5.3.3 Особенности технологического расчёта мн с промежуточными перекачивающими станциями

Большая часть МН имеет промежуточные НПС. При этом возможны две основные схемы перекачки: «из насоса в насос» и «с подключенными резервуарами» (преимущества и недостатки указанных схем перекачки рассматривались в п.1.2.2). Рассмотрим уравнение баланса напоров для МН с тремя НПС, две из которых промежуточные НПС без РП (см. рис. 5.12). Если по трассе отсутствуют сбросы и подкачки, то можно составит следующую систему, записав уравнения баланса напоров для каждого перегона.

(5.48)

Здесь напор, создаваемый каждой НПС записан формулой (5.37) с заменой на=, остальные величины приводятся на рис. 5.12.

В системе уравнений (5.48) три неизвестных: расход Q и подпоры перед промежуточными НПС h_П2 и h_П3. Сложив почленно все уравнения системы (5.48) получим уравнение баланса напоров для всего трубопровода

,(5.49)

Как можно увидеть в правой части находится суммарный напор создаваемый включенными магистральными насосами всех НПС и подпорными насосами первой станции, а левая часть представляет собой гидравлические потери во всём МН, т.е. для определения расхода можно считать, что все насосы расположены на первой НПС (см. рис. 5.12). Графическая интерпретация уравнения (5.49) приводится на рис. 5.12а, на рис. 5.12б показано распределение реальных напоров (сплошными линиями) и мнимых напоров (тонкой пунктирной линией).

Равенство создаваемого и требуемого напоров, а также равенство подачи насосов и расхода нефти в трубопроводе приводят к важному выводу: трубопровод и все НПС в пределах эксплуатационного участка составляют единую гидравлическую систему. Изменение режимов работы НПС (отключение части насосов или НПС) приведет к изменению режима МН в целом. Изменение гидравлического сопротивления трубопровода или отдельного его перегона (изменение вязкости, включение резервных ниток, замена труб на отдельных участках трассы и т.п.), в свою очередь, окажет влияние на режим работы всех НПС.

а) б)

Рис. 5.12. Схема нефтепровода с промежуточными НПС

Зная производительность Q при данной схеме включения можно определить подпоры перед промежуточными НПС. Для определения подпора перед с-й НПС необходимо сложить с первых уравнений системы (5.48), тогда в общем виде получим

. (5.50)

Напор на выходе с-й НПС получим, сложив следующие величины

, (5.51)

Для работы МН необходимо выполнение следующих условий:

; (5.52)

, (5.53)

, (5.54)

где h_{min i}, H_{max i}, – соответственно разрешенные значения минимального напора на входе, максимального напора на выходе и максимального напор в нагнетательном коллекторе i-й НПС.

Если не выполняется условие (5.52) и (5.53), то срабатывает система автоматического регулирования (САР) НПС, при этом подпор перед НПС и напор в коллекторе увеличиваются, а напор после НПС уменьшается. Если не выполняется условие (5.54), то часть насосов должна быть выключена.

Уравнение баланса напоров для МН с N_Э эксплуатационными участками можно получить, рассуждая аналогично, при этом вместо h_п появится напор N_Эh_п, а вместо h_ост – напор N_Эh_ост, после чего уравнение (5.49) примет вид

.(5.55)

Как правило, режимы работы МН рассчитывают по отдельным эксплуатационным участкам. Кроме того, при остановке одного эксплуатационного участка, другие некоторое время будут работать на имеющемся запасе нефти, что повышает надёжность МН.