CC BY
52ТРАНСПОРТ, ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ И ГАЗА
УДК 622.691.4
М.Н. Федосеев, магистрант, РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина (Москва, Россия), е-mail: [email protected]; М.В. Лурье, д.т.н., профессор, Российский государственный университет (РГУ) нефти и газа имени И.М. Губкина (Москва, Россия), е-mail: [email protected]; Н.С. Арбузов, к.т.н., начальник отдела расчетов переходных процессов, ООО «ИМС Индастриз» (Москва, Россия), е-mail: [email protected]
Теория и расчет систем сглаживания волн давления
В статье рассматривается моделирование работы систем сглаживания волн давления (ССВД), предназначенных для защиты участков магистральных нефтепроводов (МН) от разрушительного воздействия волн высокого давления. Такие волны могут образовываться в нефтепроводе в результате различных технологических операций, сопровождающихся резким торможением потока транспортируемой нефти, вызванным прежде всего внезапным отключением нефтеперекачивающей станции (НПС). В случае остановки отдельных насосных агрегатов НПС или всей станции в целом на участке трубопровода, предшествующем этой станции, формируется волна повышенного давления, которая распространяется вверх по течению нефти по направлению к предыдущей НПС. Величина давления в распространяющейся волне может значительно превысить несущую способность трубопровода и привести к различным отрицательным последствиям, начиная от отключения перекачивающей станции, расположенной выше по потоку, до каскадного отключения НПС или разгерметизации трубопровода с неизбежным выходом нефти в окружающую среду. Кроме того, быстродействие системы автоматического регулирования, установленной на каждой нефтеперекачивающей станции, может оказаться недостаточным, чтобы отработать корректно с приходом крутого фронта давления, что также приведет к отключению насосных агрегатов на соответствующей станции. В отличие от предохранительных клапанов, которые обеспечивают частичный отвод транспортируемой жидкости в случае превышения давлением максимально разрешенного значения, системы сглаживания волн давления реагируют главным образом на скорость увеличения давления и обеспечивают частичный отвод нефти в специальный резервуар только в тех случаях, если эта скорость превышает некоторое допустимое значение. В статье рассматриваются теория ССВД, моделирование ее работы, метод математического расчета, принципы настройки ее параметров, а также приводятся иллюстрационные примеры.
Ключевые слова: нефтепровод, система сглаживания волн давления, гидравлический удар, газовый аккумулятор, перепускной клапан, математическое моделирование, численный расчет, метод характеристик.
M.N. Fedoseyev, Gubkin Russian State University of Oil and Gas (Moscow, Russia), candidate for a master's degree, e-mail: [email protected]; M.V. Lurye, Gubkin Russian State University of Oil and Gas (Moscow, Russia), Doctor of Science, Professor, e-mail: [email protected]; N.S. Arbuzov, IMS Industries Ltd (Moscow, Russia), Doctor of Science (Engeneering), Head of department of pipeline transient calculations, e-mail: [email protected]
Theory and calculation method of surge reduction systems
The article deals with modeling of pipeline surge relief systems (PSRS) designed for protection of main pipelines (MP) sections from disruptive impact of high pressure surges. Such surges can occur in the oil pipeline due to various process operations accompanied by sharp stagnation of transported oil flow caused, first of all, by a sudden trip of the oil pumping station (OPS). Should some pumping units of OPS or the whole station stop, a surge of increased pressure is formed at the section of pipeline, preceding this station, and spreads upstream of the oil flow to the preceding OPS. Value of pressure in the spreading surge can significantly increase the bearing capacity of pipeline and lead to various negative consequences, from trip of pumping station, located upstream, to cascade tripping of OPS or loss of pipelines integrity and inevitable oil seep to the environment. In addition, speed of the automated control system installed at each oil pumping station may appear to be insufficient to operate correctly when a sharp pressure front comes, and this can also lead to tripping of pumps at the relevant station. Unlike the safety valves that ensure partial removal of transported fluid in case pressure exceeds the maximum allowable value, the surge relief systems mainly react to the speed of pressure increasing and ensure partial removal of oil to a special tank only in cases when the speed exceeds specific allowable value. The article deals with PSRS theory, modeling of PSRS operation, mathematical calculation method, principles of PSRS parameters setting, and gives illustrations.
Keywords: pipeline, pressure reduction system, hydraulic shock, gas accumulator, relief valve, mathematical modelling, method of characteristics.
102
№ 6 июнь 2015 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
При эксплуатации магистральных нефтепроводов (МН) нередко возникают ситуации, требующие остановки одного или же нескольких насосных агрегатов. Подобное случается, например, при необходимости проведения планово-предупредительного ремонта одного из насосов. В случае остановки насосного агрегата перед нефтеперекачивающей станцией (НПС) формируется волна повышенного давления, которая распространяется против потока перекачиваемой жидкости к предыдущей НПС. Резкое увеличение давления может привести к различным отрицательным последствиям, от отключения стоящей выше по потоку насосной станции до разгерметизации трубопровода. Одним из способов уменьшения амплитуды волны гидравлического удара на входе НПС является установка узла с предохранительными клапанами. Предохранительные клапаны открываются при увеличении давления в трубопроводе выше некоторого опасного уровня, обеспечивая тем самым отвод части жидкости из основного трубопровода в специальный резервуар и предотвращение дальнейшего увеличения давления. Однако предохранительный клапан, однажды открывшись, будет постоянно находиться в таком состоянии, поэтому объем сброса жидкости из трубопровода ничем не ограничен и может произойти переполнение указанного резервуара. Настоящая статья посвящена другому способу защиты трубопровода от разрушительного воздействия волн высокого давления.Рассматривается система защиты от гидравлического удара, широко используемая в трубопроводном транспорте, а именно - система сглаживания волн давления (ССВД). В отличие от предохранительного клапана ССВД применяется не для удержания давления на постоянном уровне, а для сглаживания формы волны гидравлического удара, т.е. для обеспечения достаточно плавного увеличения давления на входе НПС, позволяющего регулирующим устройствам, входящим в состав си-
стемы автоматического регулирования давления, своевременно принять (отработать) защитные действия. Подобный эффект в системах сглаживания волн давления достигается введением в их конструкцию дополнительного элемента - газового аккумулятора. Газовый аккумулятор обеспечивает задержку увеличения давления на затворе сбросного клапана и позволяет ему открыться лишь в случае чрезмерно высокого значения этой величины. Поскольку установка ССВД связана с большими материальными и денежными затратами, то вопрос о математическом моделировании и расчете работы трубопровода совместно с ССВД, позволяющим
прогнозировать получаемый эффект еще до принятия решения об установке этих систем,представляется актуальной задачей. И хотя рассматриваемая проблема уже частично изучалась в наших работах [1-3], полного решения дано не было. Ниже излагается постановка задачи, дается метод ее решения и приводятся примеры, иллюстрирующие эффект использования ССВД.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ССВД
Общий вид и принцип работы ССВД иллюстрирует рисунок 1. Система сглаживания волн давления подключается к защищаемому трубопроводу через
Рис. 1. Устройство и принцип работы ССВД: вверху - натурный макет; внизу - функциональная схема Fig. 1. Design and function of PSRS: above - full-scale mock-up; below - functional diagram
Ссылка для цитирования (for references):
Федосеев М.Н., Лурье М.В., Арбузов Н.С. Теория и расчет систем сглаживания волн давления // Территория «НЕФТЕГАЗ». - 2015. - № 6. - С. 102-108. Fedoseyev M.N., Lurye M.V., Arbuzov N.S. Teorija i raschet sistem sglazhivanija voln davlenija [Theory and calculation method of surge reduction systems]. Territorija «NEFTEGAZ» = OH and Gas Territory, 2015, No. 6. P. 102-108.
ТРАНСПОРТ, ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ И ГАЗА
два патрубка. Один из них соединяет магистральный нефтепровод и газовый аккумулятор. При этом на соединительной линии установлены дроссель, за счет регулировки степени открытия которого происходит настройка расхода нефти в газовый аккумулятор, и разделительная емкость, в которой поступающий из нефтепровода продукт заменяется этиленгликолем. Другой патрубок соединяет МН и перепускной клапан, при открытии которого нефть поступает из МН в сбросной резервуар. При этом текущее давление в газовом аккумуляторе, скорость изменения которого регулируется дросселем, передается во внутреннюю полость клапана. Таким образом происходит регулирование скорости нарастания давления в трубопроводе на входе НПС. При возникновении гидравлического удара возникает разность давлений на перепускном клапане: с одной стороны к клапану подводится постоянно увеличивающееся давление в МН, с другой -также увеличивающееся, но с меньшей скоростью, давление в газовом аккумуляторе. Именно этот перепад давления и обеспечивает открытие перепускного клапана и последующий отвод нефти из МН в сбросной резервуар. При этом скорость нарастания давления в газовом аккумуляторе регулируется дроссельным устройством, в то время как увеличение давления в магистральном трубопроводе определяется параметрами режима перекачки жидкости и причиной гидравлического удара.
ТЕОРИЯ
При построении математической модели трубопровода с подключенной к нему системой сглаживания волн давления для расчета переходных процессов по длине используется система уравнений
др дх> п М+рсдх=0'
дх> др ,1 риЫ . , . Р5Т+5х="Хс1 2 -р951Па(х)'
где 51па(х)-^,
(1)
нения волн давления; а(х) - угол наклона оси трубопровода к горизонту; х,1 - координата по оси трубопровода и время. Подробное решение данной системы уравнений, к которой добавляются начальные и краевые условия, рассматривалось во многих работах, в частности в монографиях [2, 5]. Наличие системы сглаживания волн давления, установленной на трубопроводе в сечении М(х0) перед НПС, учитывается специальными «условиями сопряжения»
Р+М=р-(х0Л)=рмЮ,
(2)
м
где р(х,1), и(хД) - давление и скорость жидкости в трубопроводе, соответственно; р - номинальная плотность жидкости; с - скорость распростра-
давлений на его затворе: 'К*„ если Др>рко, ЛР"РН
К„(Лр)=
"ко "но
О, еслиДр<р .
означающими, что скорость нефти в сечении М(х0) может иметь разрыв, если через клапан ССВД происходит ее частичный отвод в сбросной резервуар. Здесь р+(х0Д), р-(х0Д) - давления и и+(х0Д), и-(х0Д) - скорости перед и после сечения, в котором установлена ССВД; q - объемный расход сброса нефти через перепускной клапан ССВД; d - внутренний диаметр трубопровода. Расход q транспортируемой жидкости через перепускной клапан ССВД в сбросной резервуар связан с разностью Рм(1)-Ратм давлений внутри и вне трубопровода зависимостью
К„(ДрИ^р^,еслиДр>рно, (3) О, если Др<р ,
где К¥(Др) - коэффициент пропускной способности клапана (м2); р - атмос-
* ' гатм.
ферное давление. Важно отметить, что коэффициент К¥ перепускного клапана не является постоянной величиной, а связан с перепадом Др=рАКМ(1)-рм(1) давлений на затворе клапана, где рАКМ(1) - текущее давление в газовом аккумуляторе ССВД. Величина рно - давление начала открытия клапана (так называемая уставка защиты) определяет перепад давлений на затворе перепускного клапана, при котором он начинает открываться; рко - давление полного открытия предохранительного клапана. Для коэффициента К¥ пропускной способности клапана можно принять следующую зависимость от перепада Др
Иными словами, если перепускной клапан полностью открыт, то коэффициент Ку имеет максимальное значение К*у; если клапан открыт лишь частично, коэффициент Ку линейно зависит от перепада давлений на его затворе; клапан закрыт и К¥=0, если перепад Др меньше некоторого значения рно начала открытия.
Перепад Др=рм(1)-рАКМ(1) давления на затворе перепускного клапана равен разности давления рм(11) в трубопроводе и давления рАКМ(1) в газовом аккумуляторе ССВД. Давление рм(1) определяется внешним процессом, происходящим в трубопроводе, а давление рАКМ(1) в газовом аккумуляторе - внутренним процессом в ССВД, оно зависит от того, как интенсивно сжимается газ в газовом аккумуляторе под воздействием жидкости, поступающей в него через регулируемый дроссель (рис. 1). Приняв процесс сжатия газа в аккумуляторе изотермическим, запишем уравнение состояния газа в виде равенства рЛ=Ракм(1)ЛКМ(1:), где РАКМ(1), ^АКМ(1) - текущие давление и объем газа
в аккумуляторе, а ро,Уо - их начальные значения. Поскольку скорость изменения объема газа в газовом аккумуляторе равна секундному расходу qдр жидкости, поступающей в нее через регулирующий дроссель, то баланс массы газа в аккумуляторе имеет вид:
Л
—Чл
Если давление рМ(1) в нефтепроводе больше давления рАКМ(1) в газовом аккумуляторе, этот расход выражается через разность Др=рм(1)-рАКМ(1) формулой
(5)
Чдр=кЯр^Т'51дп(Лр),
где Кдр - коэффициент пропускной способности регулирующего дросселя. При настройке ССВД на достижение необходимой скорости повышения давления в трубопроводе варьируют, как правило, именно этот коэффициент. В отличие от
104
№ 6 июнь 2015 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
50 4S 40
3S
fa 30
ja
ai ¡u"
II »
a*
20 IS 10 s 0
/ / /
10
»
30
50
«О
70
so
Время, с Une. s
Рис. 2. Изменение скорости увеличения давления в трубопроводе в зависимости от коэффициента Кдр (м2) регулируемого дросселя
Fig. 2. Change in pipeline pressure increase rate depending on the coefficient Кдр (m2) of regulated throttle valve
предохранительного клапана жидкость может перетекать через дроссель как в одном, так и в другом направлении (из трубопровода в газовую емкость или из газовой емкости в трубопровод). В уравнении (5) это обстоятельство учитывается введением функции sigп(Дp), которая принимает значение Б1дп(Др)=1, если Др»0, и sign(Дp)=-1, если Др<0.
Если подставить (5) в уравнение (4) и положить ^км(Ц=РоУ/Ракм(Ц, то получим дифференциальное уравнение, устанавливающее связь между величинами рАКМ(^ и РМ(Ц (см. формулу 6).
МЕТОД РАСЧЕТА
Дифференциальные уравнения (1) модели с условиями сопряжения (2-6) решаются известным методом, получившим в теории волновых уравнений название «метода характеристик» [2]. Для численной реализации этого метода плоскость переменных (хД) разбивается прямоугольной сеткой х=хк, t=tm(Дx=xk-xk-1; Дt=tm-tm-1=Дx/c), и через узлы ^кДт) этой сетки проводятся характеристики x-ct=coпst., и x+ct=coпst. системы дифференциальных уравнений (1). Показывается, что узловые значения ркт и икт сеточных функций удовлетворяют условиям совместности на характеристиках уравнений (1), что в итоге сводится к системе линейных уравнений (7), где ф(u,x)=^эu|u|/2d+ рдзша^).
Для сечения М трубопровода, в котором установлена ССВД и может существовать разрыв функции и^Д), система уравнений (7) несколько усложняется и принимает вид (8). Из этих уравнений можно найти три значения р„ , и+„ и г)" искомых сеточных
ГМ,т' М,т М,т
функций, если только известно, открыт перепускной клапан ССВД или нет, что, в свою очередь, зависит от разности ДР=РМ00-РАКМ00 давлений в трубопроводе и в газовом аккумуляторе. Для вычисления величины Дрт заменим дифференциальное уравнение (6) сжатия газа в газовой емкости ССВД конечно-разностным аналогом. Имеем равенство (9), откуда следует равенство (10). Здесь нижний индекс т относится к текущему моменту ^ а индекс т-1 - к предыдущему моменту t-Дt времени.
С учетом этого уравнения находим
разность ДРт=Р„,т-РАкМ,т давлений в трубопроводе и газовом аккумуляторе ССВД (11).
Дополнив уравнения (8) уравнением (11), получим нелинейную систему
трех алгебраических уравнений для нахождения трех неизвестных величин: Р„ , и+м и и" (12), причем величина
гМ,т' М,т М,т \ /' г
ДРт определяется из (11). Докажем существование единственного решения системы (12). Выражая
dpAKM(t) dt
P2AKM(t).Kflp^IPM(t)-PAKM(t)lsl.gn[pM(t)_p^M(t)]i если pM(t)>FV "ovo
др. P
О, если pM(t)<p0.
Pk,m+Pcl)k,m=Pk-i.m-i+Pcuk-i.m-r(Pk-i,m-iAx=:i+k-i,m-i' .Pk.m-Pcuk,m=Pk+i,m-i-Pcuk+i,m-i+(Pk+i,m-iAx=J"k+i.m-r
PM,m+PCl)+M,m=Pk-l,m-l+PCUk-l,m-l-(Pk-l,m-lAX=^+k-l,m-l' Рм,т~РС1)"м,ш=Рк+1,т-1-РСг)к+1,ш-1+(Рк+1,т-1АХ=^"к+1,ш-1'
" M,m M,m л£[2 r
Рдкм.т РаКМ,тп-1_Р AKM,m-l V ,/1Рм,т-1 PaKM,ïti-iI с,'ппГп n 1 -M---poVo K«PV-p--S19nLPM,m-rPAKM,m-lJ-
n _n J.P AKM.m-l.l^ л/1 Рм,т-1~РАКМ,т-11 .cinn Гг> _n 1.Л1-
PAKM,m—РаКМ,ш-1 n^V--др. -о--S19" 1Рм.1Л-ГРаКМ.П1-^ ût-
го о "
п . Р АКМ,т-1|/ ./|Рм,т-1—PaKM,iti-iI cinnrn __ Л Д4-
РлКН,т-1 „у K„pV-p--S19nLPM,m-l PAKM,m-J ût
ЛРт=Рм,л,-
"АКМ.ш
(6)
(7)
(8)
(9) (10) (11)
ТРАНСПОРТ, ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ И ГАЗА
Рис. 3. Изменение скорости увеличения давления в трубопроводе в зависимости от объема V0 газового аккумулятора
Fig. 3. Change in pipeline pressure increase rate depending on the V0 gas accumulator volume
скорости u+Mm и trMm из первых двух Если перепускной клапан ССВД открыт
уравнений системы через pMm и под- полностью, то KV=K*V. Тогда уравнение
ставляя результат в третье уравнение, (13) является квадратным уравнени-
получаем одно нелинейное уравнение ем относительно величины >/Рм,т-Ратм.,
(13) для определения одной неизвест- и его единственное неотрицательное
ной - давления pM в трубопроводе. решение имеет вид (14).
РМ.т+РС1)+М.т=Рк-1.т-1+РСик-1.,л-1-фк-1,т-1ЛХ=;1+к-1.т-1' РМ.т-РСи"М.ш=Рк+1.т-ГРС1)кн-1.т-1+(Рк+1.т-1ЛХ=:|"к+1.ш-1'
-1Г =4KÄ1 /Рм-Щ-Рат».
М,т U М,т да!2 V р '
,-2рм 4Кц(Др ) /рм -р
k-l,m-l к+1,т-1 rM,m_ Vv rm/J"M,m "атн. рс 7td2 р
VPM,r,-PaTM =
^ к-1,ш-1+^ к+1,т-1 ^Ратм.
(2Vpc?K*v/wd2)+V(2Vpc2K*v/7td2)z+2(0+k_liin_1+J"k+liii|_1—2ратм_)
:1\-1.т-1+;1"к,1.т-Г2РН.т_АРт-Рно.41<'у/Рм.ш-РатМ. РС Рко-Р„о KW Р
J+k-l,m-l+J"k+1,m-r2PM,m_ 4PCK*V ,/Рм.ш-Рат».
Рм.ш РдКМ.ш Рно
1+ +1-
n _ k-l.m-1 k+l,m-l 2 '
jtd2(p -р )
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
k-l,m-l ^ k+l,m-l
qm=o.
(17)
n _n I P AKM.m-1 I/ , /I Рм.ш-1 РлКМ,т-1 ^ .cinn Гп -n 1.Л1" РаКМ,гп—PaKM,(T1-1 p %P-V-P--S19nLPM.m-rPAKM.m-lJ Ät
dPAKM(t)
dx
Kflp.-P2AKMWVIPMW-PAKMWI-sl'gn[PMW-PAKMW]' если pM(x)-p0; О, если pM(t)<p0.
Оно существует, если выполняется
условие 0,5.(^+к-1,т-1+^-к+1,т-1)>рко. Отсюда находится давление рмт. Затем по формуле (11) рассчитывается разность
Дрт=рм,т-р«м,т д^НИЙ На затВоре перепускного клапана и определяется, выполняется ли исходное предположение, что Ку=К*у и клапан действительно открыт полностью. Для этого проверяется условие Дрт»рко. Если это условие выполнено, то найденное значение рм т обоснованно. Следовательно, можно вычислить скорости и+м т и и-м т, а также значение qm расхода сброса. Если же Дрт<рко, то исходное предположение не выполняется и перепускной клапан либо открыт частично, либо вообще закрыт.
Если перепускной клапан ССВД открыт частично, то Ку*К*у. Тогда уравнение (13) принимает вид (15) или (16). Левая часть уравнения (16), рассматриваемая как функция рмт, при Дрт>рно монотонно убывает, в то время как правая часть уравнения монотонно возрастает, поэтому рассматриваемое уравнение может иметь относительно рмт лишь единственное положительное решение, заключенное в интервале
(рно;(^+к-1,т-1+^к+1,т-1)/2). Это решение
находится любым итерационным методом, например методом деления отрезка пополам.
После того как давление р„ най-
" ~ м,т
дено, можно вычислить разность
Дрт = рм,т-рАКм,т давлений на затворе
перепускного клапана и проверить условие Др >р . Если это условие
г т г но
выполняется, то найденное значение р„ обоснованно и, значит, можно вычислять скорости и+„ и и" , а также
~ м,т м,т'
значение ят расхода сброса. Если же Дрт<рно, то исходное предположение не выполняется и перепускной клапан закрыт. В этом случае перейти к (17).
Если ввести безразмерные переменные:
Т=ГГ' Х=Т> Р--
L/c L к ри.с
и q
(18)
где L - протяженность участка нефтепровода; и0 - начальная скорость нефти в трубопроводе; 5=^2/4, то дифференциальное уравнение (6), определяющее внутреннюю динамику работы ССВД, записывается в виде равенства (18),
106
№ 6 июнь 2015 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
OIL AND GAS TRANSPORTATION, STORAGE AND PROCESSING
где К ^ ,
Поскольку в это уравнение коэффициент Кдр регулируемого дросселя входит только в комбинации Кдр/У0 , то отсюда следует, что при фиксированных параметрах ^ и0, р0, L регулировать работу ССВД можно либо изменением коэффициента К , либо изменением начально-др.
го объема У0 газа в аккумуляторе.
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
На диаграммах, представленных на рисунке 2, приведены результаты расчета нефтепровода Ду1000, транспортирующего нефть с расходом 7100 м3/ч, с подключенной к нему ССВД. В частности, можно видеть влияние изменения коэффициента Кдр регулируемого дросселя на скорость увеличения давления рм(1) в сечении трубопровода ^=1020х10 мм, 1=100 км, р=870 кг/м3, v=10 сСт), в котором установлена ССВД (рно=1,0 МПа, рко= 1,2 МПа; К*у=1500 м2).° Из графиков, приведенных на этом рисунке, видно, что увеличение коэффициента К
Рис. 4. Влияние изменения коэффициента Кдр (м2) пропускной способности дросселя на скорость увеличения давления в трубопроводе
Fig. 4. Impact of coefficient change Кдр (m2) of the throttle valve carrying capacity on the pipeline pressure increase rate
ведет к увеличению скорости роста давления в трубопроводе. Это связано с тем, что когда расход жидкости через дроссель (рис. 1) увеличивается, то, соответственно, быстрее увеличи-
вается давление в газовом аккумуляторе и, как следствие, уменьшается
разностьApm=pM
давлении на
затворе перепускного клапана. Клапан открывается лишь частично (или
22-я международная специализированная выставка
В РАМКАХ
ТАТАРСТАНСКОГО НЕФТЕГАЗОХИМИЧЕСКОГО
ФОРУМА
Организаторы: Аппарат Президента Республики Татарстан Министерство Промышленности и Торговли Республики Татарстан ОАО «Казсисхая ярмарка»
При поддержке:
Президента Республики Татарстан
1=4
Щт^т^штш
Выставочный центр «Казанская ярмарка»
Россия, 420059, Казань,
Оренбургский тракт, в
т/ф.: (843) 570-51-14,570-51-11
е-таИ: [email protected]
www.expokazan.ru
ВЫСТАВОЧНЫЙ ЦЕНТР
ВО - ООО! k ÇC-42Ë
А
ГШ"
КАЗАНСКАЯ ЯРМАРКА
© www.oilexpo.ru
ТРАНСПОРТ, ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ И ГАЗА
даже может не открыться вовсе), расход сброса уменьшается, и давление в трубопроводе в сечении установки ССВД увеличивается быстрее. Если же, наоборот, коэффициент Кдр пропускной способности дросселя уменьшать (дроссель закрывается), давление в газовом аккумуляторе изменяется незначительно, и ССВД начинает работать как обыкновенный предохранительный клапан, т.е. обеспечивать наименьшую
скорость увеличения давления в трубопроводе. Правда, в этом случае объем сброса жидкости в резервуар будет значительно выше. Эффект замедления роста давления в нефтепроводе можно получить также путем увеличения объема V0 газового аккумулятора (рис. 3). Уменьшение скорости роста давления в трубопроводе в случае увеличения объема V0 также является следствием замедления роста
давления в газовом аккумуляторе, т.е. более высокими значениями разности
ДРт=РМ,т-РАКМ,т.
На рисунке 4 представлены кривые увеличения давления в сечении установки ССВД,аналогичные кривым на рисунке 2, но с установленным перепускным клапаном большей пропускной способности - К*„=3000 м2. Нетрудно заметить, что использование клапана с большим значением К*„ ведет к уменьшению скорости нарастания давления за счет увеличенного объема нефти, перепускаемой в сбросной резервуар.
ВЫВОД
Поскольку установка ССВД связана с большими материальными и денежными затратами, необходимы тщательное математическое моделирование и расчет работы трубопровода совместно с ССВД, позволяющие прогнозировать получаемый эффект еще до принятия решения об установке этих систем. Для эффективности работы ССВД требуется их тщательная настройка, которая также может осуществляться на основе теории и математического моделирования, изложенных в настоящей работе.
Литература:
1. Адоевский А.В., Арбузов Н.С., Левченко Е.Л., Лурье М.В. Защита нефтепроводов морских терминалов от гидроударных явлений системами сглаживания волн давления // Нефтяное хозяйство. - 2011. - № 9. - С. 119-122.
2. Лурье М.В. Математическое моделирование процессов трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. - М.: Издательский центр РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2012. - 456 с.
3. Лурье М.В., Адоевский А.В., Арбузов Н.С. Моделирование и предварительная настройка систем сглаживания волн давления // Известия вузов. Нефть и газ. - 2009. - № 6. - С. 38-45.
4. Рахматуллин Ш.И., Гумеров А.Г., Верушин А.Ю. О влиянии параметров клапана-гасителя на величину гидроудара в нефтепроводе // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - 2009. - Вып. 2(76). - С. 76-78.
5. Полянская Л.В. Исследование нестационарных процессов при изменении режима работы нефтепроводов с центробежными насосами. Дисс. канд. техн. наук. - М.: МИНХиГП имени И.М. Губкина, 1965. - 141 с.
6. Фокс Д.А. Гидравлический анализ неустановившегося течения в трубопроводах. - М.: Энергоиздат, 1981. - 296 с.
References:
1. Adoyevskiy A.V., Arbuzov N.S., Levchenko Ye.L., Lurie M.V. Zashhita nefteprovodov morskih terminalov ot gidroudarnyh javlenij sistemami sglazhivanija voln davlenija [Protection of marine terminals pipelines from hydro shock phenomena by means of surge relief systems]. Neftjanoe hozjajstvo = Oil facility, 2011, No. 9. P. 119-122.
2. Lurie M.V. Matematicheskoe modelirovanie processov truboprovodnogo transporta nefti, nefteproduktov igaza [Mathematic modeling of processes of oil, oil products and gas pipeline transportation]. Moscow, Publishing Center of Gubkin Russian State University of Oil and Gas, 2012. 456 pp.
3. Lurie M.V., Adoyevskiy A.V., Arbuzov N.S. Modelirovanie i predvaritel'naja nastrojka sistem sglazhivanija voln davlenija [Modeling and preliminary setting of surge relief systems]. Izvestija vuzov. Neft' igaz [Universities news. Oil and gas], 2009, No. 6. P. 38-45.
4. RakhmatuUin Sh.I., Gumerov A.G., Verushin A.Yu. O vlijanii parametrov klapana-gasitelja na velichinu gidroudara v nefteprovode [On the impact of damper valve parameters on the hydraulic shock range in the oil pipeline]. Problemy sbora, podgotovki i transporta nefti i nefteproduktov = Issues of oil and oil products collection, treatment and transportation, 2009, Issue 2(76). P. 76-78.
5. Polyanskaya L.V. Issledovanie nestacionarnyh processov pri izmenenii rezhima raboty nefteprovodov s centrobezhnymi nasosami. Diss. kand. tehn. nauk [Study of time-dependent processes with the change in oil pipelines with centrifugal pumps operation mode. Thesis of Candidate of Science (Engineering)]. Moscow, Gubkin Moscow Institute of the Petrochemical and Gas Industry, 1965. 141 pp.
6. Fox D.A. Gidravlicheskij analiz neustanovivshegosja techenija v truboprovodah [Hydraulic analysis of unsteady flows in pipelines]. Moscow, Energoizdat, 1981. 296 pp.
108
№ 6 июнь 2015 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
