неравномерности перекачки, принимаем Кн = 1,07Nр – количество рабочих дней в году, принимаем Nр = 350 дней..Определим скорость всасывания входного патрубка по формуле,.Определяем необходимый подпор.Выполним пересчет Q-H характеристики насоса с воды на нефть, другими словами определимРассчитаем коэффициент быстроходности по формуле,где - так, как колесо двухстороннего входа (по условию задачи)Оптимальные значения Q и H определим с помощью графика при максимальном КПД (рисунок 1.1):- оптимальная оборотная частота n = 3000 об/мин;- оптимальная подача Q = 1250 м3/ч = 0,3472 м3/с;- оптимальный напор Н = 260 м.Коэффициент быстроходности.Рассчитаем число Рейнольдса насоса,Посчитаем переходное число Рейнольдса Reперех для того, чтобы определить, нужно ли пересчитывать Q-H характеристику с воды на нефть.., значит, надо пересчитывать Q-H характеристику с воды на нефть.Определяем коэффициент пересчёта напора КН по формуле,.Пересчитаем коэффициенты А, В по формулах,,,.Следовательно, аппроксимация примет такой вид.3.2 Определение потребного напора всего трубопроводаОпределим потребный напор для всего нефтепровода, исходя из предположения, о том, что на НПС расположены два рабочих нефтепере-качивающих агрегата.Определим внутренний диаметр по формуле,.Рассчитаем число Рейнольдса по формуле,.Определим коэффициент гидравлического сопротивления для нефтепровода. Воспользуемся формулой Гинзбурга для переходного режима,где - коэффициент перемежаемости, который вычисляется по формуле,.Коэффициент гидравлического сопротивления.Из уравнения баланса напоров выводим формулу для определения необходимого количества нефтеперекачивающих станций,,,где mнас – количество работаюших насосов на одной станции, mнас = 2.Округляем в большую сторону, в итоге получаем nст = 5 станций.Выполним построение потребного напора (Q-H) характеристики в диапазоне при 10 различных расходах.,.Для различных режимов используются различные формулы определения коэффициента гидравлического сопротивления:- при ламинарном режиме (Re < 2300);- при переходном режиме (2300 < Re <10000),;- при турбулентном режиме (10000 < Re < ).Строим характеристику потребного напора Q-H и накладываем на полученный график гидравлическую характеристику всех НПС с учетом поправки на нефть.,Полученные результаты сведем в таблицу 3.2 и построим совмещенную гидравлическую характеристику (рисунок 3.1).Построение характеристики НПС выполняем в рабочей зоне.Таблица 3.2 – Результаты определения потребного напора и напора НПСПодача Q, м3/чЧисло Рейнольдса ReКоэффициент перемежаемости Коэффициент гидравлического сопротивления λПотребный напор H(Q)потр, мНапор всех НПС Н(Q)НПС, м60024110,19910,0316255,13258,780032150,83950,0387555,33169,9100040180,96780,0390875,23055,8120048220,99360,03781221,82916,2140056260,99870,03651605,32751,4160064290,99970,03532029,22561,1180072330,99990,03432494,02345,5200080371,00000,03342999,12104,5220088401,00000,03263543,51838,2240096441,00000,03194126,31546,5Рисунок 3.1 – Совмещенная гидравлическая характеристика работы трубопровода и НПСРабочие характеристики центробежного насоса могут быть изменены двумя способами: изменением частоты вращения и обточкой наружного диаметра рабочего колеса насоса. В процессе эксплуатации приходится приспосабливать характеристики насосов к конкретным условиям, изменяя число оборотов насоса, можно получить требуемую подачу в сети. Этот способ регулирования не вызывает дополнительных потерь энергии, т.к. напор в сети соответствует напору, развиваемому насосом. Недостаток этого способа изменения подачи состоит в использовании более дорогого привода насоса с регулируемой частотой вращения. Обточка рабочего колеса насоса – это очень сложный и длительный процесс. Обточка рабочего колеса также приводит к снижению КПД, поэтому величина ее лимитирована.Для того чтобы рабочий расход (рабочая точка) оказался равным заданному расходу, рассчитываем новую частоту вращения колес.,,,,Далее построим новую характеристику всех НПС с новой частотой вращения колес. Полученные результаты сведем в таблицу 3.3, а построенную гидравлическую характеристику покажем на рисунке 3.2.Таблица 3.3 – Результаты определения напора НПС при измененной частоте вращения рабочего колеса насосаПодача Q, м3/чНапор всех НПС Н(Q)НПС, м6003089,18003000,310002886,212002746,714002581,816002391,518002175,920001935,022001668,624001376,9Рисунок 3.2 – Совмещенная гидравлическая характеристика работы трубопровода и НПС при измененной частоте вращения рабочего колеса насосаДля того, чтобы рабочий расход оказался равным заданному расходу, надо уменьшить частоту вращения вала с 3000 об⁄мин до 2902,5 об⁄мин 3.3 Расстановка НПС вдоль нефтепроводаВыполняем расстановку НПС вдоль нефтепровода с учетом необходимого напора. Расстановка перекачивающих станций выполняется графически на сжатом профиле трассы. Рассмотрим реализацию этого метода для случая округления числа нефтеперекачивающих станций в большую сторону на примере одного эксплуатационного участка. В работе находятся 4 НПС, оборудованные однотипными магистральными насосами ( НМ 1250-260) и создающие одинаковые напоры Hст1 = Hст2 = Hст3 = Hст4 = Hст5. На ГНПС устано-влены подпорные насосы, создающие подпор hпод. В конце эксплуатационного участка обеспечивается остаточный напор hост. По известной производительности нефтепровода определяется значение гидравлического уклона i. Строится треугольник гидравлического уклона в принятых масштабах сжатого профиля трассы.Определим среднюю скорость транспортируемой нефти в нефтепроводе по формуле,.Рассчитаем значение гидравлического уклона по формуле,.Место положения на трассе второй перекачивающей станции определяется с помощью отрезка, проведенного из вершины напора Hст1 параллельно линии гидравлического уклона до пересечения с профилем. Точка пересечения данной линии с профилем соответствует месту расположения второй насосной станции.Напор всех НПС,.На рисунке 3.3 изображена расстановка НПС вдоль трассы нефтепровода.Рисунок 3.3 – Расстановка НПС вдоль трассы нефтепровода3.4 Расчет узла предохранительных клапановДля работы на нефтеперекачивающей станции подбираем предохранительные клапаны типа СППК 4 200-16МИсходные данные для расчёта узла предохранительных клапанов приведены в таблице 3.4.