Пример: Технологический расчет нефтепровода. Формула расхода нефти


Пример: Технологический расчет нефтепровода.

Исходные данные:

1) Пропускная способность нефтепровода: G = 44 млн. т. / год;

2) Длина трубопровода: L = 654 км;

3) Геодезические отметки начального и конечного пунктов: Z 1 = 142 м; Z 2 = 189 м;

4) Расчетная температура перекачки: t = 13 ºС;

приволжская нефть

1. Определение характеристик перекачиваемого продукта

а) Плотность нефтепродуктов определяем по следующей формуле:

ρ t = ρ 20 - ζ* ( t - 20 ºС ) ,

где: ρ t - плотность нефтепродуктов для заданной температуре;

ρ 20 - плотность нефтепродуктов при 20 ºС кг/м3;

t - расчетная температура перекачки нефтепродуктов;

ζ = ( 1,825 - 0,001315 * ρ 20)

На основании таблицы № 2 - «Теплофизические свойства некоторых нефтей и нефтепродуктов» плотность для керосина принимаем равной 832 кг/м ³.

ζ =( 1,825 - 0,001315 * 823) = 0,742755;

ρ 13 = 832 кг/м ³ – 0,742755* (13 ºС - 20 ºС ) = 828,199285 кг/м ³

б) Кинематическая вязкость определяется по формуле Филонова - Рейнольдса :

ν = ν 0 * ехр ( - u * ( t - t 0 ) ;

u = ln (ν 1 / ν 2 ) / (Т 1 - Т 2 ) ;

Из таблицы берем Т1 = 293 К, Т2 = 303 К, υ1 = 0,0835*10-4 м2/с и υ2 = 0,0509*10-4 м2/с.

u = ln (0,0835 / 0,0509) / (293 - 303 ) = 0,049498371

ν = 0,0835*10-4* ехр ( - 0,049498371 * ( 13 - 20 ) = 0,118077 *10-4 м2/с = 0,0000118077 м2/с

2. Выбор конкурирующих диаметров нефтепродуктопровода

Выбор внешнего диаметра нефтепродуктопровода производится на основании пропускной способности данного трубопровода. На основании таблицы № 3 выбираем диаметр нефтепродуктопровода равным 1020 мм.

На основании таблицы № 3 выбираем два ближайших диаметра для нефтепродуктопровода равными соответственно 920 мм и 1220 мм.

3. Выбор основного насосно - силового оборудования

Для выбора насосно - силового оборудования пропускную способность нефтепровода переведем в м³/час и в м³/c:

Q час= G / ρ t / 350/24;

Q с= Q час / 3600

где : G - пропускная способность для данного нефтепровода;

ρ t - плотность перекачиваемой нефти при заданной температуре;

Q час= 44000000 (т / год) / 0,828199285 (т/м ³) / 350 дней / 24 час = 6324,679739 м ³ / час

Q с = 6324,679739 (м ³ / час) / 3600 = 1,756855 м ³ / c.

На основании полученного расхода в таблице № 4 «Техническая характеристика насосов» выбираем магистральный насос типа HM (спиральный) марки HM 7000 - 210. Данный насос имеет следующие технические характеристики:

  1. подача - 1,944 м ³ / с;

  2. напор - 210 м;

  3. дополнительный кавитационный запас - 52 м;

  4. КПД - 89 %;

По графику определяем напор при заданном расходе = 215 м

В качестве подпорного насоса выбираем насос типа НМП 5000-115, со следующими техническими характеристиками:

  1. подача - 1,389 м ³ / с;

2) напор - 115 м;

3) дополнительный кавитационный запас - 3,5 м;

4) КПД - 85%

studfiles.net

Формула - расход - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Формула - расход

Cтраница 1

Формула расхода для ротаметра может быть выведена так.  [1]

Анализируя формулу расхода, мы видим, что расход пропорционален площади открытия q окна золотника.  [2]

Приведенные выше формулы расхода справедливы только для установившегося потока жидкости, скорости которого в одном и том же месте могут изменяться лишь медленно с течением времени.  [4]

Кроме вычисления формул расхода при измерениях методом переменного перепада давления микроЭВМ используют для сбора и обработки информации от многих расходомеров с далеко расположенными друг от друга диафрагмами.  [6]

При выводе формулы расхода газа принимаем, что газ подчиняется закону Бонля-Мариотта.  [7]

При выводе формулы расхода газа принимаем, что газ подчиняется закону Бойля-Мариотта.  [8]

Для отыскания формулы расхода водослива применим анализ размерностей.  [9]

Расчет проводится по формулам расхода.  [10]

Точно так же выводится формула расхода для осесимметричной задачи в случае совершенного колодца.  [11]

При малых открытиях s формула расхода дает значительные отклонения.  [12]

Для определения jfmax в формулу расхода надо подставлять максимальный перепад давления Agmax, который для всех преобразователей перепада давления и дифманометров, за исключением поплавковых, равен предельному перепаду Дрпр.  [13]

Прилагая это выражение к формуле расхода при строго радиальном течении, получаем непосредственно уравнение ( 2), гл.  [14]

Поверочный расчет производится по формулам расхода с подстановкой в них величин, полученных во время поверки.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Определение количества нефти, вылившейся из нефтепровода вследствие аварии



 

5 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ                                                                                                                    Определение количества нефти, вылившейся из нефтепровода вследствие аварии

               Расчет количества нефти, вылившейся из трубопровода, производится в 3 этапа, определяемых разными режимами истечения:

- истечение нефти с момента повреждения до остановки перекачки;

- истечение нефти из трубопровода с момента остановки перекачки до закрытия задвижек;

-                   истечение нефти из трубопровода с момента закрытия задвижек до прекращения утечки.

 

5.1 Истечение нефти с момента повреждения нефтепровода до остановки перекачки

Профиль нефтепровода и форму разрыва см. в прил. З и И.

Объем V1 нефти, вытекшей из нефтепровода с момента τа возникновения аварии до момента τо остановки перекачки, определяется соотношением

                         V1 = Q1 τ1 = Q1(τо-τа).                                                                           (1)

      где    Q1 - расход нефти через место повреждения с момента возникновения аварии до остановки перекачки, м3/ч;

                τо - время остановки насосов после повреждения, ч;

                τа -  время повреждения нефтепровода, ч;

              Время повреждения τа и остановки τо насосов  фиксируется системой автоматического контроля режимов перекачки (см. исходные данные).

Расход нефти через место повреждения Q1 (рисунок) определяется из выражения (2)

                                      Q1 = μ ω .                                                (2)

                    где     μ -   коэффициент расхода нефти через место повреждения

                              ω -   площадь дефектного отверстия, м2.              

                               h* - перепад напора в точке истечения через место повреждения при работающих НС, м;

Площадь дефективного отверстия ω в зависимости от формы разрыва стенки нефтепровода, которая дана в исходных данных.

Коэффициент расхода μ через дефектное отверстие диаметром dотв. Определяется в зависимости от числа Рейнольдса Re в соответствии с табл. 2.

Таблица 2

Re

<25

25….400

400…10000

10000..300000

>300000

Коэффи

циент расхода μ

Re/48

Re/(1,5+1,4 Re)

0,592+0,27/

0,592 +5,5/

0,595

Число Рейнольдса Re рассчитывается по формуле

                    Re = (dотв. )/.                                                                    (3)

         где  dотв - диаметр дефектного отверстия, м;

                  - кинематический коэффициент вязкости нефти, м2/с;

Для определения коэффициента расхода μ отверстий, форма которых отличается от круглой, рассчитывается эквивалентный диаметр

                    dэкв.= .                                                                      (4)

В этом случае в формулу (3) подставляем dотв = dэкв.

Перепад напора h* в точке истечения зависит от давления Pо в начале участка l, гидравлического уклона Iо, удаленности x* места повреждения от НПС, глубины hT заложения нефтепровода, и определяется из выражения:

                                     .                                                      (5)

h* = (40,4 ∙ 10 5 / 0,86 ∙9,81 ) – 0,006∙52000 –2 = 478551,894 м

= 0,5(а+b)h = 0,5(0,005+0)0,008 = 2∙10 - 5   м2

dэкв=√4∙ 2∙ 10 -5/ 3,14= 5,05∙ 10 -3

Re=(5,05∙ 10 -3 √2∙ 9,81∙ 478551,894) / 0,076∙ 10- 4 = 203,607∙ 10 4

μ = 0,595

Q1 = 0,595∙2∙10 -5 √2∙ 9,81∙ 478551,894 = 0,037м3/ч

                            V1  = 0,037∙(15ч20мин-14ч30мин) ∙3600 =106,56  м3

 

 

5.2 Истечение нефти из трубопровода с момента остановки перекачки до закрытия задвижки.

После отключения насосных станций происходит опорожнение расположенных между двумя ближайшими насосными станциями возвышенных и прилегающих к месту повреждения участков, за исключением понижений между ними. Истечение нефти определяется переменным во времени напором, уменьшающимся вследствие опорожнения нефтепровода.

Для выполнения расчетов продолжительность истечения нефти τ2 с момента остановки перекачки  τо до закрытия задвижек τ3 разбивается на элементарные интервалы τi ,внутри которых режим истечения (напор и расход) принимается неизменным.

Для практического применения обычно достаточна точность расчетов, получаемая при τi равном 0,25 ч, для более точных расчетов значения τi можно уменьшить (τi = 0,01…0,1 ч).

Общий объем выхода нефти из нефтепровода за время τ2=( τо - τ3) определяется  следующим образом:

                                    ,                                                            (6)

                         где    Q2 – расход нефти через место повреждения с момента остановки НПС до закрытия задвижек, м³/ч.

                      τ2 - продолж. истечения нефти с момента остановки перекачки о до закрытия задвижек з, ч;        

                                 τ2 = 16ч00м – 15ч20м = 0ч40м = 0,67ч

                             Q2= .                                                          (7)

                        где  h3 – напор в отверстии, соответствующий времени истечения нефти с момента остановки НПС до закрытия задвижек рассчитывается по формуле:

h 2=Zа-Zм-hT-ha.                                                   (8)

                                   h 2 = 210,00 – 123,64 – 2 – 10 = 74,36 м

Q2 = 0,595∙2∙10 -5 √2∙ 9,81∙ 74,36= 22,73∙10-5 м3/ч

V2 = 22,73∙ 10 –5∙0,67∙3600 = 0,55 м3

              где Zа - геодезической отметкой самой высокой точки профиля рассматриваемого участка нефтепровода,

                    Zм – геодезическая отметка места повреждения нефтепровода;

                    hа – напор, создаваемый атмосферным давлением;

                    hт – глубина залегания нефтепровода, м.

             5.3 Истечение нефти из нефтепровода с момента закрытия задвижек до  прекращения утечки.

               Основной объем вытекающей после закрытия задвижек нефти V1, определяется по формуле

                                               V3 = πD2вн l’/4.                                                                        (9)

Значение l’  находится как сумма длин участков нефтепровода между перевальными точками или 2-мя смежными с местом повреждения задвижками, возвышенных относительно места повреждения М(х*, Zм) и обращенных к месту повреждения, за исключением участков, геодезические отметки которых ниже отметки места повреждения.

                                           l’ = 2000 м;

                               V3 = 3,14 * (0,5) 2∙2000/4 = 392,5 м 3

Общий объем (общая масса М)  выливавшейся при аварии нефти определяется суммой объемов истечения нефти с момента возникновения аварии до прекращения утечки:     

                                Vобщ = V1  + V2 + V3                                                (10)

                               Vобщ = 106,56 + 0,55 + 392,5 = 499,61 м 3

                                     М = ρV.                                                            (11)

где       - плотность нефти, т/м3;

                                М = 0,85∙499,61 = 429,6646 т

 

 

 

 

 

 

5.4 Оценка степени  загрязнения земель

Степень загрязнения земель  определяется нефтенасыщенностью грунта. Нефтенасыщенность грунта или количество нефти (масса Мвп или объем V, впитавшейся в грунт, определяется по соотношениям

Мвп = Кн  Vгр,   кг;

                                                Vвп = Кн Vгр,   м3.                                                         (12)

  где  Кн - нефтеемкость земли;

         Vгр - объем нефтенасыщенного грунта;

Объем нефтенасыщенного грунта Vгр вычисляют по формуле

                                Vгр = Fгр  hср.                                                                  (13)

            где   Fгр  - площадь нефтенасыщенного грунта, м2;

                     hср- средняя глубина пропитки на всей площади нефтенасыщенной      земли, м;

             Средняя глубина   hср  пропитки грунта на всей площади Fгр  нефтенасыщенного грунта определяется как среднее арифметическое из шурфовок (не менее 5 равномерно распределенных по всей поверхности).

                                     Vгр = 22000∙ 0,04 = 880 м3.

                                     Vвп = 0,4∙880 = 352 м3.

                                      Мвп = 0,4 ∙0,86∙880 = 302,72 кг.

            Степень загрязнения насыщенного нефтью грунта определяется отбором и последующим анализом почвенных проб на содержание нефтепродуктов.

Почвенные пробы отбираются с глубины от 0 до 0,2 м и от 0,2 до 0,4 м по диагонали загрязненного участка через каждые 8…10 м, начиная с края.

 

 

 

 

 

 

5.5 Оценка степени загрязнения водных объектов

Степень, загрязнения  водных объектов определяется массой растворенной и (или) эмульгированной в воде нефти. Масса нефти, загрязняющей толщу воды, рассчитывается по формулам ИПТЭР:

- для водотоков

                        Мн.в-м =8,7∙10-4 Мр (Сн-Сф)                                                  (14)

                           

где   Мр - масса нефти, разлитой на поверхности водного объекта, т;

        Сн-концентрация насыщения растворенной и (или) эмульгированной нефти в поверхностном слое воды водного объекта, г/м3;

Сф - фоновая концентрация растворенной и (или) эмульгированной нефти в водном объекте на глубине 0,3 м вне зоны разлива, г/м3;

Данные о фоновой концентрации Сф могут быть получены в местных органах, контролирующих водные объекта, или определены по результатам лабораторных анализов проб воды, отобранных вне зоны загрязнения (Сф= ПДК воды =0,05 г/м3).

Масса Мр нефти, разлитой на поверхности водного объекта, определяется одним из следующих способов:

                       по балансу количества нефти, вылившейся из магистрального нефтепровода при аварии, и ее распределения по компонентам окружающей воздушной среды;

                       по результатам инструментальных измерений на загрязненной нефтью  поверхности водного объекта;

                       по количеству нефти, собранной нефтесборными средствами при  случае аварийных разливов.

При использовании данных инструментальных измерений расчет нефти, поступившей в одной объект, производится по формуле:

                  Мр=(mp – mф)Fн*10-6+ (Ср-Сф)Vp*10-6.                                     (15)

VР=0,3∙18000=5400 м3

Мр=(70-0,2 )∙18000∙10-6+(8-0,05)5400∙10-6=1,299 т

             Где: mф- удельная масса пленочной нефти до аварии;

                      mр- удельная масса пленочной нефти после аварии;                                  

                      Fн- площадь поверхности реки покрытой разлитой нефтью

Мн.в-м = 8,7∙ 10-4∙1,299∙(26 – 0,05) = 0,0293 т

              Для водоемов допускается проведение контрольных замеров фактических концентраций эмульгированной и растворенной нефти под поверхностью разлива, а также толщины загрязненного слоя воды водного объекта после проведения мероприятий по сбору разлитой нефти.

Масса пленочной нефти, оставшейся на водной поверхности после проведения обязательных мероприятий по ликвидации последствий разливов нефти, рассчитывается по формуле:

                        Мпл.ост.=mпл.ост. *Fн.ост.                                                       (16)

где   mпл.ост.- удельная масса пленочной нефти на 1 м2 поверхности воды после завершения сбора разлитой нефти, г/м2;

         Fн.ост - площадь поверхности воды, покрытая пленочной нефтью после завершения работ по ликвидации разлива нефти, м2;

                         Мпл.ост.= 0,4∙5400∙10 –6 = 0,00216т

Масса нефти, принимаемая для расчета платы за загрязнение одного объекта при авариях на магистральных нефтепроводах

                                Му = Мн + Мпл.ост.                                                        (17)

freepapers.ru