Способ трубопроводного транспорта сжиженных углеводородных газов
Сущность изобретения: перепускают сжиженные углеводородные газы (СУГ) с линий нагнетания насоса во всасывающую линию или сборную емкость. Перепуск СУГ осуществляют в количестве, соответствующем зависимости допустимого времени работы насоса от подачи насоса и располагаемого давления на его приеме, определяемой пользуясь решением системы уравнений.3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з F 17 0 1/08
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4861041/29 (22) 20.08.90 (46) 07.11.92. Бюл. hh 41 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по сбору, подготовке и транспорту нефти и нефтепродуктов (72) Ш.И,Рахматуллин. M.Н.Пиядин и
Н.З.Аитова (56) Обзор "Особенности эксплуатации продуктопровода ШФЛУ" серия "Транспорт и хранение нефти" ВНИИОЭНТ, 1989, с. 8, Изобретение относится к транспорту, продукции нефтяных скважин и может быть использовано для транспорта сжиженных углеводородных газов (СУГ) нестабильных конденсатов, широкой фракции легких углеводородов.
Цель изобретения — повышение эффективности и надежности транспорта сжиженных газов при их закачке в трубопровод центробежным насосом путем уменьшения количества перепуска с гарантированным предотвращением их перегрева и вскипания, в насосе.
Поставленная цель достигается тем, что перепуск сжиженных газов осуществляется в количестве, соответствующем зависимости допустимого времени работы насоса одоп. от подачи насоса 0 и располагаемого давления на его приеме. Эта зависимость определяется из системы уравнений, включающей, равенство теплового баланса между массой жидкости и массой насоса
„., Ы,, 1774121 А1 (54) СПОСОБ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДH6IX ГАЗОВ (57) Сущность изобретения: перепускают сжиженные углеводородные газы (СУГ) с линий нагнетания насоса.во всасывающую линию или сборную емкость. Перепуск СУГ осуществляют в количестве. соответствующем зависимости допустимого времени работы насоса от подачи насоса и
РаСПОЛаГаЕМОГО ДаВЛЕНИЯ На ЕгО ПРИЕМЕ, 011ределяемой пользуясь решением системы уравнений. 3 ил, (No-N) Ьq = Сж(Тж,1-1) р (Тж,1-110ж < Мж,l Л и +См(Тм,l-1)птм ЛТм,1+Сж(Тж,о)1т1ж
ХЛТж,l+ О!2(Тм,1-1)$2 Лт1 (Тм,(-1+А Тм,1-T е): () равенство теплового баланса между массой насоса и окружающей средой а1(Тж,l-1)$1Лт1(Т ь1+ ЬТ1,-Т 11-АТ„ ;=Спт(Тм,1-1)Alba Æ м,1+ й2(Тм.l-1)$2 A II (Тм,1-<+ 4
+ ЛТ .-Т,); (г) равенство, определяющее однофазное )3 Ъ состояние жидкости в насосе (бескавитационное состояние) !м
Рдоп,I=Qр(Тж,l) л 1доп+РЗ(Тж,i) Ррасп
Тм.l-Тм,l-1+ ЛТм,i: Тж,1=Тж,l-1+ 4 Тж.l. (3) и т =,>, Л rI I= 1, 2, 3, . „, и.
1=1
Здесь No — полная мощность. затрачиваемая на вращение вала насоса; N -- полезная
МОЩНОСТЬ; Лt1 — ВРЕМЯ РабОтЫ НаСОСа; Сж, Спт — соответственно удельная теплоемкость
СУГи металла насоса: Тж. Т., Та соответ.ственно температура СУГ. корпуса насоса
1774121
Pgon= Л Рдоп+ PS, определяют допустимое давление на приеме насоса и строят график.
Рдоп=-Рдоп(р; О) (см. фиг. 2).
4. На.фиг. 2 параллельно ос«абсцисс х проводят линию, соответствующую за данному располагаемому давлению
Ppacn=12 10 Н/м, и определяют для каждой производительности допустимое время работы. Так, для Ррасп=-12 10 H/M а имеем для Q=.О тдоп =9 с.
Допустимый кавитационный запас и, о
ЛРдоп определяют по данным заводских испытаний или по формуле для Q=-O з- ЛР одоп = — p
1 в2 Rf
2 2 кп 3,14-2870 300 4 1Г, .55 30 30
R<=-90 10 м (радиус рабочего колеса на
-з входе) для 0,3QHnM ЛРд„=(0,95-1,0) 10 Па; 0=50 м /ч; одоп =-26 с, Q=-130 мз/ч; з рдоп=80 C. и окружающей среды (воздуха); рж — плотность СУГ; Qw — подача насоса; ATж,ATM — соответственно нагрев СУГ в полости насоса и его корпуса; m®, mM — соответственно масса СУГ в полости насоса; а1 и а2 — соответственно коэффициент теплоотдачи от СУГ к корпусу насоса и от корпуса насоса в окружающую среду (воздух); S> и Я2 — соответственно площади поверхности внутренней полости насоса (включая ротор) и наружная поверхность насоса; Рд,п — допустимое располагаемое давление на приеме насоса из условия бескавитационной работы (кавитационный запас); g — ускорение силы тяжести; ЛЬдоп — допустимый кавитационный запас насоса; Ps — давление насыщенных паров СУГ; Ррасп — располагаемое давление на приеме насоса; i — индекс текущего состояния (времени, температуры). Существенное отличие способа от известных состоит в том, что величина необходимого количества перепускаемой жидкости устанавливается с учетом соотношения располагаемого и допустимого давления на приеме насоса и зависимости допустимого времени его работы от подачи, Полезность способа при этом определяется тем, что с одной стороны исключается возможность неоправданно завышенного расхода перепускаемой жидкости и нарушения режима перекачки, обусловленного преждевременным включением перепускной системы и прекращением перекачки по основной магистрали, а с другой — исключается перегрев и вскипание СУГ в насос из-за заниженной величины расхода жидк сти, по которому настраивается автоматик включения перепускной линии. Г1 р и м е р. Требуется обеспечить пр цесс транспортировки ШФЛУ в условия пониженной производительности проду топровода, исключающий поврежденйе на сосного агрегата, его остановку из-з перегрева ШФЛУ путем регламентиров ния количества перепускаемой ШФЛУ в з висимости от теплового баланса вызванного диссипацией части энерги подводимой к валу насоса, и условий ег бескавитационной работы. Исходные данные. Энергетическая х рактеристика насоса 0 к.-=о 3/q, К =450.103 Д /с; Q>K50 мЗ/ч; H=1290 м; NO=500 10 Дж/с; Q 9=-130 м" /ч; Н--1285 м; No=620 10 Дж/с; Ож=260 3 м /ч; Н=1280 м; Ко=800 10 Дж/с; гп;<= ==/Зж Ч ад=-85 к г; р ж2 =- 20 C =552 к г/ м Та=293 К; T=293 К, Ср=2374 Д!к(Krкгррд, птм=3 О О О к г; а> =2 0 В т/м . С;а2=3 Втlм ° С Я1=4 019 м2 32=6 715 м2 Рз,T-зоз C=3,2 ° 10 Па; Ря,т-ЯЯз к=4,4 Ig о 5 Па; Рз,т-юз к=5,9 10 Па: Ря,т-зоз к=7,8.105 Па: Рз,т-з1зк=10,5 10 Па; Рз,т-з2з к=12,7 10 Па: Ps,т-ззз к=16,4 ° 10 Па.1. Определяют, пользуясь системой уравнений (1) и (2), нагрев ШОЛУ в насо10 се в зависимости от времени работы и производительности насоса. При атом задача сводится к решению системы из двух уравнений. В частности, для Лt =5 с и 0=0, будем иметь 15 450 ° 10з. 5+502,8,3000 AT»+ +2374 552 О, I 54 ЛТж1+3 4,019 5» х (293+ ЛТм1-293): 20 6,715 (293+Л Тж1-293-ATM)) =502,8 х3000 ЛТ9л +3 4,019 5 (293+ А1-293); 20 для Лт =5 с и 0=525 мз/ч (1080 10з-849,903 10 ) 5=2374 552 0,146". "ЛТж1 5+502,8 3000 Л.94> + 2374 552 0,154". > ЛТж1+ 3 4,019 5 (293+ ЛТи1-293), 20 ° 6,715 5 (293+ЛТж1-293-ЛТ931)= 25 =502,8 3000 ATM„+3 4.019 5*(293+ А 1-293). Изменение теплоемкости в зависИмости от температуры определялось по формуле Крего Ср=(1/ p15 )к 30 х(0,403+0,810 10at) Ккал/кг ° град, р15 =556,5 кг/м 2. Результаты расчета нагрева ШФЛУ сводят в график Тж=-Тж(т, Q) (см. фиг. 1). 3. Пользуясь зависимостью давления насыщения от температуры Ps=Ps(T).по формуле 1774121 5. Строят зависимость Q=Q(raott ) и по ней регламентируют, как это показано на фиг. 3, предельную допустимую пооизводительность насоса Одоп 140 м /ч (точка А). обеспечивающую работу насоса без перегрева, Для. заданных условий перекачки рас. ход Q=140 м /ч является оптимальной вез личиной, исключающей преждевременную остановку перекачки по основной магистра- ли (при снижении производительности трубопровода) и перегрев и вскипание жидкости при работе насоса при Q < <140м /ч. Использование предлагаемого способа трубопроводного транспорта СУГ обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества: уменьшается неоправданное количество перепускаемых СУГ, что способствует более устойчивой работе гидравлической системы (насосные станции — трубопровод); упрощается обслуживание за счет сокращения числа циклов переключений запорной арматуры в обвязке насосных станций, отключений последующих по трассе насосных станций, обусловленных перепуском СУГ; исключаются условия работы насоса в кавитационных режимах; увеличивается пропускная способность гидравлической системы, Формула изобретения Способ трубопроводного транспорта сжиженных углеводородных газов {СУГ). включающий перепуск СУГ с линий нагнетания насОса во всасывающую линию или . сборную емкость, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности транспорта за счет уменьшения количества перепускаемых СУГ и предотвращения перегрева и вскипания их в насосе, перепуск СУГ осуществляют в количестве, соответствующем зависимости допустимого времени работы насоса одоп от подачи насоса и располагаемого давления на его приеме Ррас, определяемой из уравнений (No-М) Ari = Сж(Тж,ь1) px((Тж, 1)Qw< < ЛТж,i Л и +Спи(Тм,l-1}mM ЛТм.!+Сж(Тж,о)п1ж". 5 . Лтж.i+ сй(Тж, 1)S2 ° Лт (Тм,ь1+Л Тм,t Т в): (1) t21(Tx,1-1)S 1 (Тж,l-1+ AT>xi.+Тм,i-1Л TM,t)=Cm(TM,l-))m AT,м,i+ сх2(Тм,)-1)52 Art х к(Тм. t-1+ 4 Тм, 1-Тв): 10 (2) Рдоп,l=g pe (Tw,i) A одоп+Рз . Ррасп Тм;1=Тм,ь1+ Ю м,!; Тж,t=Te,t-1+ A Тж.l, (3) z = Art, l=1 где No — полная мощность, затрачиваемая на вращение вала насоса; N — полезная 20 мощность; Ьа — время работы насоса; Сж, Cm — соответственно удельная теплоемкость СУГ и металла насоса: Т», TM. Тв— соответственно температура СУГ корпуса насоса и окружающей среды (воздуха); рж 25 — плотность СУГ; Q» — подача насоса; ATж, ЛТм — соответственно нагрев СУГ s полости НаСОСа И ЕГО КОРПУСа; тж, П1м — СООтВЕтСтвенно масса СУГ в полости насоса и корпуса насоса; с1 и а2 — соответственно коэффициент теплоотдачи от СУГ к корпусу насоса и от корпуса насоса в окружающую среду (воздух) ; S t. S2 соответственно площади внутренней (включая ротор) и наружной поверхностей 35 насоса; Paon — допустимая удельная энергия (давление) на приеме из условия бескавитационной работы насоса; g — ускорение СИЛЫ тЯжЕСтИ; Ж1доп — ДОПУСтИМЫй КаВИтационный запас насоса; Ps — давление насы40 щенных паров СУГ при текущей - температуре; Ррасп — располагаемая удельная энергия (давление) на приеме насоса;1 — индекс текущего времени и температуры. 1774121 р м /ч Р f0 7p ЗР Фиг.2 р N ßà 8УР ОО Ул NP р @ bu gg in,с е-.з Редактор Л.Волкова Заказ 3917 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 РО ecru ТО Па 2 -,р-ТО-.,О .т р 4 - о «Тб. ТО Составитель Ш. Рахматулин Техред M.Моргентал Корректор Т.Палий
