Внедрение компьютерной системы управления в магистральные нефтепроводы
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Вµнтальными данными, поэтому необходимо повысить надежность вычислений. Это осуществлялось за iет
уточнения знаний коэффициентов теплопередачи между движущейся нефтью и окружающим трубу грунтом;
учета влияния процесса кристаллизации парафина в объеме нефти, отложения парафина на стенке трубы, в результате чего изменяется живое сечение по длине трубопровода;
учета влияния диссипации механической энергии на температуру нефти по длине трубопровода.
Задача о раiете гидравлического поля внутри трубопровода сводится к определению потери напора на трение. Впервые математическая модель потерь напора на трение была разработана Л.С. Лейбензоном:
(25)
где u - средняя скорость потока, g - ускорение свободного падения, l - длина трубопровода, - коэффициент гидравлического сопротивления.
Выражение (25) не учитывает изменение температуры и вязкости нефти по поперечному сечению трубы, поэтому дальнейшее уточнение потерь напора на трение сводится в введению поправок для коэффициента гидравлического сопротивления. Одним из условии уточнения является предположение о том, что известно температурное распределение T(x).
При выводе математической модели перекачки нефти и нефтепродуктов по горячему магистральному трубопроводу сделаны следующие допущения:
трубопровод длиной L с диаметром трубы D проложен на глубине h в грунте;
трубопровод рассматривается как совокупность линейных участков, разделенных промежуточными станциями; диаметр трубы постоянен вдоль линейного участка;
трубопровод негоризонтальный, рельеф и характеристики местности, по которой он проложен, известны;
промежуточные тепловые и насосные станции и попутные пункты подкачки нефти iитаются точечными объектами с известными характеристиками /25/;
течение в трубе одномерное /25/;
транспортируемые нефти и нефтепродукты могут относиться как к ньютоновским, так и к неньютоновским жидкостям;
теплофизические и реологические характеристики транспортируемого продукта известны.
Общая математическая модель для линейного участка
Состояние транспортируемого по трубопроводу продукта в области
(26)
описывается скоростью v(x,t), давлением и температурой T(x,t). В области (26) функции ограничены.
Предположим, что вдоль линейного участка нефтепровода расположено Ns пунктов попутных подкачек нефти с координатами (i=1,тАж,Ns).
В сделанных предположениях течение транспортируемого продукта по линейному участку горячего магистрального нефтепровода описывается системой дифференциальных уравнений в частных производных (26), (27) неразрывности
(27)
движения
(28)
энергии
(29)
уравнение состояния
(30)
Здесь - дельта-функция Дирака; Gi,tsi - соответственно время работы и мощность i-го промежуточного пункта подкачки нефти; F- площадь поперечного сечения трубы; - сила сопротивления со стороны стенки движению транспортируемого продукта; R - гидравлический радиус трубы; g - ускорение свободного падения; H - высота точки с координатой х над уровнем моря; - скорость вводимого в основной поток подкачиваемого продукта в i-ом промежуточном пункте подкачки; q - плотность теплового потока через боковую поверхность элементарного объема.
Полученная математическая модель перекачки по горячему магистральному трубопроводу позволяет проводить раiеты функций состояния для различных продуктов: нефтей, нефтепродуктов, воды и т.д. Реологические свойства учитываются функцией , вид которой определяется индивидуальными свойствами транспортируемого продукта [5].
Для полной математической постановки задачи о транспорте нефти по линейному участку трубопровода в системам уравнений, описывающих процесс течения нефти, необходимо присовокупить условия однозначности, определяемые конкретные условия эксплуатации.
Начнем с геометрических условий. Это значит нужно указать метр трубы D, область (26), значения Н(х), глубину залегания трубопровода h, координаты промежуточных станций подогрева нефти насосных станций, а также промежуточных пунктов подкачки нефти.
Решение систем уравнений (27) - (30) в области (26) полностью определяется начальными
(31)
граничными условиями
(32)
условиями согласования
(33)
Перечисленные условия однозначности необходимо дополнить условиями стыковки в точках соприкосновения линейных участков:
(34)
Математические модели основных агрегатов нефтепровода
В основу модели раiета трубчатых печей станции подогрева нефти положен метод Н.М.Белоконя, основанный на совместном решений уравнений теплового баланса теплопередачи.
Для определения влияния входных и режимных параметров на выходные параметры печи на основе статистических данных и экспертной оценки построены регрессионные уравнения с нечеткими коэффициентами:
(35)
где - соответственно, производительность, температура и давление на выходе печей; - определяемые на основе экспертной (нечеткой) информации регрессионные коэффициенты; -соответственно, температура, давление, расход топлива и нефти на входе печей.
Насосно-перекачивающие станции:
(36)
где - соответственно, производительность и давление насосно-перекачивающей станций на выходе; - оцениваемые нечеткие коэффициенты (свободный член, коэффициенты линейн