МИНИСТЕРСТВО НЕФТЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ВНИИСПТнефть

МЕТОДИКА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ПОДВОДЯЩИХ НЕФТЕПРОВОДОВ ПОДПОРНЫХ НАСОСОВ НПС С РЕЗЕРВУАРНЫМИ ПАРКАМИ РД 39-30-39-78

1978

Министерство нефтяной промышленности

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНСМШВДОМТЗШСКИЙ ИНСТИТУТ ПО СБОРУ, ПОДГОТОВКЕ И ТРАНСПОРТУ НЕФТИ И НЕФТЕЯРОДУКТОВ (ШШСПТкефтв)

УТВЕРЖДЕНА начальником Техпичеокого Управления МНП

Г. И. Григоращенко 19 января 1978 года

МЕТОДИКА

ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ПОДВОДЯЩИХ НЕФТЕПРОВОДОВ ПОДПОРНЫХ НАСОСОВ НПО С РЕЗЕРВУАРНЫМИ ПАРКАМИ

РД 39-30-39-78

1978

Стр.ГО РД 39-30-39-78

Рае. 3. Зависимость критерия тепловой кавитации от давления насыщенных паров перекачиваемой

иидхоетн.

Рио. 4. Зависимость воеффииюнта гидравлического сопротивления от числа Рейнольдса.

РД 39-30-39-78 Стр.л

2.5* Определение атмосферного давления

Атмосферное давление на свободную поверхность нефти принимается в зависимости от абсолютной отметки насосов

Pam* _ 10330 - 1,2 -7    ₍₁₄₎

Z - отметка насосной от уровня моря, м.

2.6.    Выбор минимальной величины взлива нефти

в резервуаре

При расчете заглубления подпорных насосов лзшимальная величина взлива нефти в резервуаре принимается из расчета исключения возможности образования воронки в зависимости от типа

Г7Ш1

резервуара. Минимальная величина взлива Н_в определяется :

-    для железобетонных заглубленных резервуаров или_: по фор-

Ш7    *

муле Н_в « 0,5^ (    }    0,55;

W    тш    вшпг

-    для стальных наземных резервуаров - 0,0I8w VW + Н_д,

где Н_д - расстояние от днища резервуара до оси приемо-раздаточного патрубка.

2.7.    Расчет ги/фазлических потерь напора в подводящих

трубопроводах

2.7.1. Суммарные гидравлические потери напора в трубопроводе

1 &    /    V*

Op. 12 РД 39-30-39-78

/• V*

где    -    потери    напора    на трение;

~ местные потери напо^„

2.7,2. Коэффициент гидравлического сопротивления Ж зависят от режима течения жидкости* Режим движения потока в трубопроводе характеризуется параметром Рейнольдса

(16)

А

0.3164

(I?)

W

Для режимов течения, характерных для подводящих нефтепроводов с малой относительной шероховатостью, коэффициент гидравлического сопротивления определяется по формуле Бпазиуса

При расчете гидравлического сопротивления Прямолшейншс участков длинных трубопроводов, выполненных сваркой, необходимо учитывать влияние сварных швов. Коэффициент гидравлического трения, учитывающий влияние стуков.

⁽¹⁸⁾

где £>ст " коэффициент сопротивления стыков;

- расстояние между стеками, равное длине свариваемых труб, по ГОСТ 20295-74 /3/, ТУ-14-3-109-73 /4/ и ТУ-14-3-295-74 /5/ трубы для магистральных нефтепроводов Поставляются длиной ICU-I2 м.

Коэффициент местных сопротивлений стыков определяется в зависимости от вида сверки (таблица I).

рд 39-30*39-78 Стр.13

Таблиц-

Значение коэффициента для различных видов сварных стыков

Витт стыков !    Диаметр    труби, мм

^    Г'ЗСЕГ'ГсЮО ! 4и\) ! ЬСЛ!&Ш\ 7Щ~ГЖГТЛ?Т"

С подкладными коль		0,03 0,0X3	0.00? 0,Г«
цами ( о ~ 5 мм)	0,06	0,018 0,003	о/юс.
Вьполненные электро-дуговой или контак		0,0135 0,006	0,0028 0.002
тной сваркой	0,026	0,009 0,004	0,0023

2.7.3. Коэффициенты местных сопротивлений зависят как от режима течения жидкости в подводятих трубопроводах (числа Рейнольдса, неравномерности поля скоростей), так и от конструктивных параметров элементов трубопроводов и арматуры.

Значения коэффициентов С, приведены в табл. 2.

3. ВЫБОР ДИАМЕТРОВ ПОДВОДЯЩИХ НЕФТЕПРОВОДОВ

3.1.    Выбор диаметров подводящих нефтепроводов основан на сравнении показателей нескольких вариантов нефтепроводных коммуникаций, образованных из трубопроводов различных диаметров.

3.2.    Принимая диаметры различных участков трубопроводной обвязки, необходимо учитывать следующее:

3.2.1.    При наличии в резервуаре понтона скорость его перемещения согласно /6/ не должн% превышать 3,5 м/час.

3.2.2.    Для существующих стальных резервуаров емк. 5420 тыс.

о

м максимальный диаметр приемо-раздаточного патрубка равен 700 ш.

3.2.3.    Всасывающий участок нефтепровода от основной под-водящей магистрали до насоса целесообразно выбирать равным диа-

Стр.Й РД-39-30-39-78

Tad лица.2

Коэффициенты местных сопротивлений

Л' tfCurt£tfO£ortU€ Схема Манер рисунка огриЫжниц / / Выход из резервуара _ г ‘ ■ I ---П- 3 хоггоенсо/порж/л$о&ыО —{у— 3 Задёишка в 9 Отвод е 9 S Диррузорный переход -—е- ®'Т& 6 —о- f*qQ5 7 Тройник (ловорот лолюка) 1Г /3# 3 Тройник (ыо rpoxotf "Т /5 9 Тройник вь/тяхгноО ПГ /в-99 /0 Тройни* наенелюл^ельньнУ —*--Ч«~ ИГ 35-29 // Фильтр -ресиеллка -чн- 30 /е Стакан вертикального насоса ки за

ПИМ0ШШЯ:

1.    Все коеф^ягг'иеяты (кроме Дйффуаоряого перехода я стакана вертикального насоса) относятся х скорости » трубе после местного сойротивяенкя. у дайузорша переходов

я стакана вертикального насоса коаршдиент относится к входной скорости.

2.    *яя чисел Рейнольдса больягнх исследованию: по каждому месткому сопротивлению сохраняется автомодельность

коэффициента £ *

РД 39-30-59-78 Стр. 15

метру входного патрубка насоса или равным следующему большему диаметру по ГОСТ 20295-74, ТУ-14-3-10Э-73 и ТУ-14-3-295-74.

3.3* Выбор диаметров подводящих трубопроводов производится на основании технико-экономического расчета, включающего гидравлический и экономический расчеты.

3*3.1. Гидравлический расчет производится согласно разделу 2, в результате чего для каждого варианта определяется необходимая величина заглубления подпорных насосов.

3.3.2.    На основании экономического расчета определяются приведенные расходы для каждого выбранного варианта. Приведенные расхода рассчитываются по формуле

П - Е + е.К    (19)

где Е - эксплуатационные расходы;

К - капитальные затраты, включающие строительство подпорной насосной, стоимость трубопроводов, арматуры и затраты на электроэнергию при перекачке;

е - нормативный коэффициент эффективности.

3.3.3.    За экономичный вариант подводящих трубопроводов принимается такой, при котором общая стоимость сооружения и эксплуатации всей систеш (подводящих нефтепроводов л подпорной насосной) будет наименьшей.

3.3.4.    Определение экономичных диаметров трубопроводных коммуникаций целесообразно производить графоаналитическим методом. Для этого строят график приведенных расходов системы подводящие линии - подпорная насосная в функции от диаметра основной подводящей магистрали для каждого диаметра отводящих участков. Минимальная точка полученной зависимости будет соответствовать экономичному диаметру.

тр. 16 РД 39-30-39-78

4. проверка поттшщ ТРУШПРОВОДОП НА.

КАВИТАЦИОННУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ

4Л. Проверка подводяшх трубопроводов на кавитационную устойчивость заключается в расчете располагаемого напора в каждой точке трубопровода и сопоставление его с допустимым.

4.2_т 11еобходимость указониоЙ прозеркк опреледяется возмож~ поетьа при перекачке нефтей с высоким давлением насыщенных паров пностанки отдельных элементов трубопроводов, особенно в нагемной части трубопроводной обаязки.

4.3.    Располагаете напоры по длине трубопровода склздываются яг, напора, создаваемого атмоофершш давлением и разностью нивелирных сплеток уровня нефти в резервуаре и соответствующей точкой трубопровода a Z за вычетом гидравлических потерь на участке

от резервуара до рассттшваемой точки.

HfXTCn    v 20)

4.4.    Допустимые напоры представляют сумму давления насыщенных \ ;ароА и ерека* i ив а е мо Л х;да: > с ти и к ритич е с них на '*¹ ат^т и о: п и :х запасов элементов трубопровода

Мдсп "^ ■* А    (21)

Критический к&виташюЕптй запас трубопроводных элементов определяется по формуле;

з 9/?    V²

>    (22)

тяге cfcrp ■ критическое число кавитапии;

*1/ ~ скорость потоке перед трубопровош.п\к оломонтом, м/сек.

Для определения критического числа кавитягии j>ет*омсп дуют оя

РД 39-30-39-78 Стр.17

следующие зависимости:

-    для местных сопротивлений, вызванных изменением сечения потока (по А.Д.Альтшулю)

(23)

-    для отвода 90°;    =    1,5 (по С.Камияма)

%кр = 1,1-1,2;

дая вытяжного тройника (по Каменеву)

где с - коэффициент сопротивления входа при внезапном сужении потока, определяемый по формуле

'£ic⁼⁰’^${l~Q*) >    ⁽²⁵>

Qf - расход жидкости во входном участке;

- рас*од жидкости в сборном участке.

4.5.    В случае, если линия располагаемых напоров не пересекается с линиями критических кавитационных напоров и находится ваше этих линий, то имеет место бескавитаотоиная работа насоса и трубопровода на всей его-длине.

4.6.    При пересечении указанных линий полученная величина недостающего располагаемого напора добавляется к величине минимально допустимого взлива для бескавитационной работы подводящего трубопровода.

Пример расчета приведен ^приложении 2.

Директор института ШШСПТнефть, д.т.н., профессор

Ответственные исполнители:

Зам.директора ШШСПТнефть, д.т.н., доиент

Зав.лабЛ'идромашин, к.т.н.

Зав.сектором ГТУ.к.т.н.,с.н.с.

Ст.научный сотрудник

СтрЛв РД 39-30-39-78

ПЕИНВНЬ

нормативно-технических документов, используемых в методике

1.    Унификация технических расчетов по магистральным трубопроводам для нефти и нефтепродуктов* ГипротрубоДровод, 1972.

2.    ГОСТ 6134-71. Насосн динамические.

3.    ГОСТ 20295-74. Трубы стальные сворные для магистральных газонефтепроводов.

4.    ТУ-14-3-109-73. Трубы стальные электросварнне прямошовные.

5.    ТУ-14-3-295-74. Трубы стальные электросварнне спирале-шовные

6.    Стальной вертикальный цилиндрический резервуар для нефти и нефтепродуктов?емкостью 20000 м³. Типовой проект 1Я1ИИ-проектстальколструтссия 704-1-60, альбом П.

РД 39-30-39-78 Стр.19

Приложение I

1РАФИКИ

ЗАВИСИМОСТЕЙ ВЕЛИЧИНЫ КОЭФФИЦИШТОВ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ОТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ЧИСЕЛ РЕЙНОЛЬДСА

Стр.2 РД 39-30-39-78

Настоящая методика предназначена для специалистов, занятых проектированием насосных станций нефтепроводов.

Методика включает:

~ расчет заглубления подпорных яаоосов;

-    выбор диаметров подводящих нефтепроводов;

-    проверку нефтепроводов на кавитационную устойчивость. Методика гидравлического расчета подводящих нефтепроводов

разработана институтом ШИИСПТнефть в дополнение к "Унификации технических расчетов по магистральным трубопроводам для нефти и нефтепродуктов" /I/.

Полученные рекомендации распространяются на ньютоновские жидкости.

Все расчеты выполнены в Международной системе единиц физических величин (СИ),

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

Методика гидравлического расчета подводящих нефтепроводов Магистральных подпорных насосов головных НПС РД 39 - it) - 39 - 78

Приказом Министерства нефтяной промышленности № 60 от 25,01.78 Срок введения установлен с 01.07.78 Срок действия до 1983 г.

I. ОБЩИЕ ПОДОШШ

I.I Расчет Подводящих нефтепроводов подпорных насосов головных перекачивающих станций основывается на сравнении располагаемого и допустимого кавитационных запасов, результатом которого является определение диаметров подводящих трубопроводов и величины заглубления подпорных насосов по отношению к резервуарам, из которых производится откачка нефти.

1.2. Отправвшная расчетная схема системы резервуарный парк-- подводящие линии - подпорные насосы (рис.1)_#

Рис! Расчетная схема

1.3. Условные обозначениях

&hpacn- располагаемый кавитационный запас, м.ст.ж.;

- допустимый кавиташонный запас, м.ст.ж.;

Ратм - атмосферное давление, Па;

P_s - давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости, Па;

Hg - высота уровня нефти в резервуаре, м.ст.ж.;

£    -    заглубление подпорного насоса (разность нивелирных

отметок днища резервуара и оса входного патрубка насоса), м;

/l„ - гидравлические потери напора в трубопроводах на участке резервуарный парк - подпорная насоснэд, м.ст.ж.;

$ - диаметр трубопровода, м; t - длина трубопровода, м;

Т/ ~ средняя скорость потока, м/сек; р - ускорение силы тяжести, м/сек**;

V - кинематическая.вязкость жидкости, м²/сек;

Р - плотность жидкости, кг/м^;

Q - расход перекачиваемой жидкости, м^/сек; hg_x - давление на входе в насос, м.ст.ж.;

2    -    абсолютная отметка насосной, м.;

fjg - потери напора на трение, м.ст.ж.; h* - местные потери напора, м.ст.ж.;

~ ^Р^ЙТИЧ0(Г'^КИ^ кавитационный запас трубопроводных элементов, м.ст.ж,;

Т - температур перекачиваемой жидкости, град.К;

X - ':о&Ф?шшент гидравлического сопротивления;

£* - коэффициент местного сопротивления;

А - относительная шероховатость; критическое число гявитати.

РД 39-30-39-78 Стр. 5

2. РАСЧЕТ ЗАГЛУЕЯШИЯ ПОДПОРНЫХ НАСОСОВ

2Л. Исходные данные

Для -выполнения расчетов по настоящей Методике -необходимы следующие исходные данные:

-    техническая характеристика подпорных насосов (подача, допустимый кавитационный запас, диаметр входного патрубка);

-    данные о свойствах перекачиваемой жидкости при различных температурах (плотность, вязкость, давление насыщенных паров);

-    технологическая схема системы резервуарный парк - подводящие нефтепроводы - подпорные насосы с указанием типов резервуаров, диаметров и длин участков нефтепроводов, включая местные сопротивления,

2.2.0сиовкая расчетная формула выводится с учетом располагаемого и допустимого кавитационных запасов.

2.2Л. Располагаемый кавитационный запас .\hpam - это избыток эн ерши жидкости над давлением насыщенных паров .который обеспечивается на входе в насос при заданных парметрах системы и условиях перекачки

(I)

Допустимый кавитационный запас А "доп - это превышение энергии жидкости во входном патрубке насоса над давлением насыщенных паров, необходимое для нормальной работы насоса. 2.2.2. Условие бескавиташонной работы насоса

Л faР&С/7 ^ Л fa $0Я

С*р.6 рд 39-30-39-78

2.2.3. Пользуясь уравнением Бернулли, составленном относительно свободной поверхности нефти в резервуаре и плоскостью перпендикулярной оси входного патрубка насоса, полагая скорость изменения уровня нефти в резервуаре близкой к нулю, получим:

(3)

Поскольку внутреннее давление в газовом пространстве в резервуарах, предназначенных для храпения нефти, близко к атмосферному, в практических расчетах ^опускается принимать давление на свободную поверхность равным атмосферному (Рсп^атм. )•

После подстановки выражения (3) в формулу (I) и, пользуясь условием (2), будем иметь:

(4)

или (для ъмималъно-допустимого уровня нефти)

(5)

2*3. Определение давления насыщенных паров

Давление насыщенных паров перекачиваемой нефти следует понижать по данным лабораторных исследований при соотношении паровой и жидкой фаз близком к нулю или по графику (рис.2), ^:Пш наличии данных по давлению насыщенных паров, определенных методом Рейда (соотношение паровой1Ьазы к жидкой по объему вовне» 4}, необходимо сделать пересчет по формуле :

ч

Рис* 2* Зависимость давления насьзданннх даров нефтей от температур.

I. Бввлвнская 2* Туймазинская 3* Самоотдорская 4,    Мухаяовская 5.    Орланская

б* Ромашатская 7. УстВг-Еалыкекая В. Манхшглакская 9. Сургутская 10. Набятдагская

---