Подпор основного оборудования НПС магистральных нефтепроводов

1. Сначала произведем математическое моделирование напорной характеристики основного и подпорного насоса. Снимаем с характеристик насосов (рис. 2.1, 2.2) два значения расхода и напора нефти, которые им соответствуют. Аналитическая модель напора , развиваемого насосами от часового расхода , имеет вид
(2.1)
где ‒ коэффициенты математической модели напорной характеристики насоса, рассчитываются по двум значениям расхода и напора по формулам
(2.2)
(2.3)
Используя формулы (2.2) и (2.3) выполняем расчет коэффициентов математической модели напорной характеристики:
- подпорного насоса НПВ 3600-90 с диаметром рабочего колеса
(2.4)
- основного насоса НМ 3600-230 с диаметром рабочего колеса
(2.5)
2. Строим совмещенную H-Q характеристику НПС и линейной части. При этом характеристику НПС строим виде 4-х кривых по формуле
(2.6)
где ‒ количество последовательно соединенных основных насосов, которые пребывают в работе:
- ‒ характеристика подпорного насоса;
- ‒ суммарная характеристика подпорного насоса и одного основного насоса;
- ‒ суммарная характеристика подпорного насоса и двух основных насосов;
- ‒ суммарная характеристика подпорного насоса и трех основных насосов.
Покажем контрольный пример для расхода :
Аналогично расчеты выполняем для часовых расходов нефти, которые приведены в таблице 2.1 и полученные результаты сводим в таблицу 2.2.
Таблица 2.2
Результаты расчетов напорной характеристики главной НПС
при различном числе работающих основных насосов
Qч, м3/ч 2000 2500 3000 3500 4000
, м
111,0 104,8 97,3 88,3 78,0
, м
376,0 358,4 336,8 311,4 282,0
, м
641,0 611,9 576,4 534,4 486,0
, м
906,0 865,5 816,0 757,5 690,0
Совмещенная характеристика НПС и линейной части нефтепровода приведена на рисунке 2.3.
С помощью совмещенной характеристики находим рабочую точку системы (точка А): ; .
При уменьшении производительности на процентов, новый расход нефти в системе будет равен
(2.7)
Рис. 2.1. Графическая характеристика подпорного насоса НПВ 3600-90
(вода 20 оС, n = 1480 об/мин)
Рис. 2.2. Графическая характеристика основного насоса НМ 3600-230
(вода 20 оС, n = 3000 об/мин)
Рис. 2.3. Совмещенная характеристика НПС
и линейного участка нефтепровода
Поскольку производительность нефтепровода при работе подпорного насоса и двух основных (см . рис. 2.3), что соответствует точке больше за необходимое значение расхода , то есть
то сначала выполняем регулирование режима работы нефтепровода на заданную производительность с помощью отключения одного основного насоса на НПС, то есть в работе будет два основных и один подпорный насос.
3. Выполняем расчет режимов работы участка магистрального нефтепровода, для обеспечения заданного расхода такими методами регулирования:
- дросселирование;
- байпасирование;
- обточка рабочего колеса насоса;
- изменения частоты вращения ротора насоса.
3.1. Метод дросселирования потока нефти на выходе с НПС.
В данном случае система будет работать в таком режиме:
- НПС с параметрами в точке С
- линейная часть трубопровода с параметрами в точке В (для определения величины потребного напора используем графическую характеристику трубопровода)
Это значит, что для обеспечения нового значения расхода на узле регулирования НПС в дроссельном органе нужно достичь потерь напора величиной, который составляет
По формулам (2.4) и (2.5) находим напор, создаваемый подпорным и основным насосом при уменьшенной производительности :
С графических характеристик насосов (рис 2.1, 2.2) находим соответствующие значения КПД для производительности :
Коэффициент полезного действия НПС находим по формуле для последовательного соединения насосов
(2.8)
и для двух последовательно работающих основных насосов () с подпорным, получаем для метода дросселирования
Тогда величина потребляемой мощности НПС составляет
(2.9)
где ‒ плотность нефти, кг/м3;
‒ ускорение силы тяжести, м/с2;
‒ объемный расход, с которым работает НПС, м3/с;
‒ напор, развиваемый всеми работающими на НПС насосами, м;
‒ коэффициент полезного действия электродвигателей насосов, принимаем для основных и подпорного насоса одинаковым и равным .
Для метода дросселирования потока нефти на выходе НПС мощность, потребляемая насосами, составляет
3.2. Метод байпасирования (перепуска части нефти с линии нагнетания НПС в линию всасывания).
При перепускании части расхода нефти по байпасной линии НПС будет работать с такой подачей , при которой напор, развиваемый НПС, будет равен потерям напора в трубопроводе при необходимом расходе
Используя указанные выше рассуждения и формулу (2.6), находим расход нефти на НПС при осуществлении регулирования методом перепуска:
(2.10)
При этом расход нефти в байпасной линии будет равен
(2.11)
Рассчитываем напор, создаваемый подпорным и основным насосом при производительности :
С графических характеристик насосов находим соответствующие значения КПД для производительности :
Новое значение КПД главной НПС находим по формуле (2.8)
Потребляемой мощности НПС рассчитываем по формуле (2.9)
3.3