Табиғи газдарды, мұнай және мұнай өнімдерін тасымалдау тақырыбына қысқаша шолу

Напорная характеристика Q-H "горячего" трубо­провода представляет собой графическую зависимость между напором Н и подачей Q (рис. 18). Она делится на 3 зон. Зона 1 соответствует напорной характерис­тике трубопровода при ламинарном режиме перекачки данного нефте­продукта при постоянной температуре, равной температуре окру­жающей среды. Зона 3 - соответствует напорной характеристике изотермического трубопровода при перекачке данного нефтепродукта при постоянной начальной температуре Т_н. В действительности температура нефтепро­дукта по длине трубопровода изменяется от Т_н до Т_к>Т₀. Следова­тельно, фактическая характеристика "горячего" трубопровода должна располагаться между характеристиками зон 1 и 2. В области малых расходов нефтепродукт в трубопроводе быстро охлаждается до температур, близких к Т₀, и на большей части длины трубопровода вязкость его практически остается постоянной, близкой к ν₀. С увеличением расхода длина подогретого участка становится все больше, что приводит к росту средней температуры и снижению потерь на трение. Следовательно, с увеличением расхода фактическая характеристика будет отклоняться вправо от прямой 1. Такой харак­тер изменения Н с увеличением Q (потери на трение растут) будет продолжаться до определенной точки (точка К). Начиная с этой точки увеличение расхода будет приводить к уменьшению потерь на трение. Это объясняется тем, что увеличение Q ведет к повышению температуры (средней) в трубо­проводе и, следовательно, к снижению вязкости нефти, влияние которой сказывается в большей степени, чем увеличение Q на значе­ние потерь на трение. Такое положение будет сохраняться до тех пор, пока увеличение средней температуры нефти не перестанет заметно влиять на изменение вязкости. Начиная с этой точки (точка М) напорной характеристики трубопровода, с увеличением расхода нефти потери на трение будут увели­чиваться и асимптотически приближаться к кривой 3.

Двумя вертикальными линиями (штрихи) характеристика горячего трубопровода разбивается на три зоны: 1, 2 и 3. Зона 2 характеристики является зоной неустойчивой работы неизотермического трубопровода, так как при незначительном понижении температуры или расхода потери напора резко возрастают и могут превысить максимальный напор насосов. В этом случае расход перекачиваемой жидкости резко падает и переходит на кривой 1, что эквивалентно практи­ческому "замораживанию" трубопровода. По этой причине зона 1 характеристики также является нерабочей из-за очень малых подач и больших затрат энергии на перекачку. Рабочей является только зона 3 характеристики. На этот же график наносят суммарные характеристики всех насос­ных станций трубопровода. Если суммарная характеристика насосных станций проходит выше точки К, то перекачка нефти по трубопроводу будет осуществляться при любых расходах. Если суммарная характеристика насосных станций пересекается с характеристикой трубопровода, что наиболее характер­но, то рабочей является зона 3. Если позволяет прочность трубы и оборудования (которая обеспечивается во всех случаях эксплуатации трубопровода), то на насосных станциях устанавливают дополнитель­ные насосы для преодоления сопротивлений в диапазоне малых расходов и пусковой период. Оптимальные параметры насосов (подбор насосов) для "горячих" магистральных трубопрово­дов должны соответствовать зоне 3 характеристики. При эксплуа­тации "горячих" трубопроводов имеет место, как правило, турбулен­тный режим перекачки, так как при ламинарном режиме очень малы расходы.