Внедрение компьютерной системы управления в магистральные нефтепроводы
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?араметров горячего нефтепровода необходимо выполнение группы факторов.
К группе 1 - свойства продукта - относятся следующие физические и реологические свойства перекачиваемого продукта (нефти): средняя плотность, коэффициент объемного расширения, коэффициент теплопроводности, удельная теплоемкость, кинематическая вязкость при критической температуре, показатель крутизны вискограммы, критическая температура, температура застывания, температура начала кипения [4].
Изменение температуры нефтепродукта по длине трубопровода.
Если нефть поступает в трубопровод с начальной температурой tн, то на расстоянии l от его начала средняя по сечению температура определяется по формуле Шухова
(18)
где t0 - температура окружающей среды (грунта);- полный коэффициент теплопередачи от нефтепродукта в окружающую среду;- внутренний диаметр трубопровода;
Q,?,Cp - соответственно объемный расход, плотность и теплоемкость нефти.
Для вычисления функции exp(z) можно пользоваться специальными таблицами. В конце трубопровода (l=L) величина t= tк.
Как показывает раiет и наблюдения, процесс остывания нефти в подземном трубопроводе настолько длительный, что времени вполне достаточно для устранения сложных аварий. При этом продукт не теряет своих транспортабельных качеств.
Поэтому можно рекомендовать в качестве основных рабочих агрегатов центробежные насосы, а в качестве резервных - поршневые. Резервные насосы работают в период пуска трубопровода (при закачке в холодную трубу, после аварии и т.п.).
Для уменьшения гидравлического сопротивления через теплообменники обычно перекачивают не всю нефть, а только часть ее, которую подогревают до более высокой температуры, чем требуется. Оставшаяся часть холодной нефти перекачивается по обводной линии, и за теплообменником оба потока смешиваются. Температура подогрева нефти в теплообменнике должна быть такой, чтобы после смешивания получить оптимальную температуру для перекачки.
Оптимальной температурой подогрева iитается та, для которой суммарные затраты на перекачку и подогрев будут наименьшими. В.И.Черникиным и В.С.Яблонским аналитическими путем найдено, что при оптимальной температуре подогрева затраты на перекачку и подогрев на первой (начальной) единице длины трубопровода равны затратам на перекачку и подогрев для последней (конечной) единицы длины трубопровода.
Если это условие не выполняется, то подогрев нефти может оказаться вообще нецелесообразным. Аналитически условие выгодности подогрева определяется зависимостью
(19)
где значения параметра Шухова Шу0 и гидравлического уклона вычислены при температуре окружающей среды;= ho - потеря напора в трубопроводе при перекачке без подогрева;
Е - механический элемент тепла;
см и ?м - соответственно стоимость единицы механической энергии и к.п.д. насосно-силовых агрегатов;
Сн и ?н - стоимость единицы тепловой энергии и к.п.д. подогревательной системы.
К группе II факторов - конструктивные параметры трубопровода - можно отнести наружный и внутренний диаметры трубопровода, глубину заложения трубопровода в грунт, толщину слоя теплоизоляции.
Выбор оптимальной глубины заложения нефтепроводов малых диаметров может составить самостоятельную технико-экономическую задачу. Для горячих нефтепроводов большого диаметра, в которых преобладает турбулентный режим течения и с увеличением hТР резко возрастает сметная стоимость строительства, целесообразно принимать глубину заложения в грунт 1-1,1м от верхней образующей трубы. Исследования показали, что для таких трубопроводов увеличение hТР незначительно влияет на тепловой режим перекачки.
Теплоизоляцию горячих нефтепроводов принимают при различных констее. Выявление экономической целесообразности применения теплоизоляции на трубопроводе часто является самостоятельной задачей. В случае применения теплоизоляции в раiетах необходимо учитывать степень ее влияния на полный коэффициент теплопередачи k и на сметную стоимость строительства линейной части.
К группе III факторов (технологические параметры перекачки) можно отнести, режим подогрева и распределение теплового напора по трассе, гидравлический режим перекачки и распределение потерь напора по трассе, число и расстановку насосных станций, рабочие параметры тепловых и насосных станций, условия совмещения тепловых и насосных станций.
Производительность Q нефтепровода является обычно заданной величиной. Если Q является искомой величиной, при заданном диаметре трубопровода D, она зависит от реологических свойств продукта, режима перекачки и определяется по формуле:
(20)
Подогрев определяется максимальной tmax и минимальной tmin температурой перекачки. В практике проектирования граничные пределы подогрева и охлаждения нефти часто определяются в зависимости от температуры начала кипения (разгонки нефти) tp и температуры застывания нефти tз. Принято устанавливать tmax на 5-100С ниже tp, а tmin - на 2-50С выше tз, Однако это не означает, что выбран оптимальный режим подогрева нефти, поскольку он в значительной степени зависит от реологических свойств продукта и в первую очередь от показателя крутизны вискограммы и.
Подогрев проводится на специально сооружаемых тепловых станциях. Таким образом, в отличие от изотермических нефтепроводов при раiете горячих нефтепроводов необ