18. Изменение подпора перед станциями при изменении вязкости перекачиваемой нефти

В течение года при сезонной смене температуры вязкость транспортируемой нефти изменяется (рис. 1.20). В случае повышения температуры нефти от t₁ до t₂ , вязкость нефти уменьшается. Это приводит к уменьшению гидравлического сопротивления трубопровода (H₂<H₁) и возрастанию расхода (Q₂>Q₁).

Рассмотрим влияние изменения вязкости нефти на величину подпоров ПС. Предположим, что на всех станциях установлено одинаковое число однотипных насосов, подпор на головной перекачивающей станции h_П , остаточный напор на конечном пункте h_ОСТ. Примем для простоты, что нефтепровод состоит из одного эксплуатационного участка N_Э=1, а число ПС составляет n (рис. 1.21).

Напор перекачивающей станции в зимний период составит

, (1.58)

в летний период

, (1.59)

где H₁, H₂ – суммарные потери напора в трубопроводе, соответственно в зимний и летний периоды.

Рис. 1.20. Совмещенная характеристика трубопровода и ПС при изменении вязкости нефти

Рис. 1.21. Влияние сезонного изменения вязкости нефти на величину подпоров перед ПС

Из начальной точки профиля трассы отложим в вертикальном масштабе значения H₁ и H₂ , затем вершины отрезков соединим прямыми с точкой z_K+h_ОСТ. Полученные линии соответствуют положению линий гидравлических уклонов в зимний i₁ и летний i₂ периоды.

Представим, что трасса трубопровода – восходящая прямая AB. Как видно из построений, при расстановке станций такая трасса будет разбита на равные участки длиной L/n. При этом линии гидравлических уклонов i₁ и i₂ пересекут линию AB в одних и тех же точках. Это говорит о том, что при монотонном профиле трассы нефтепровода изменение вязкости нефти не оказывает влияния на величину подпоров на входе промежуточных ПС.

В реальных условиях профиль трассы может быть сильно пересеченным, тогда расстояния между перекачивающими станциями будут неодинаковы (l₁l₂l₃l_n). Рассмотрим изменение подпора перед ПС в этом случае.

Величину подпора H_C перед с-й ПС можно найти из уравнения баланса напоров

, (1.60)

откуда

, (1.61)

где a=m_M a_M и b=m_M b_M.

Значение расхода в выражении (1.61) определяется из уравнения баланса напоров нефтепровода в целом (1.37), что позволяет записать

. (1.62)

После подстановки (1.62) в (1.61), получим

откуда

(1.63)

Как следует из выражения (1.63), от величины вязкости зависит только один сомножитель , так как .

Введем обозначения:

;

;

– среднее расстояние между перекачивающими станциями на участке до с-й ПС;

– среднее арифметическое расстояние между ПС;

С учетом принятых упрощений выражение (1.63) можно представить в виде

, (1.64)

где .

Величина F прямо пропорционально зависит от изменения вязкости нефти: при снижении вязкости уменьшается и величина F.

Если выполняется условие L_ср< l_ср(С), то при уменьшении вязкости подпор на с-й ПС возрастает. В противном случае при L_ср> l_ср(С) подпор на с-й ПС снижается и может оказаться меньше допустимого значения H_min (рис. 1. 21). В случае расстановки ПС согласно гидравлическому расчету при минимальной температуре нефти (t₁=t_min, ₁=_mах), необходимо проанали­зи­ровать работу каждого перегона в летний период.

В летнее время, если позволяет прочность трубы, можно увеличить подпор на ГПС включением дополнительного последовательно соединенного подпорного насоса.