МАГИСТРАЛЬНЫЕ НЕФТЕПРОВОДЫ

Согласование работы участков нефтепровода

При транспортировке нефтей с отличающимися характеристиками (в первую очередь по вязкости) в нефтепроводе с промежуточными перекачивающими станциями, которые работают по схеме из насоса - в насос, наблюдается постепенное замена одной нефти на другую, и, как следствие, характеристики части участков нефтепровода постепенно изменяются. В частности, заместив менее вязкую нефть на среду с большей вязкостью, достигается уменьшение подпоров на промежуточных перекачивающих станциях, вплоть до достижения недопустимо малых показателей. Так как при функционировании нефтепровода по схеме из насоса - в насос все его участки гидравлически взаимосвязаны, то чрезмерное уменьшение подпора способно привести к аварии и прекращению работы трубопровода. Это значит, что проектируя нефтепроводы для транспортировки нефтей со свойствами, имеющими существенное различие, требуется предусмотривать регулировку работы перекачивающих станций.

Для конкретики рассмотрим как происходит замещение нефти с меньшим значеним вязкости (№1) на более вязкую (№2) в нефтепроводе, который состоит из 2-ух участков АВ и ВС. Принимаем, что в начальный момент времени в обоих участках находилась менее вязкая нефть.

Рабочая точка Т(Q*, H*) системы трубопроводов определяется как точка, в которой пересекаются суммарная (Q-Н)-характеристика перекачивающих станций: и суммарной (Q-Н)-характеристики всего трубопровода: Первая из них - это (Q-Н)-характеристика 2-го участка трубопровода, а вторая, при поднятии вверх по оси ординат неизвестное (пока что) значение hпВ подпора на входе в промежуточную станцию, будет (Q-Н)-характеристикой этой станции. Построим на том же чертеже (рисунок справа) еще две кривые:

Совмещенные характеристики нефтепровода и его второго участка

Пересечение построенных кривых выявляет точку T₁ с абсциссой Q₁. Возможны два варианта:

1. Q₁ < Q_*.
   Следствие: характеристику H = F₂(Q) промежуточной насосной станции необходимо поднять вверх до ее пересечения с (Q-Н)-характеристикой 2-го участка, чтобы определить расход Q_* в нефтепроводе. Так как зависимость баланса напоров 2-го участка имеет вид:
   
   то, логичным будет поднять эту характеристику на значение, равное подпору h_пВ на входе станции. Это значит, что отрезок MN, отсекаемый кривыми на перпендикуляре, который опущен из рабочей точки Т(Q_*, H_*) на ось абсцисс, выражает неизвестную величину h_пВ.
2. Q₁ < Q_*.
   Следствие: подпор h_пВ на входе станции отрицателен и, значит, такой режим функционирования трубопровода невозможен.

Пусть теперь на ГПС стартует закачка нефти №2 с большим значением вязкости. Так как значение её вязкости выше, чем для нефти №1, то общая характеристика нефтепровода становится более крутой и рабочая точка T системы плавно сдвигается влево по общей характеристике перекачивающих станций. Второй участок по прежнему заполнен нефтью №1, следовательно, точка T₁ не меняет своего положения. Длина отрезка MN становится меньше, что сигнализирует об уменьшении подпора h_пВ на входе промежуточной станции.

Снижение подпора h_пВ на входе промежуточной станции не желательно, так как параметр может достичь наименьшего допустимого значения h_⊗, следствием чего станет аварийная остановка оборудования станции.

Для того, чтобы не допустить аварийную остановку оборудования станции используют различные системы автоматизированной регулировки (САР) давления. Один из способов подобной регулировки - дросселирование. Реализация способа заключается в частичном закрытии задвижки на промежуточной станции, чем в поток нефти вводится дополнительное сопротивление. Вследвие чего характеристика h_BC(Q) 2-го участка делается круче и точка T₁ также смещается влево. Величина подпора h_пВ на входе станции при этом возрастает. После того, как граница контакта нефтей минует станцию, задвижку снова открывают.

Идентичные процессы происходят в нефтепроводах при аккумулированных отборах нефти. После подлючения отбора величина подпора на промежуточной станции снижается и, чтобы его поддержать требуется регулировка.

Дросселирование дает возможность согласования работы участков нефтепровода, но его использование крайне неэкономично, так как сопровождается большими затратами энергии. Прогрессивным методом регулировки является применение приводов с регулируемым числом оборотов, которые позволяют постеенно изменять характеристики перекачивающих станций в требуемую сторону.