Механический расчет трубопровода

Цель:

Произвести расчет указанных  параметров в соответствии с ходом  выполнения, результаты представить  в виде отчета

Задачи :

1. По таблице осуществить подбор наружного диаметра трубы по рассчитанному в Практической работе №1 внутреннему диаметру, выбрать марку трубы, рассчитать сопротивление материала трубы R_1;
2. В соответствии с найденной расчетной часовой производительностью нефтепровода подбирается магистральные и подпорные насосы нефтеперекачивающей станции, определяются их напоры h_m и h_n;
3. Определить рабочее давление, развиваемое перекачивающей станцией и рассчитать фактическую толщину стенки трубы и скорость течения нефти в трубопроводе.

 

Порядок вычислений.

1. Подбор наружного диаметра трубы.

По Таблице 1 подбираем марку стали и ближайший больший наружный диаметр трубы к D₀. Расчетное сопротивление металла трубы [МПа]:

Где - предел прочности металла трубы, подбирается по Таблице 1, для типа стали (исходя из табличных данных  = 570 МПа);

m- коэффициент, зависящий от  условий работы трубопроводы, для подземных трубопроводов m=0,9;

k₁ – коэффициент надежности по материалу (для взятой мною марки 17Г1С, к₁=1,34);

k_n – коэффициент надежности по назначению трубопровода (для взятой мною марки 17Г1С, к₁=1,0).

Подставив исходные данные в формулу, найдем R₁:

 

2. Подбор насосов  и определение их напора

Для расчетной часовой  пропускной способности нефтепровода, Q [м³/ч] осуществляем подбор магистрального и подпорного насосов по Таблице 2, ориентируясь на ближайшую большую производительность насоса.

Для выбора магистрального насоса ( на станции их соединяют последовательно), надо следить, чтобы величина часовой  подачи Q_ч попала в рабочий диапазон. На перекачивающих станциях основные магистральные насосы соединяют последовательно, так чтобы при одной и той же подаче напоры, создаваемые насосами, суммировались. Это позволяет увеличить напор на выходе станции.

Для насосов ряда от НМ 125-550 до НМ 360-460 соединяют последовательно, как  правило, два насоса при одном  резервном. Для насосов с подачей  от 500 м³/ч и выше соединяют последовательно три насоса при одном резервном.

В отличие от основных магистральных насосов, на перекачивающих станциях подпорные насосы соединяют, как правило, параллельно (расходы  нефти в насосах суммируются, а напор, создаваемый каждым насосом, остается одним и тем же). Для того, чтобы обеспечить требуемый подпор при меньшей подаче в каждом из отдельно взятых насосов. Ведь, как известно, при параллельном соединении насосов общий поток жидкости разделяется на части, составляющие подачи этих насосов. Поэтому стремятся, чтобы либо производительность одного насоса, либо производительность нескольких (двух или трех) параллельно была равна производительности (подаче) основного магистрального насоса. Наиболее распространенная схема соединения подпорных насосов – два работающих и один резервный.

После выбора магистрального и подпорного насосов определяем их  напоры по заводской документации. Марка магистрального насоса НМ7000 (т.к. Q _ч=7775,132 м³/ч), марка подпорного насоса НМП 5000( т.к Q_ч/2=3887,566 м³/ч).

 

Исходя из графика h_m=180 м (для магистрального насоса)

Исходя из графика h_p=75 м (для подпорного насоса).

 

 

3.Рабочее давление  станции, фактическая толщина  стенки трубы и скорость течения  нефти в трубе

Рабочее давление, развиваемое  насосной станцией, рассчитывается по формуле:

 

 

Где h_m(180м) и h_p(75м) – напоры, магистральный и подпорный, определенные по графическим характеристикам;

M_p – число рабочих магистральных насосов;( 1 насос)

-  допустимое давление, развиваемое  нефтеперекачивающей станцией (не  более 7,4 МПа);

 q – ускорение свободного падения (9,81 м/с²);

- плотность нефти (853,91  кг/м³).

Подставим исходные данные и найдем P:

P=875,8

9,81

Толщина стенки трубы  расчитывается по формуле:

Где n- коэффициент надежности по нагрузке – внутреннему рабочему давлению в нефтепроводе, учитывающий возможное увеличение внутреннего давления (определяется по таблице 13, СНиП 2.05.06-85) =1,15;

P - рабочее (нормативное) давление, МПа

- наружный диаметр трубы, мм

- расчетные сопротивления растяжению

Подставим исходные данные и найдем :

Берем минимально допустимую толщину стенки для нашей стали, а именно

12,5мм( таблица 1)

Ориентировочный диаметр  трубы, определяемый по практической работе №1 справедлив относительно небольших значений подачи, с учетом того, что диаметр выпускаемых труб ограничен.

По таблице 1 для выбранной марки стали необходимо выбрать ближайший больший диаметр. Тогда внутренний диаметр трубопровода составит:

Подставим исходные данные и найдем :

D =1220-2

12,5 1195 (мм)= 1,195(м)

Фактическая скорость течения  нефти в трубе [м/с] может быть найдена по формуле:

Q – секундная производительность ( ЛР№1)

Подставим исходные данные и найдем :

W =

(м/с)