Внедрение компьютерной системы управления в магистральные нефтепроводы
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ходиморасстанавливать не только насосные, но и подогревательные станции. Схема такого нефтепровода изображена на рисунке 3.
Нефть с промыслов поступает в резервуары 1, оборудованные подогревателями (обычно паровыми), далее насосами 2 нефть пропускается через подогреватель 3 и далее в насосную станцию 4. На перегоне между ИПС 4 и 8 с подогревателем 7 может потребоваться установка подогревательных станций 5 и 6.
Рисунок 3 - Схема трубопровода горячей перекачки.
Поскольку в процессе многошагового поиска оптимальной трассы предполагается одновременный учет изменения теплового режима в трубопроводе, раiет параметров целесообразно вести по средней температуре нефти на каждом раiетном i -м шаге (элементе):
(21)
При раiете падения температуры по трассе используются известные раiетные зависимости В.Т.Шухова.
Более подробно рассмотрим вопросы выбора оптимальной трассы магистральных трубопроводов с учетом охраны окружающей среды.
Выбор трассы является основным этапом, определяющим при прочих условиях характер и размеры возможных воздействий на окружающую среду при строительстве и эксплуатации трубопровода. Поэтому качественное решение задачи охраны окружающей среды неразрывно связано с выбором трассы.
Задача выбора оптимальной трассы магистрального трубопровода формируется следующим образом. На топографической карте местности задаются начальные и конечные пункты трубопровода и сеть возможных направлений трасс между этими пунктами. При известной целевой функции (критерий или вектор критериев) требуется найти трассу от начальной до конечной точки трубопровода, вдоль которой целевая функция принимала бы экстремальное значение среди всех трасс исходной сети. Существенным недостаток такой постановки является то, что при построении исходной сети и оценки целевой функции не учитываются изменение компонентов окружающей среды и отрицательное влияние на них строительства и эксплуатации трубопроводов.
При постановке и решении задачи выбора оптимальной трассы должны учитываться:
состояние компонентов окружающей среды;
предельные допустимые уровни воздействия на компоненты окружающей среды;
динамика и направление развития экологической обстановки;
для решения задачи выбора оптимальной трассы с учетом охраны окружающей среды необходимы следующие материалы и данные:
специальные инженерно-строительные природоохранные карты на топографической основе;
материальные затраты по прокладке линейной части, стояки перекачки, подогрева и другие элементы трубопроводной системы в различных условиях местности;
материальные затраты на выполнение природоохранных мероприятий при строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов;
характеристики надежности элементов проектируемого трубопровода и свойства перекачиваемого по трубопроводу продукта.
Существующие инженерно-строительные карты характеризуют природные условия только с точки зрения строительства магистральных трубопроводов. Оценить же состояние компонентов окружающей среды и влияние на них отрицательных воздействий при эксплуатации трубопроводов по этим картам нельзя. Для получения таких данных целесообразно использовать тематические природоохранные карты, характеризующие состояние компонентов окружающей среды, чувствительность их к различным воздействиям, динамику и направление развития экологической обстановки и т.д. Карты, используемые для выбора оптимальных трасс с учетом охраны окружающей среды, должен синтезировать данные инженерно-строительных и природоохранных карт.
Оптимальной будем iитать трассу, для которой критерии оптимальности или их совокупность достигают экстремального или некоторого предпочтительного значения. Для решения рассматриваемой задачи в качестве критерия оптимальности целесообразно принять приведенные затраты, являющиеся наиболее универсальными и позволяющие учесть разновременность капитальных вложений на возмещение ущерба, наносимого окружающей среде [4].
2.3.2 Математические модели перекачки нефти по трубопроводам
Качество математических моделей имеет исключительное значение, так как определяет точность и обоснованность принимаемых решений. Состояние высоковязкой нефти в трубопроводе описывается скоростью температурой T(x,t), давлением p(x,t). Следовательно, для управления работой трубопровода необходимо расiитывать эти функции состояния.
Первую математическую модель распределения температуры вязкой нефти для подземного нефтепровода предложил В.Г. Шухов.
(22)
где Т0 - температура окружающей среды; Tb - температура нефти в начале рассматриваемого участка; коэффициент теплопередачи k рекомендовалось определять опытным путем, D - диаметр трубы, G - массовый расход нефти; c - теплоемкость нефти.
Л.С. Лейбензон уточнил уравнение (22) и получил для определения температуры формулу:
(23)
где i - гидравлический уклон, Е - механический эквивалент теплоты.
В.И. Черникин (22) вывел следующее выражение:
(24)
Здесь - количество парафина, - скрытая теплота кристаллизации парафина, Tbp,Tep - температура начала и конца процесса кристаллизации парафина.
Уравнения (22)-(24) определили основные направления тепловых раiетов нефтепроводов. Практика показала, что результаты раiетов не могут претендовать на высокую точность совпадения с эксперим?/p>