Совмещенная характеристика «трубопровод-насос». Рабочая точка

Определив Q, можно, вычислить напор, развиваемый станциями, или потерю напора в трубопроводе. Обе эти величины равны между собой (баланс напоров).

Те же значения расхода и напора можно найти графически, построив на одном чертеже характеристики трубопровода и насосных станций (совмещенная характеристика, рис. 1).

Точка пересечения кривых Н(Q) на совмещенной характеристике называется рабочей. Координаты этой точки — расход в сиcтеме насосная станция — трубопровод и напор, развиваемый насосными станциями (потеря напора в трубопроводе).

Рис. 1. Совмещенная характеристика трубопровода и насосных станций.

На рис 1 ось Q можно перенести вверх на величину (пунктирная горизонтальная линия). В этом случае подпор перед головной станцией должен быть учтен характеристикой трубопровода:

.

Совмещённые характеристики можно построить и для отдельных насосных станций с соответствующими участками трубопровода (перегонами). Для однотипных станций координаты рабочих точек этих характеристик будут одинаковыми, если подпоры перед станциями отнести к характеристикам перегонов. Иными словами любая из расположенных на трассе насосных станций развивает один и тот же напор независимо от длины и разности отметок конца и начала сопряженного с ней перегона.

В отличие от этого напоры, развиваемые станциями с поршневыми насосами, зависят от длин и разностей высот конца и начала соответствующих перегонов. (Привод от синхронных электродвигателей, перекачка с подключенными резервуарами).

Баланс напоров и равенство подачи насосов расходу в трубопроводе (материальный баланс перекачки) дают основание для следующего важного вывода: трубопровод и насосные станции составляют единую гидравлическую систему.

Это положение является исходным при решении любых вопросов перекачки нефти (нефтепродуктов) по магистральным трубопроводам. Изменение режима работы какой-либо одной насосной станции (например отключение части насосов) нарушит режим остальных станций и одновременно повлечет за собой изменение режима работы трубопровода.

Работу трубопровода и насосных станций всегда надо рассматривать как совместную.

Гидравлический расчет любого (не только магистрального) трубопровода нельзя считать законченным, если лишь вычислена потеря напора при заданном расходе и подобраны насосы. В результате расчета должен быть определен фактический расход, который установится в системе насос (насосные станции) — трубопровод, т.е. расход, соответствующий рабочей точке на совмещенной характеристике.

Совмещенная характеристика «Труба-насос» при изменении свойств нефти.

Вязкость перекачиваемой нефти в течение года не остается постоянной. Она изменяется, вслед за сезонными колебаниями температуры грунта на глубине заложения трубопровода. При изменении вязкости перекачиваемой нефти, как уже указывалось выше, изменяется крутизна характеристик трубопровода и насосов (центробежных): с возрастанием вязкости она увеличивается, а с понижением — уменьшается. В связи с этим производительность нефтепровода, определяемая точкой пересечения характеристик трубопровода и насосных станций (рабочей точкой), в течение года изменяется от наименьшего значения (март—апрель) до наибольшего (август—сентябрь). Это показано на рис. 2.

Рис. 2. Изменение характеристик трубопровода и насосных станций при изменении вязкости. Сплошные линии — зимний режим, пунктирные — летний

Перемещение рабочей точки в поле Q — Н определяется главным образом, изменением крутизны характеристики трубопровода. «Деформация» характеристики центробежных насосов в большинстве случаев незначительна, и ею можно пренебречь.

С точки зрения экономии энергии, расходуемой на перекачку нефти, выгодно, чтобы указанные перемещения рабочей точки не выходили за пределы зоны высоких КПД характеристики насосных станций. Это требование удовлетворяется правильным выбором насосов для перекачки нефти.

По нормам технологического проектирования расчетная часовая производительность принимается равной

где — заданная годовая производительность (массовая);

— плотность нефти при расчетной температуре.

Расчетная вязкость тоже должна соответствовать расчётной температуре.

Расчетной температурой считается та, которую принимает поток нефти в трубопроводе в холодное время года. Эта температура определяется температурой грунта на глубине заложения трубопровода и самонагреванием потока нефти в трубопроводе в результате трения.