Пример: Технологический расчет нефтепровода

3. Выбор основного насосно - силового оборудования
Для выбора насосно - силового оборудования пропускную способность нефтепровода переведем в м³/час и в м³/c:
Q _час= G / ρ _t / 350/24;
Q _с= Q _час / 3600
где : G - пропускная способность для данного нефтепровода;
ρ _t - плотность перекачиваемой нефти при заданной температуре;
Q _час= 44000000 (т / год) / 0,828199285 (т/м ³) / 350 дней / 24 час = 6324,679739 м ³ / час
Q _с = 6324,679739 (м ³ / час) / 3600 = 1,756855 м ³ / c.
На основании полученного расхода в таблице № 4 «Техническая характеристика насосов» выбираем магистральный насос типа HM (спиральный) марки HM 7000 - 210. Данный насос имеет следующие технические характеристики:

1. 
   подача - 1,944 м ³ / с;
   
2. 
   напор - 210 м;
   
3. 
   дополнительный кавитационный запас - 52 м;
   
4. 
   КПД - 89 %;
   

По графику определяем напор при заданном расходе = 215 м
В качестве подпорного насоса выбираем насос типа НМП 5000-115, со следующими техническими характеристиками:

1. 
   подача - 1,389 м ³ / с;
   

2) напор - 115 м;
3) дополнительный кавитационный запас - 3,5 м;
4) КПД - 85%


4. Определение расчетного давления, материала труб
и механический расчет по конкурирующим вариантам

1. 
   Определяем напор насосной станции по следующей формуле:
   

H _ст = ΔH + ( 2 ÷ 3 ) * H _нас
где: ΔH - напор подпорного насоса ;
H _нас - напор насоса ;
H _ст = 115 м + 3 * 215 м = 760 м ;
2) Определяем рабочее давление трубопровода по следующей формуле:
Р _раб = ρ _t * g * H _ст
Р _раб = 828,199285 кг/м ³ * 9,8 м/с ² * 760 м;
Р _раб = 6,168428 МПа;
3) Определяем расчетное сопротивление металла труб по следующей формуле:
R = R _н * m / К₁ * К₂
где R н - нормативное сопротивление растяжению (сжатию) металлотруб и сварных соединений, определяемые из условий работы на разрыв, равное минимальному пределу прочности δ_вр. Для стали 14 ХГС δ_вр=500Мпа.
К ₁ - коэффициент безопасности по материалу, он равен 1,34.
К ₂ - коэффициент надёжности, зависящий от диаметра нефтепровода.
Если Д<=1000 мм то К₂ = 1.
Если Д=1200 мм то К₂ = 1,05.
Если Д=1400 мм то К₂ = 1,1.
m - это коэффициент условий работы трубопровода. Для трубопроводов 3-ей и 4-ой категории m=0.9. Для трубопроводов 1-ой и 2-ой категории m=0,75.
Рассчитаем сопротивление труб:
Если Д ₁ = 920 мм ;
R ₁ = 500Мпа * 0,9 / 1,34 * 1 = 335,820896 МПа;
Если Д ₂ = 1020 мм ;
R ₂ = 500Мпа * 0,9 / 1,34 * 1,05 = 319,829424 МПа;
Если Д ₃ = 1220 мм ;
R ₃ = 500Мпа * 0,9 / 1,34 * 1,1 = 305,291723 МПа;
4) Определяем толщину стенки по следующей формуле:
δ = п * Р _раб * Д _нар / 2 * ( R ₁ + п * Р _раб )
где: Р _раб - рабочее (расчётное) давление;
Д _нар - наружный диаметр трубопровода;
п - коэффициент надежности по нагрузке. Он равен 1,2 ;
Рассчитаем толщину стенки по конкурирующим вариантам:
Если Д ₁ = 920 мм,
δ ₁ = 1,2*6,168428 МПа*920 мм / 2*(335,820896 МПа + 1,2*6,168428 МПа) = 9,9205832 мм Для данного диаметра из таблицы 6, принимаем толщину стенки - 10 мм.
Если Д ₂ = 1020 мм,
δ ₂ = 1,2*6,168428 МПа *1020 мм / 2*(319,829424 МПа + 1,2*6,168428 МПа) = 11,536 мм.
Для данного диаметра из таблицы 6, принимаем толщину стенки - 12 мм.
Если Д ₃ = 1220 мм,
δ ₃ = 1,2*6,168428 МПа*1220 мм / 2*(МПа + 1,2*6,168428 МПа) = 14,44мм.
Для данного диаметра из таблицы 6, принимаем толщину стенки - 16 мм.
5) Внутренний диаметр трубопровода определяем по формуле:
Д _вн = Д _нар - 2 δ
Рассчитаем внутренние диаметры конкурирующих вариантов:
Если Д ₁ = 920 мм.
Д _{1 вн} = 920 мм - 2 * 10 мм = 900 мм.
Если Д ₂ = 1020 мм.
Д _{2 вн} = 1020 мм - 2 * 12 мм = 996 мм.
Если Д ₃ = 1220 мм.
Д _{3 вн} = 1220 мм - 2 * 16 мм = 1188 мм.