CC BY
29
УДК 622.692.4.053 Б01: 10.24412/2071-6168-2021-4-456-458
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СУЩЕСТВУЮЩЕГО НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НЕФТЕПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ СТАНЦИЙ
М.И. Гильдебрандт
Повышение эффективности эксплуатации магистральных насосных агрегатов - один из актуальных вопросов современной практики эксплуатации нефтепроводов. Изменение производителъностей перекачки ведет к изменению режимов работы насосного оборудования. Предлагается математическая модель определения эффективности эксплуатации магистральных нефтепроводов на основе рационального использования существующего насосного оборудования перекачивающих станций.
Ключевые слова: перекачка нефти, энергоэффективность, магистральный насос, загрузка нефтепровода, КПД, технологический режим, показатели эффективности.
На сегодняшний день известны способы [1-7], направленные на повышение эффективности эксплуатации магистральных нефтепроводов:
за счет оптимизации технологических режимов перекачки нефти и нефтепродуктов, в том числе при использовании специальных методов;
за счет повышения КПД МНА;
за счет совместного использования противотурбулентных и депрессорных присадок.
Недостатками данных способов являются: нерациональное использование энергоемкого оборудования МНА, отсутствие оценки эффективности эксплуатации магистрального нефтепровода в целом, рациональным использованием существующего насосного оборудования.
Раннее выполненными исследованиями [8-11] предлагается ввести обощенный показатель эффективности использования насосного оборудования нефтеперекачивающих станций.
Математическая интерпретация показателя эффективности использования насосного оборудования нефтеперекачивающих станций показана в формуле 1.
к = —--->шах' (1)
3
где ]ЧГш - суммарная гидравлическая мощность, необходимая для перекачки требуемого объема нефти по технологическому участку нефтепровода, кВт; ]Мнпсу - суммарная требуемая электрическая мощность, потребляемая всеми работающими магистральными насосными агрегатами на технологическом участке при работе режимом, обеспечивающим требуемую производительность перекачки, кВт.
Чем больше значение к, тем наиболее эффективно используется насосноек оборудование при заданной поставке.
Данная математическая модель справедлива при следующих технологических
ограничениях:
+ • ё • НстД - ДР, - Р1 • ё • (1.02 • Ьтрд + + ЬкД),
ртт < р. < ры гвх.рабл+1 — м+1 — г^вхд + 1,
^ + Р ' § ' НСТд — АР; < Рв™хХрабЛ+1'
рДРД
АЬу < Не < -£—,
У ё Р^
Qmin,k — Q — Qmax,k,
Системный анализ, управление и обработка информации
где i - индекс, обозначающий порядковый номер участка; Pi - давление в трубопроводе, МПа; PNBX,i - номинальное давление оборудования на приеме НПС, м-Ькгс-2; Ahy -минимальный запас над перевальной точкой, необходимый для работы нефтепровода без самотечных участков, м; Hg - напор в g-ой секции трубопровода, м; Рдрд - допустимое рабочее давление в g-ой секции трубопровода, м-Ькгс-2; g -порядковый номер секции трубопровода; Qmin,k, Q max,k - минимальная, максимальная допустимая подача насоса, м3-с-1; Нстд - напор создаваемый насосами на станции, м; Ькд - напор в конце участка трубопровода, м; Ц,д - потери напора на трение, м.
Изменение технологических ограничений при следующих мероприятиях:
Для частотного регулирования: потери давления на затворе отсутствуют, то есть ДР=0.
При дросселировании:
Pi + P^HCT,i<PNBbIx,i, ДР<ДРтах, где PNBbIX,i - номинальное давление коллектора магистральной насосной станции (до регулятора).
Применение предполоагаемой математической модели определения эффективности использования насосного оборудования нефтеперекачивающих станций позволяет оценить и спрогнозировать работу магистральных нефтепроводов на существующих режимах при различных уровнях загрузки и неравномерности перекачки нефти, выбрать наиболее эффективные стратегии перекачки, сравнить по качеству эксплуатации насосного оборудования разные НПС и различные нефтепроводы, оценить эффективность мероприятий по энергосбережению.
Список литературы
1. Гольянов А.И., Нечваль А.М., Михайлов А.В. Выбор рационального режима работы магистрального нефтепровода при заданном плане перекачки нефти // Проблемы нефтегазового комплекса России: тез. докл. Междунар. конф. Секция «Транспорт и хранение нефти и газа». Уфа, 1998. С. 28-29.
2. Гольянов А.И., Гольянов А.А., Кутуков С.Е. Обзор методов оценки энергоэффективности магистральных нефтепроводов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов, 2017. 4 (110). С. 156-170.
3. Павлов В.В., Матвеев Г.Н., Беккер Л.М., Штукатуров К.Ю. Повышение эффективности работы трубопровода при последовательной перекачке нефти и нефтепродуктов // Наука и технология трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2015. № 2 (18). С. 26-35.
4. Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» // Российская газета. 27 ноября 2009 г. Федеральный выпуск № 5050 (226).
5. Ревель-Муроз, П.А. Разработка методов повышения энергоэффективности нефтепроводного транспорта с внедрением комплекса энергосберегающих технологий: автореф. дис.... канд. тех. наук: 25.00.19/ Ревель-Муроз Павел Александрович. Уфа, 2018. С. 47-84 с.
6. Ревель-Муроз П.А. Методика оценки энергоэффективности объектов действующих магистральных нефтепроводов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2017. Т. 7. № 6. С. 12-16.
7. Гумеров А.Г., Павлова З.Х., Григорьева Н.В., Азметов Х.А. Экономия ресурсов на перекачку нефти в условиях недогрузки магистральных нефтепроводов // Матер. IV Конгресса нефтепромышленников России. Уфа, 2003.
8. Кононова М.И. Алгоритм методики определения эффективности эксплуатации магистральных нефтепроводов рациональным использованием существующего насосного оборудования перекачивающих станций // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 5. С. 495-498.
9. Мызников М.О., Гильдебрандт М.И. Эффективность работы магистр альных насосов в условиях неполной загрузки нефтепроводов // Трубопроводный транспорт -2018. Уфа, 2018. С. 351-353.
10. Патент №2727511 Российская Федерация, МПК F04D 15/0072 (2020.02), F17D 1/08 (2020.02). Способ повышения эффективности эксплуатации магистральных нефтепроводов: № 2020103491: заявл. 28.01.2020: опубл. 22.07.2020 / М. И. Кононова, М.О. Мызников, В.В. Шалай, Р. Н. Иванов; заявитель Омский государственный технический университет. 2 с.
11. Шалай В.В., Мызников М.О., Кононова М.И. Пути повышения эффективности эксплуатации нефтепроводов // Нефтегазовый терминал. 2019. № 16. С. 315319.
12. Шалай В.В., Мызников М.О., Кононова М.И. Определение эффективности эксплуатации существующего насосного оборудования нефтеперекачивающих станций // Технологии нефти и газа. 2020. № 4 (129). С. 46-50.
Гильдебрандт Маргарита Ивановна, аспирант, rita.kononova.94@,mail.ru, Россия, Омск, Омский государственный технический университет
MA THEMA TICAL MODEL FOR DETERMINING THE EFFICIENCY OF OPERATION OF EXISTING PUMPING EQUIPMENT OF OIL PUMPING STATIONS
M.I. Gildebrandt
Improving the efficiency of operation of main pumping units is one of the topical issues of modern practice of oil pipeline operation. Changing the pumping capacity leads to a change in the operating modes of the pumping equipment. This article proposes a mathematical model for determining the efficiency of the operation of oil trunk pipelines based on the rational use of existing pumping equipment of pumping stations.
Key words: oil pumping, energy efficiency, main pump, loading of the pipeline, efficiency, technological mode, performance indicators.
Gildebrandt Margarita Ivanona, postgraduate, rita. kononova. 94@,mail. ru, Russia Omsk, Omsk State Technical University
