РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ И ПРИМЕНЕНИЮ СТАЦИОНАРНОГО ПРОБООТБОРНИКА С ПЕРФОРИРОВАННОЙ ЗАБОРНОЙ ТРУБКОЙ В РЕЗЕРВУАРАХ РД 39 - 30 - 660 - 81

1982

утвервден

Первым заместителем министра В.И.Кремневым 28 декабря 1981 г.

руководят ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО РАСЧЕТУ И ПРИМЕНЕНИЮ СТАЦИОНАРНОГО ПРОБООТБОРНИКА С ПЕРФОРИРОВАННОЙ ЗАБОРНОЙ ТРУБКОЙ В РЕЗЕРВУАРАХ РД 39-30-660-81

1982

3.5.1. Коэффициент расхода L -го отверстия с учетом сопутствующего потока JJ-i , входящий в уравнение (I), определяют по формуле

где    -    коэффициент    расхода I -го отверстия без учета сопутствующего потока (для первого отверстия    ),

который определяют по графикам, приведенным на ^рио-^2;

ф - равное (I - jfir    ,    находят из графика, при

веденного на рис. 3; d-_L - относительный диаметр I -го отверстия, равный U-/U.

3.5.2. Для определения коэффициента расхода С-то отверстия предварительно задаются значением d-_L , т.е. используют метод последовательных приближений, заключающийся в том, что для определения значения искомой величины надо предварительно задаться каким-то ее значением. Используя это предварительно заданное значение d-_c определяют Jii, подставляют его в формулу (I) ж зычиоляют значение d‘_L . Вычисленное значение сравнивают о его предварительно заданным значением. Если разность между ними менее 0,3 Ad (Ad - разность между диаметром    предыдущего    отверстия    и предварительно заданным диаметром    рассчитываемого    отверстия), то вычислен

ное значение а; и его предварительно заданное значение можно считать совпадающими. При совпадении этих двух значений диаметр отверстия d‘_L принимают равным вычисленному (расчетному) значению и переходят к вычислению диаметра следующего отверстия. При отличии этих двух значений друг от друга определяют при значении d'_Lf равном вычисленному (второй шаг), вычисляют^- и срав-

нивают опять с предварительно заданным значением (но теперь в качестве предварительно заданного выступает значение di , вычисленное на первом шаге). Если предварительно заданное значение d'_L опять не совпадает с вновь вычисленным, то повторяют расчет уже при значении равном вновь вычисленному (третий шаг). Обычно положительный результат достигается на третьем шаге. Этот метод последовательных приближений (подбора) показан в приложении.

Каким образом задаваться предварительно значением искомого di₉можно понять из примера. Пусть требуется определить значение диаметра второго отверстия d_£ . Известно, что d_t рекомендуется настоящим РД принимать равным 8 мм, а последнее отверстие не должно быть менее 2,5-3 мм. Если число отверстий равно 10, то на оставшиеся 8 отверстий приходится 8 - 3 = 5 мм, т.е. отверстия в диаметре отличаются на 0,6 мм. Расчеты показывают, что диаметры верхних отверстий отличаются друг от друга больше, чем диаметры нижних отверстий. Следовательно, для диаметра d_£ второго отверстия можно взять разницу не 0,6 мм, а больше, например, I мм. Тогда в качестве предварительно заданного значения d₂ можно взять значение, равное 7 шл.

3.5.3. Для нахождения jl'_L при предварительно заданном значении d*_L необходимо вычислить следующие параметры:

скорость струи, втекающей в £-ое отверстие

относительную толщину стояки трубки

относительный диаметр I -го отверстия

_Н'-2. ■

4 -с& '

отношение расходов

£l_=j

7 ⁷

где Qj - расход жидкости на j -ом участке трубки, равныйJQ.

3*5.4. Коэффициент местных сопротивлений на j -ом учаот-ке Su/f • входящий в формулу (X), определяют по графику, приведенному на рис. 4, по числу Рейнольдса пвг..и отношению ресхо-дов Qjiq .

для отверстий о первого по пятое определяется по кривым с номерами 1,2,3,4,5 соответственно, а для шестого, седьмого и т.д. отверстий - по кривой с номером 5.

Пример расчета пробоотборника с перфорированной заборной трубкой приведен в приложении.

3.6. Расчет пробоотборника производится для конкретных значений уровня заполнения резервуара и вязкости продукта. При изменении этих параметров происходит нарушение основного принципа работа пробоотборника - принципа равного расхода через каждое затопленное отверстие пробоотборника. Расход через каждое отверстие пробоотборника в случае неполного резервуара определяется по формуле

'    (Г7)

-    расход через каждое отверстие перфорированной заборной трубки при неполном резервуаре;

С/_п - то же при полном резервуаре;

-    номер верхнего затопленного отверстия перфорированной заборной трубки при неполном резервуаре.

Зависимость расхода пробы через каждое отверстие от вязкости нефти или нефтепродукта шрахается через формулу

(18)

где С^_; V - расход через каждое отверстие перфорированной заборной трубки и кинематическая вязкость нефти пли нефтепродукта в момент отбора пробы;

расход через каждое отверстие перфорированной заборной трубки и кинематическая вязкость нефти или нефтепродукта, принятые при расчете диаметров отверстий пробоотборника для полного резервуара.

Для получения общего расхода надо умножить С/^ или Cjy на число затопленных отверстий.

Для удобства эксплуатации пробоотборника с перфорированной заборной трубкой надо поставить на его выходе кран, регулируют! общий расход пробы и отградуированный на разные уровни заполнения резерзуара.

При изменении вязкости (в случае смены нефтепродукта в резервуаре или из-за изменения температурных условий) вводится поправка, т.е. устанавливается расход пробы пробоотборника, рассчитанный по формуле (18).

3.7. Расчетные значения диаметров отверстий перфорированной заборной трубки допускается округлять до ближайших значений диаметров инструментов, применяемых для изготовления пробоотбор-

3.8. Для проведения гидравлического расчета разработана программа, реализуемая на ЭВМ ЕС-1020 в системе математического обеспечения ДОС ЕС версии 2.8. Алгоритмический язык ФОРТРАН-1У. Полное описание программы и инструкция пользователю имеется в ВЦ института. Интересующиеся организации могут получить программу на машинных носителях и инструкцию по эксплуатации по запросу.

4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ПРОБООТБОРНИКА

4.1.    Надежность работы пробоотборника обеспечивается соблюдением условий его применения.

4.2.    Конструкция пробоотборника с перфорированной заборной трубкой сравнительно проста, поэтому техническое обслуживание его сводится в основном к периодической очистке отверстий перфорированной заборной трубки от возможных механических и парафиновых отложений.

4.3.    Пробоотборник очищают не реже одного раза в год одним из следующих способов:

лабораторный ершик с подвешенным к нему грузом с крыши резервуара на веревке опускают несколько раз в перфорированную заборную трубку. После этого при полностью открытом сливном вентиле быстро сливают 2-3 объема содержимого перфорированной заборной трубки;

подают сжатый воздух от ручного насоса или компрессора на выход пробоотборника и продувают его.

4.4.    Для предотвращения возможного забивания отверстий перфорированной заборной трубки ее промывают не реже одного раза в полгода путем быстрого и полного открытия сливного вентиля и слива

из нее жидкости в объеме, равном 2-3 объемам перфорированной заборной трубки.

4.5.    При каждом ремонте резервуара пробоотборник осматривают визуально и устраняют обнаруженные неисправности.

Методические указания устанавливают порядок гидравлического раочета и условия применения стационарных пробоотборников с перфорированной заборной трубкой для наземных вертикальных цилиндрических резервуаров с нефтью и нефтепродуктами.

Методические указания разработаны Всесоюзным научно-исследовательским институтом по сбору, подготовке и транспорту нефти и нефтепродуктов (ВНИИСПТиефть).

Исполнители! Н.Н.Хгзиев, С.А.Абхаирова, Ф.М.Сиралетдинов, Л.З.ШаЙдуллина.

Приложение

ПРИМЕР РАСЧЕТА СТАЦИОНАРНОГО ПРОБООТБОРНИКА С ПЕРФОРИРОВАННОЙ ЗАБОРНОЙ ТРУБКОЙ

Определит^ дигметры отверстий пробоотборника с перфорированной заборной трубкой для отбора дизельного топлива вяэкосты) V = 6,8 • 10"^ м^/с из наземного цилиндрического резервуара РВС-5000 с высотой взяива продукта 11,8 м.

Зададимся следующими исходными данными: Д о С,0150 м;

S = 0,0032 м; о'«= 0,0080 м; V* 6,8 • ИГ⁶ ■Л'сек;

L = I м. q = 17 • 1(Г⁶ ^/сек; П = 12.

Составляем выражения,необходимые в расчетах, отношение    -4    =    66,66;

параметры потока на ] -ом участке;

скорость потока на j -ом участке и число Рейнольдса

fe;^=J%r=212,2059j~~ 212 j _; коэффициент гидраплического сопротивления j -го участка

4 % 7 '

ие

^AJV j >

скорость отрух, втекающей в L -ое отверстие

I/, -    ;

ъ-дявзр    dr!

число Рейнольдса струи, втекающей в L -ое отверстие

Р_р = Ж£к.= А1Ш :

^neci v di

относительная толщина стенки трубки

л'_ 00032 .

Методические указания по расчету и применению

стационарного пробоотборника о перфорированной

заборной трубкой в резервуарах

РД 39- 30-660-81

Вводится впервые

Приказом Министерства нефтяной промышленности

от ** 6 * мяя 1982 г. Л 227_

Срок введения установлен о 01.05.82 г.

Срок действия до 31.12.87 г.

Настояиле методические указания устанавливают порядок гидравлического расчета и условия применения пробоотборника о перфорированной заборной трубкой для наземных вертикальных цилиндрических резервуаров с нефтью и нефтепродуктами.

Методические указания предназначаются для использования при проектировании пробоотборников указанного типа.

I. ОБПИВ ПОЯОХНМЯ

1.1.    Стационарный пробоотборник о перфорированной заборной трубкой попользуют для отбора объединенной пробы нефти и нефтепродуктов из наземных вертикальных цилиндрических резервуаров

в один прием в соответствии с ГОСТ 2517-80 "Нефть и нефтепродукты. Отбор проб".

1.2.    Стационарный пробоотборник с перфорированной заборной трубкой разрабатывают а устанавливают в соответствии о ГОСТ 13196-77 "Пробоотборники стационарные для резервуаров о нефтью и нефтепродуктами. Типы и основные параметры. Обаяв технические требования".

1.3.    Стационарны!! пробоотборник с перфорированной saборной трубкой устанавливают через верхний ■ нижний люки резервуаров, как и пробоотборник типа ГОР.

1.4.    Стационарный пробоотборник с перфорированной заборной трубкой рекомендуется преимущественно применять при

эксплуатации резервуара с постоянным уровнем заполнения,

использовании резервуара под нефть одного вида или нефтепродукт одной группы,

хранении нефти и нефтепродуктов, имеющих вязкость до 3 • 1СГ⁵ м^/с (30 сСт) в момент отбора пробы и исключающих забивание и засорение отверстий пробоотборника.

2. ПРИНЦИП РАБОТЫ ПРОБООТБОРНИКА

2.1.    Работа пробоотборника о перфорированной заборной трубкой основана на отборе нефти или нефтепродуктов И8 резервуара одновременно через все отверстия рабочего участка перфорированной заборной трубки с одинаковым расходом и суммировании от-бжраеадх струек в один общий поток, соответствующий по своему качеству объединенной пробе по высоте заполнения резервуара.

Схема пробоотборника приведена на рис. I.

2.2.    Поступающий из пробоотборника при открытии сливного крана поток жидкости соответствует объединенной пробе по высоте заполнения резервуара пе сразу после открытия сливного крана, а только при подходе к нему струйки 18 самого верхнего (первого) отверстия.

2.3.    До начала отбора пробы жидкость, поступающая из пробоотборника до подхода к сливному крану струйки из верхнего (первого) отверстия, в объеме, равном 2-3 объемам рабочего учаот-ка перфорированной заборной трубки, принудительно перекачивает-

f

Рис.I. Расчетная схема стационарного пробоотборника с перфорированной заборной трубкой: I - резервуар;

2 - трубка перфорированная заборная; 3 - отверстие первое (верхнее); 4 - отверстие п-ое (нижнее);

5 - стойка опорная; 6 - кран сливной

ся обратно в резервуар иля сливается в специальную емкооть.

Эта емкость устанавливается у резервуара выше уровня "мертвого" остатка    с целью обеспечения самотечного высвобождения

етой емкости путем подключения ее к резервуару после окончания откачки нефти илу. нефтепродукта.

3. ВДРАВТИЧВЗКИЙ РАСЧЕТ ПРОБООТБОРНИКА

3.1.    Целью гидравлического раочета пробоотборника являвт-оя определение диаметров отверстий перфорированной заборной трубки при условии одновременного поступления жидкости черев все отверстия с одинаковым расколом.

3.2.    Диаметр отверстий перфорированной заборной трубки определяется по формуле [I]

где C/ndL - диаметры первого (верхнего) и с -го отверстий, м;

I - номер рассчитываемого отверстия принимает значения 2,3,4,...,    ;

М< Mi • коэффициента расхода первого и L -го отверстий;

D - внутренний диаметр трубки , м;

^ - коэффициент местных сопротивлений на у-ом участке трубки; у - номер участка трубки, расположенного между L -ым и ( I ♦ 1)-ым отверстиями, у = L - I;

/)у    -    коэффициент гидравлического трения j -го

участка;

L - длина у-го участка, одинаковая для всех

У (расстояние между соседними отверстиями) , м.

3.3. Для выполнения расчетов по формуле (I) необходимо тлеть следующие исходные данные:

расход отбираемой пробы Q или расход через каждое отверстие (J пробоотборника;

внутренний диаметр D и толщину стенки S перфорированной ваборной трубки;

количество отверстий Л или расстояние между соседними отверстиями L ;

кинематическую вязкость нефти или нефтепродукта l) , хранимых з резервуаре;

диаметр первого (верхнего) отверстия d_f перфорированной трубки.

3.3.1.    Расход    пробы Q выбирается о учетом сле

дующих условий:

обеспечения необходимой точности определения темпервтуры пробы;

сохранения представительности отбираемой пробы; предотвращения разбрызгивания и перелива пробы.

3.3.2.    Точность определения температуры нефти или нефтепродукта в резервуаре в значительной степени зависит от продолжительности отбора пробы: чем быстрее отбирается проба, тем меньше изменяется ее температура путем теплообмена с окружающей средой.

3.3.3.    Медленный отбор предотвращает разбрызгивание и перелив пробы.

3.3.4.    Условием обеспечения отбора представительной пробы является медленный отбор, при котором уровень жидкости в перфорированной заборной трубке не должен опуокаться ниже уровня верхней образующей первого (верхнего) отверстия, чтобы жидкость поступала через первое отверстие закрытой струей. При этом

предотвращается интенсивное испарение и изменение температуры и, следовательно, сохраняется качество этой части пробы.

3.3.5. С учетом указанных условий расход отбираемой пробы 9 нефти или нефтепродуктов из наземных вертикальных цилиндрических резервуаров рекомендуется npi чимать в пределах 100-200см^э/с а расход пробы через кадцое отверстие (J - принимать равным общему расходу, деленному на число отверстий, т.е. О - Qu7 _#

3.3.6.    Диаметр И и толщина (J стенки перфорированной заборной трубки выбираются в зависимости от следующих факторов:

прочности перфорированной заборной трубки; принятого расхода отбираемой пробы 9* объема жидкости, сливаемой до начала отбора пробы; необходимого количества пробы при однократном отборе. Учитывая вышеперечисленные факторы и опыт эксплуатации таких пробоотборников, рекомендуется применять для их изготовления трубки из нержавеющего материала с внутренним диаметром 20 мм и толщиной стенки 4 мм.

3.3.7.    В соответствии с ГОСТ 2517-80 "Нефть и нефтепродукты. Отбор проб" количество отверстий Л пробоотборника принимают

из расчета размещения их через каждый метр высоты резервуара.

При этом нижнее отверстие должно находиться на уровне, определяемом ГОСТом 2517-80.

3.3.8.    Диаметр первого отверстия d_t пробоотборника принимается с учетом следующих факторов:

первое отверстие пробоотборника имеет наибольший диаметр , а диаметры всех последующих отверстий уменьшаются по мере возрастания их порядкового номера;

от выбранного диаметра первого отверстия зависят диаметры всех остальных отверстий пробоотборника;

диаметр последнего (нижнего) отверстия должен быть не менее 2,5-3,0 мм. При меньших диаметрах отверстий увеличивается вероятность их засорения;

технология выполнения отверстий на перфорированной заборной трубке пробоотборника требует соблюдения условия где 2^ - наружный диаметр перфорированной заборной трубки.

3.3.9. С учетом указанных факторов для пробоотборников из труб диаметром 20 мм диаметр первого отверстия dj рекомендуется принимать не более 8 мм.

3.4. Параметры J -х участков перфорированной заборной трубки ( J » 1,2,3,..., /7-1) определяют следующим образом: скорость потока на j -ом участке

( 2 )

число Рейнольдса потока жидкости на j -ом участке

где v - кинематическая вязкость нефти или нефтепродукта при рабочей температуре, которая определяется при средней зимней температуре нефти или нефтепродукта;

коэффициент гидравлического трения для ламинарного режима течения жидкости на J - ом участке ( Rej -< 2200)

-Ш

~Rej