Здесь вставите титульный лист
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ 4
2. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТЫ 6
2.1. Определение гидравлической характеристики насоса. 6
2.2. Расчет необходимого подпора для заданного насоса. 7
2.3. Расчет необходимого числа НПС на нефтепроводе. 8
2.4. Построение характеристик нефтепровода и насосных станций. 10
2.5. Расчет изменения числа оборотов насоса. 12
2.6. Расстановка НПС вдоль нефтепровода. 14
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 17
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 18
ВВЕДЕНИЕ
Магистральный трубопроводный транспорт – это вид транспорта, предназначенный для транспортировки магистральными трубопроводами продукции (жидких и газообразных энергоносителей: нефти, нефтепродуктов, газа, широких фракций лёгких углеводородов), подготовленных в соответствии с требованиями государственных стандартов и технических условий, от пункта приёма продукции до пункта ее сдачи, передачи в другие трубопроводы, на иной вид транспорта или хранения.
Магистральный трубопровод – это производственно-технологический комплекс, состоящий из подземных, подводных, наземных и надземных трубопроводов и других объектов, обеспечивающих безопасную транспортировку продукции.
Важнейшим условием обеспечения жизнедеятельности всех отраслей национального хозяйства является надежное поступление в регионы энергоносителей. Это определяет фундаментальную роль магистральных трубопроводов в обеспечении энергетической и экономической безопасности страны.
В задании указываются следующие основные данные: характеристика трубопровода; годовая пропускная способность; характеристика нефтепродукта, рельеф местности где проходит нефтепровод. Кроме этого нам дана также характеристика основного насоса.
Цель работы ознакомиться с методикой расчета количества НПС в зависимости от типа насоса, характеристики трубопровода и расчет расположения НПС вдоль нефтепровода.
1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Наружный диаметр
Толщина стенки
Мощность нефтепровода
Плотность нефти
Кинематическая вязкость нефти
Длина участка трубы
Высотная отметка начала трубы
Высотная отметка начала трубы
Давление в конце участка
Допустимый кавитационный запас
Насос НМ 7000-210 (рис. 1).
Рис. 1. Характеристика насоса НМ 7000-210
2. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТЫ
2.1. Определение гидравлической характеристики насоса.
Выберем 5 точек (расходов) в рабочей области и рассчитаем суммы. Расчеты отобразим в таблице 1.
Таблица 1. Расчет сумм, для аппроксимации.
№ п/п |
|
|
|
|
|
|
1 | 5500 | 1,528 | 235 | 2,334 | 548,5 | 5,448 |
2 | 6000 | 1,667 | 225 | 2,778 | 625,0 | 7,716 |
3 | 6500 | 1,806 | 220 | 3,260 | 717,2 | 10,628 |
4 | 7000 | 1,944 | 210 | 3,781 | 794,0 | 14,295 |
5 | 7500 | 2,083 | 195 | 4,340 | 846,4 | 18,838 |
Сумма | 32500 | 9,028 | 1085 | 16,493 | 3531,1 | 56,925 |
Определяем коэффициенты
Получаем аппроксимированную зависимость
Отобразим зависимость на рис. 2.
Рис. 2. Гидравлическая характеристика насоса НМ 7000-210
2.2. Расчет необходимого подпора для заданного насоса.
Температуру кипения для нефти принимаем (начало кипения жидких углеводородов)
Рабочую температуру насоса принимаем
Атмосферное давление принимаем
Давление парообразования для нефтей
Расчётное количество рабочих дней в году для магистральных трубопроводов от 500 до 700 км и диаметром свыше 820 мм
Суточная пропускная способность
Часовая пропускная способность трубопровода
Или секундный расход
Для определения скорости нефти на входе в насос воспользуемся формулой
Необходимый подпор с учетом кавитационного запаса
Это соответствует давлению
Следовательно, кавитация отсутствует.
2.3. Расчет необходимого числа НПС на нефтепроводе.
Определяем напор на насосе при данном расходе.
Внутренний диаметр трубопровода
Скорость течения нефти в трубопроводе
Число Рейнольдса
Поскольку 
, то течение – турбулентное.
Примем эквивалентную шероховатость сварных новых чистых стальных труб.
Относительная шероховатость
Первое переходное число Рейнольдса
Второе переходное число Рейнольдса
Так как 
то течение нефти происходит в первой области турбулентности, и коэффициент гидравлического сопротивления зависит от числа Рейнольдса. Найдем его по формуле Блазиуса.
Гидравлический уклон
Исходя из уравнения (пренебрегая местными сопротивлениями)
или
Исходя из предположения, что на одной НПС расположены 
рабочих насоса, получим количество НПС.
Округляя в большую сторону, окончательно принимаем число НПС
2.4. Построение характеристик нефтепровода и насосных станций.
Так как апроксимация напорной характеристики насоса определена только на промежутке от 5500 до 7500 м3/ч, то будем использовать те же самые точки. Расчеты при этом аналогичные, что и в предыдущем пункте.
1. Определяем напор на насосе при данном расходе.
2. Определяем скорость течения нефти в трубопроводе
3. Определяем число Рейнольдса
4. По числу Рейнольдса определяем режим течения, и вычисляем коэффициент гидравлического сопротивления.
При ламинарном течении 
В первой области турбулентности 
используем формулу Блазиуса
Во второй области турбулентности 
, используем формулу Альтшуля
В третьей области турбулентности 
, используем также формулу Альтшуля
При этом переходные числа Рейнольдса 
и 
уже вычислены в предыдущем пункте
5. Рассчитываем гидравлический уклон
6. Далее вычисляем требуемый напор для нефтепровода при заданном расходе
И напор, создаваемый всеми насосными станциями
Так как расчеты полностью аналогичные предыдущему пункту, то повторяться не будем и отобразим расчеты в таблице 2.
Таблица 2. Расчет совмещенной гидравлической характеристики.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5500 | 1,528 | 235,3 | 1,396 | 7134 | 3,443E-02 | 2,897E-03 | 1724 | 2870 |
6000 | 1,667 | 226,9 | 1,523 | 7782 | 3,369E-02 | 3,374E-03 | 2007 | 2768 |
6500 | 1,806 | 217,7 | 1,650 | 8431 | 3,302E-02 | 3,881E-03 | 2309 | 2658 |
7000 | 1,944 | 207,8 | 1,777 | 9080 | 3,241E-02 | 4,419E-03 | 2628 | 2540 |
7500 | 2,083 | 197,2 | 1,904 | 9728 | 3,186E-02 | 4,986E-03 | 2965 | 2412 |
Совмещенная гидравлическая характеристика (рис. 3).
Рис. 3. Совмещенная гидравлическая характеристика
2.5. Расчет изменения числа оборотов насоса.
Как видим данное количество насосов и НПС обеспечит примерный расход
Что больше заданного на 265 м3/ч.
Что получить заданный расход применим метод изменения числа оборотов насоса.
Напор, создаваемый всеми насосными станциями, при заданном расходе
Требуемый напор для нефтепровода при заданном расходе
Нам необходимо уменьшить суммарный напор примерно на
Необходимое число оборотов насоса
Пересчитываем коэффициенты аппроксимации.
Пересчитываем напор на насосе (для заданного расхода он равен)
и напор, создаваемый всеми насосными станциями
Отобразим расчеты в таблице 3
Таблица 3. Расчет новой совмещенной гидравлической характеристики.
|
|
|
|
5500 | 1,528 | 216,6 | 2644 |
6000 | 1,667 | 208,1 | 2543 |
6500 | 1,806 | 199,0 | 2433 |
7000 | 1,944 | 189,0 | 2314 |
7500 | 2,083 | 178,4 | 2187 |
Отобразим новую совмещенную гидравлическую характеристику на рис. 4.
Рис. 4. Новая совмещенная гидравлическая характеристика
Как видим рабочая точка совпала с заданным расходом
2.6. Расстановка НПС вдоль нефтепровода.
Так как у нас равномерный уклон, то будем размещать НПС через равные расстояния.
Потери напора при данной длине участка трубопровода
Создаваемый напор на одной НПС
Начальный напор
Напор на НПС рассчитываем по формуле
Напор перед входом на НПС
Отобразим расчеты в таблице 4.
Таблица 4. Расчет расстановки НПС вдоль нефтепровода.
| НПС |
|
|
|
1 | ГНПС | 0 | 487,9 | 95,6 |
2 | ПНПС №1 | 99 | 480,9 | 88,6 |
3 | ПНПС №2 | 198 | 473,8 | 81,5 |
4 | ПНПС №3 | 297 | 466,8 | 74,5 |
5 | ПНПС №4 | 396 | 459,7 | 67,4 |
6 | ПНПС №5 | 495 | 452,7 | 60,4 |
7 | РП | 594 | - | 53,3 |
Для проверки рассчитаем давление у потребителя
Что совпадает с заданным давлением. Расчеты произведены верно.
Отобразим расстановку НПС вдоль нефтепровода на рис. 5.
Рис. 5. Расстановка НПС вдоль нефтепровода
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Мы ознакомились с методикой расчета количества НПС и их расположения вдоль нефтепровода.
Используя основной насос НМ 7000-210, и аппроксимировав его гидравлическую характеристику, мы выяснили, что из расчета две насосных установки на одну НПС, для заданного нефтепровода необходимо 6 НПС, одна из которых главная, остальные промежуточные.
Однако объемный расход нефти 6910 м3/ч оказался выше заданного 6645 м3/ч, в связи с чем, было принято решение уменьшить частоту вращения насосов с 3000 об/с до 2898 об/с, тем самым снизив суммарный напор НПС на 225 м.
Конечное давление оказалось практически равным заданному, что значит – наши расчеты произведены на достаточно точном и высоком уровне.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Типовые расчёты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов. Учебное пособие для ВУЗов. / , , . – Уфа: Полиграф Сервис», 2002.
2. Насосы, вентиляторы, компрессоры. / – Киев; Одесса: Виша школа. Головное изд-во, 1985.
3. Насосы, компрессоры, вентиляторы. Учебное пособие для энергетических вузов и факультетов. Изд. 2-е, перераб. и доп. / , , – М.: «Энергия», 1968.
4. Оборудование транспорта и хранение нефти и газа: учебн. пособие для вузов. / . – Ростов н/Д.: Феникс, 2006.
5. Насосы и вентиляторы: учебн. пособие для вузов по спец. «Теплогазоснабжение и вентиляция, 6-е изд. перераб и доп. / М.: Высш. школа, 1987.
6. Оборудование нефтегазовых производств. Методическое руководство. / , . – Новосибирск: НГТУ, 2008.
