ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов.

Арматура трубопроводная

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТРЕБУЕМЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И КАВИТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АРМАТУРЫ РЕГУЛИРУЮЩЕЙ ДЛЯ ВЫБОРА В СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Издание официальное

Стаидартииформ

2020

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Акционерным обществом «Научно-производственная фирма «Центральное конструкторское бюро арматуростроения» (АО «НПФ «ЦКБА») и Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт трубопроводного транспорта» (ООО «НИИ Транснефть»)

2    ВНЕСЕН Подкомитетом ПК 7 «Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов» Технического комитета по стандартизации ТК 023 «Нефтяная и газовая промышленность»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 октября 2020 г. No 938-ст

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федоралыгого закона от 29 июня 2015 г. М> 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федералы1ого агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (wmv.gost.ru)

© Стандартинформ. оформление. 2020

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии II

Приложение Б (справочное)

Перечень рабочих сред

Б.1 Нефть — по ГОСТ 31378. ГОСТ Р 51858. техническому регламенту [1J.

Б.2 Нефтепродукты — по техническому регламенту (2]. в том числе:

-    автомобильный бензин — по ГОСТ 2084. ГОСТ Р 51105. ГОСТ Р 51866. ГОСТ 32513. техническим условиям;

-    дизельное топливо — по ГОСТ 305, ГОСТ Р 52368. ГОСТ 32511. техническим условиям;

-    топливо для реактивных двигателей — по ГОСТ 10227. ГОСТ Р 52050. техническим условиям;

-    авиационный бензин — по ГОСТ 1012. техническим условиям;

-    мазут — по ГОСТ 10585.

Б.З Другие нефтепродукты (по требованию заказчика).

Приложение В (обязательное)

Формулы для расчета требуемых гидравлических и кавитационных характеристик

регулирующей арматуры

Требуемый коэффициент кавитации регулирующей арматуры К_с ^,_еб вычисляют по формуле

и    —    ^PAmh

^ЛСтроО - р-р—

~\ - 'нп

где ДРрдгпп — минимальный перепад давления на регулирующей арматуре. МПа;

Р, — абсолютное давление на входе в кснфузор (при отсутствии конфузора — на входе регулирующей арматуры), МПа;

Р_нп — давление насыщенных паров при температуре рабочей среды, МПа.

Перепад давления, соответствующий началу газовой кавитации АР_а, МПа. вычисляют по формуле

ЛР_а = К_а-(Р₁-Р_г).    (В.2)

где К_а — коэффициент начала газовой кавитации регулирующей арматуры;

Р, — абсолютное давление, при котором из рабочей среды выделяется газ. МПа.

Примечание — При отсутствии данных о значении Р_г его принимают равным атмосферному давлению МПа.

Коэффициент начала газовой кавитации регулирующей арматуры К_а вычисляют по формуле

К_а = 0.5^.    (В.З)

где К_т— коэффициент критического перепада давления на регулирующей арматуре.

Перепад давления, соответствующий началу кавитации. АР^. МПа. вычисляют по формуле

<^в-⁴)

где К_с — коэффициент кавитации регулирующей арматуры.

Перепад давления, соответствующий режиму развитой кавитации ДЯ_Ы. МПа. вычисляют по формуле

(В-⁵)

где г— полуэмпирический коэффициент критического отношения давлений.

Полуэмпирический коэффициент критического отношения давлений г вычисляют по формуле

г =0.96-0.28

где Р* — критическое термодинамическое давление среды. МПа. Число Рейнольдса Re вычисляют по фюрмуле

Re =-—-.

где О_ы — массовый расход среды, кг/с;

0._о — внутренний диаметр трубопровода, на котором установлена регулирующая арматура, м; р — плотность рабочей среды при рабочих условиях, кг/м³;

v — коэффициент кинематической вязкости при температуре среды на входе Г,. м²/с. Расчетную пропускную способность K_Vp вычисляют по формуле

(В-8)

где Су,_v mjn — квадратичный модуль при минимальном перепаде на регулирующем элементе.

9

Эмпирический коэффициент A_Q вычисляют по формуле

>4_о = В-40О0 • A_v Эмпирический коэффициент В вычисляют по формуле

1

0.5975 1п²[0.2785 • (Д)¹²⁵ + 0.0015875]

Эмпирический коэффициент С₂ вычисляют:

а)    если значение относительной шероховатости Д меньше или равно 0.07. по формуле

С₂ = 0.0531(Д)0.0О4ОВЗ.

б)    если значение относительной шероховатости Д больше 0.07. по формуле

С₂ = 0.1450(A)⁰²⁴⁴.

Коэффициент гидравлического трения к вычисляют:

а) если число Рейнольдса Re меньше числа Рейнольдса для цилиндрических труб Re_a, по формуле

Л=®1;

Re

б)    если число Рейнольдса Re больше числа Рейнольдса для цилиндрических труб Re_d. но меньше 4000. по формуле

Х = Д₀ + Д,Яе:    (В.40)

в)    если число Рейнольдса Re больше 4000. но меньше критического числа Рейнольдса Re_ip, по формуле

0.5976    O.IIORe⁰¹¹²    •    (Д)'^2М]    ^(В’⁴¹)

Ре

г)    если число Рейнольдса Re больше критического числа Рейнольдса Re,_p, по формуле

1

[1.14-2.00-lg(A))²

Библиография

О безопасности нефти, подготовленной к транспортировке и/или использованию

О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту

УДК 621.643.4:006.354    ОКС    23.060.40

Ключевые слова: трубопроводная арматура, регулирующая арматура, гидравлические характеристики, кавитационные характеристики, методика расчета, пропускная способность, пропускная характеристика

Редактор Л.И. Нахимова Технический редактор В.Н. Прусакова Корректор М.И. Першина Компьютерная верстка И.А. Напвйхиной

Сдано в набор 28.10.2020. Подписано в печать 14.12.2020. Формат 60*84'/_е. Гарнитура Ариал.

Уел. печ. л. 2.32. Уч.-изд. л. 2.10.

Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта

Создано в единичном исполнении во ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМо для комплектования Федерального информационного фонда стандартов, 117418 Москва, Нахимовский пр-т. д. 31. к. 2. wvAv.gostinfo.ru info@gostinfo.ru

Содержание

1    Область применения.................................................................1

2    Нормативные ссылки.................................................................1

3    Термины и определения....................................................... 2

4    Общие положения...................................................................2

5    Выбор типа регулирующей арматуры............. 5

6    Расчет требуемых гидравлических и кавитационных характеристик..........................5

Приложение А (справочное) Методы устранения кавитационных и критических режимов работы

регулирующей арматуры..................................................7

Приложение Б (справочное) Перечень рабочих сред........................................8

Приложение В (обязательное) Формулы для расчета требуемых гидравлических и кавитационных

характеристик регулирующей арматуры......................................9

Библиография........................................................................14

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Арматура трубопроводная

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТРЕБУЕМЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ И КАВИТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АРМАТУРЫ РЕГУЛИРУЮЩЕЙ ДЛЯ ВЫБОРА В СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Trunk pipeline transport of oil and oil products. Pipeline valves. Calculation method of required hydraulic and cavitation characteristics of control valves for selection in automatic control systems

Дата введения — 2021—07—01

1    Область применения

1.1    Настоящий стандарт распространяется на регулирующую арматуру различного типа, предназначенную для эксплуатации в системах автоматического регулирования на объектах магистрального трубопровода для транспортировки нефти и нефтепродуктов.

1.2    Настоящий стандарт устанавливает методику расчета требуемых гидравлических и кавитационных характеристик регулирующей арматуры.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.2.063 Арматура трубопроводная. Общие требования безопасности

ГОСТ 305 Топливо дизельное. Технические условия

ГОСТ 1012 Бензины авиационные. Технические условия

ГОСТ 2084 Бензины автомобильные. Технические условия

ГОСТ 10227 Топлива для реактивных двигателей. Технические условия

ГОСТ 10585 Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия

ГОСТ 24856 Арматура трубопроводная. Термины и определения

ГОСТ 31378 Нефть. Общие технические условия

ГОСТ 32511 (EN 590:2009) Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия ГОСТ 32513 Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия ГОСТ Р 51105 Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия

ГОСТ Р 51858 Нефть. Общие технические условия

ГОСТ Р 51866 (ЕН 228—2004) Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия ГОСТ Р 52050 Топливо авиационное для газотурбинных двигателей Джет А-1 (Jet А-1). Технические условия

ГОСТ Р 52368 (ЕН 590:2004) Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который

Издание официальное

дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24856. а также следующий термин с соответствующим определением:

3.1

коэффициент критического перепада давления К_т: Безразмерный коэффициент, используемый для расчета критического перепада давления ДР_т, соответствующего достижению критического расхода, остающегося постоянным независимо от увеличения перепада давления на регулирующей арматуре.

[ГОСТ 34437-2018, пункт 3.1.6]

4 Общие положения

4.1    Методика расчета требуемых гидравлических и кавитационных характеристик регулирующей арматуры для выбора в системы автоматического регулирования состоит из следующих этапов:

а)    выбор типа регулирующей арматуры:

б)    расчет требуемых гидравлических и кавитационных характеристик.

4.2    Схема алгоритма методики расчета требуемых гидравлических и кавитационных характеристик регулирующей арматуры приведена на рисунке 1.

4.3    Гидравлическими характеристиками регулирующей арматуры являются:

-    пропускная способность;

-    пропускная характеристика.

4.4    Кавитационными характеристиками регулирующей арматуры являются:

-    коэффициент кавитации;

-    коэффициент критического перепада давления.

4.5    Задачей расчета гидравлических и кавитационных характеристик регулирующей арматуры является выбор регулирующей арматуры, обеспечивающей:

-    бескавитационный режим работы регулирующей арматуры;

-    нахождение регулирующего элемента в рабочем диапазоне регулирования;

-    отсутствие колебаний и вибраций регулирующей арматуры, являющихся следствием гидродинамического воздействия потока на регулирующий элемент.

4.6    Расчет и выбор гидравлических и кавитационных характеристик регулирующей арматуры проводит изготовитель регулирующей арматуры на основании опросных листов, представленных заказчиком.

4.7    Опросные листы содержат исходные данные для различных режимов регулирования от минимального расхода рабочей среды до максимального расхода рабочей среды, необходимых для поддержания технологических режимов транспортировки нефти/нефтепродуктов.

DN — номинальный диаметр регулирующей арматуры; DN* — номинальный диаметр регулирующей арматуры, уточненный по результатам расчета; — внутренний диаметр трубопровода, на котором устанавливается регулирующая арматура, м: V«vy относительная пропускная способность; K_Vp — расчетная пропускная способность регулирующей арматуры; K_Vp* — расчетная пропускная способность с учетом потерь в конфузоре и диффузоре. м³»Ч; Куу — условная пропускная способность регулирующей арматуры. м³/ч;    — условная пропусхиая способность регулирующей арматуры, уточненная по результатам

расчета, м^ч, N_v N₂ — коэффициенты запаса по пропускной способности регулирующей арматуры; К_с — коэффициент кавитации регулирующей арматуры. К_т — коэффициент критического перепада давления на регулирующей арматуре. К_{с уро}д — требуемый коэффициент кавитации регулирующей арматуры; ДР_а — перепад давления на регулирующей арматуре. соответствующий началу газовой кавитации. МПа; ДР_{рА min} — минимальный перепад давления на регулирующей арматуре. Мпа; ДР_0|. —* перепад давления, соответствующий началу кавитации. МПа.

Рисунок 1 — Схема алгоритма методики расчета требуемых гидравлических и кавитационных характеристик

регулирующей арматуры

Окончание таблицы 1

Наименование параметра Единица измерения Пропускная способность Kv м3/ч Температура рабочей среды на входе в регулирующую арматуру 7, *С Абсолютное давление на входе в регулирующую арматуру Р, МПа Абсолютное давление на выходе из регулирующей арматуры Р2 МПа Внутренний диаметр трубопровода, на котором устанавливают регулирующую арматуру Dtp м 11 Перечень рабочих сред приведен в приложении Б.

5    Выбор типа регулирующей арматуры

5.1    Тип регулирующей арматуры и ее характеристики выбирают по конструкторской документации (в т. ч. техническим условиям) изготовителя регулирующей арматуры.

5.2    Для обеспечения оптимальной и устойчивой работы регулирующей арматуры соблюдают следующие критерии выбора:

а)    температура рабочей среды на входе регулирующей арматуры Г, — не более температуры рабочей среды Т_доп;

б)    давление во входном патрубке/конфузоре регулирующей арматуры Р, — не более рабочего давления Р_р;

в)    перепад давления на регулирующей арматуре ДР_РА — не более перепада давления ДР_доп. определенного исходя из максимального усилия, развиваемого приводом;

г)    при регулировании потока рабочей среды перепад давления на регулирующей арматуре ДР_РА должен быть не более кавитационного перепада ЛР_6к, соответствующего началу кавитации. Условие должно сохраняться во всем диапазоне изменения положения регулирующего элемента — от минимального значения положения регулирующего элемента, при котором обеспечивается вид пропускной характеристики, до полностью открытого положения;

д)    отношение максимального расчетного значения пропускной способности K_Vp к принятому значению условной пропускной способности К^_у:

-    для линейной пропускной характеристики — от 0.60 до 0.92;

-    для равнопроцентной пропускной характеристики — от 0,22 до 0.75;

е)    значение расчетного диапазона регулирования. равное отношению максимального расчетного значения пропускной способности К,_{/0 тах} к минимальному K_{Vp т|п}, — не более диапазона регулирования Д;

ж)    значение минимальной расчетной пропускной способности K_{Vp min} — не более значения минимальной пропускной способности Ку _mjn;

и)    значение максимальной расчетной пропускной способности K_{Vp max} — не менее значения максимальной пропускной способности _тах;

к)    номинальный диаметр DN регулирующей арматуры — от 0.25 • 0,_р • 10³ до D_rp • 10³ в соответствии с ГОСТ 12.2.063 (В_1р — внутренний диаметр трубопровода, на котором устанавливают регулирующую арматуру, м);

л)    максимальная скорость потока среды на прямом участке перед регулирующим элементом — не более 12 м/с. Минимальную скорость потока среды не устанавливают.

6    Расчет требуемых гидравлических и кавитационных характеристик

6.1 Расчет требуемых гидравлических и кавитационных характеристик регулирующей арматуры для выбора в системы автоматического регулирования включает в себя определение требуемых

гидравлических и кавитационных характеристик и выбор номинального диаметра регулирующей арматуры, в том числе:

-    определение режима течения рабочей среды;

* проверку правильности гидравлических характеристик и номинального диаметра регулирующей арматуры;

-    проверку режима течения рабочей среды в промежуточных положениях регулирующего элемента.

6.2    Методы устранения кавитационных и критических режимов работы регулирующей арматуры приведены в приложении А.

6.3    Формулы для расчета требуемых гидравлических и кавитационных характеристик регулирующей арматуры — в соответствии с приложением В.

Приложение А (справочное)

Методы устранения кавитационных и критических режимов работы регулирующей арматуры

А.1 Для усгранения кавитации и критических режимов работы регулирующей арматуры применяют один из следующих методов:

-    с использованием дополнительной регулирующей арматуры;

-    с использованием диафрагмы;

-    с использованием пакета диафрагм.

А.2 Устранение кавитации с использованием дополнительной регулирующей арматуры необходимо выполнять после определения принципа регулирования (равенство перепадов давления, равенство коэффициентов кавитации или др.).

А.З Метод устранения кавитации и критических режимов, схему обвязки регулирующей арматуры и размеры участков трубопровода определяет проектная организация. Изготовитель арматуры учитывает выбранную проектной организацией схему обвязки регулирующей арматуры, в том числе размеры участков трубопровода при расчете и выборе регулирующей арматуры.