Повышение эффективности эксплуатации магистральных нефтепроводов с регулированием частоты вращения насосных агрегатов

• Автор: Быков, Кирилл Владимирович
• Шифр специальности: 25.00.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА
1.1 Методы регулирования режимов работы нефтеперекачивающих станций магистрального нефтепровода
1.2 Анализ средств контроля и управления на магистральных нефтепроводах
1.3 Анализ методов гидравлического расчета и формул прогнозирования коэффициента гидравлического сопротивления
1.4 Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2 ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА РЕЖИМОВ РАБОТЫ НЕФТЕПРОВОДА С ПРИМЕНЕНИЕМ РЕГУЛИРУЕМОГО ПРИВОДА НАСОСОВ
2.1 Математическое моделирование процессов и объектов магистральных нефтепроводов
2.2 Исследование управления режимом работы магистрального нефтепровода методом регулирования частоты вращения насосных агрегатов
2.3 Построение модели нефтеперекачивающей станции с системой частотного
регулирования
Выводы по главе
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ НЕФТИ
3.1 Методика проведения экспериментальных исследований
3.2 Обработка результатов экспериментальных исследований
3.2.1 Результаты исследования вязкости нефти и колебаний производительности магистрального нефтепровода
3.2.2 Обоснование выбора расчетной зависимости для коэффициента гидравлического сопротивления
Выводы по главе
ГЛАВА 4 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАГИСТРАЛЬНОГО НЕФТЕПРОВОДА
4.1 Методика регулирования режима работы магистрального нефтепровода.
4.2 Выбор рационального режима работы нефтеперекачивающих станций магистрального нефтепровода
4.3 Рекомендации по удалению газовоздушных скоплений из магистрального
нефтепровода
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А Приложение Б

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследований
В настоящее время сеть магистральных нефтепроводов (МН) в нашей стране интенсивно расширяется - реализованы проекты "Балтийская Трубопроводная Система-2” (БТС-2), "Восточная Сибирь-Тихий Океан”(ВСТО), реализуются проекты "Куюмба-Тайшет", "Заполярье-Пурпе-Самотлор" и др.
Одной из основных задач программы стратегического развития ОАО «АК «Транснефть» до 2020 года является повышение энергоэффективности за счет реализации мероприятий по экономии энергетических ресурсов и снижения удельного потребления электроэнергии на перекачку нефти до 11,32 кВт-ч/тыс. т -км [66].
Наиболее существенные затраты при транспортировке нефти приходятся на энергопотребление насосными агрегатами нефтеперекачивающей станции (НПС). Анализ работы магистральных нефтепроводов показывает, что существующие методы автоматизированного контроля и управления режимами работы магистральных нефтепроводов не в полной мере учитывают постоянные изменения внешних факторов эксплуатации, недостаточно освещены вопросы регулирования при изменении вязкости и плотности перекачиваемых партий нефти.
Также в настоящее время не существует однозначного решения задачи по оценке величины коэффициента гидравлического сопротивления в переходной зоне и зоне смешанного трения турбулентного режима течения.
Поскольку гидравлический расчет является основой математической модели нефтепровода и служит для планирования объемов перекачки нефти и определения наиболее эффективных режимов работы магистральных нефтепроводов, указанные недостатки ведут к отклонению от оптимальных режимов перекачки и перерасходу электроэнергии.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности эксплуатации магистральных нефтепроводов на основе разработки системы

1.3 Анализ методов гидравлического расчета и формул прогнозирования коэффициента гидравлического сопротивления
При трубопроводном транспорте нефти на преодоление гидравлического сопротивления трубопровода приходится 33,9% затрат электроэнергии [48].
Поскольку гидравлический расчет является основой математической модели нефтепровода и служит для определения наиболее эффективных режимов работы магистральных нефтепроводов, неточность в оценке гидравлических сопротивлений ведет к отклонению от оптимальных режимов перекачки и перерасходу электроэнергии.
Так, например, в работе [48] рассматривается баланс энергопотребления, включающий в себя потери в линейной части, и для расчетов гидравлических потерь во всем диапазоне при Re>2320 используется только одна формула, что приводит к большим погрешностям при расчетах. Из приведенных в работе данных видно, что затраты на гидравлические потери расчетные и фактические отличаются почти на 40 %.
Исследованиями в области гидравлического расчета трубопроводов занимались многие ученые, в частности, О. Рейнольдс, В.Г. Шухов, А.Д. Альтшуль, Б.Я. Стародуб, Л.С. Лейбензон, И.И. Никурадзе, H.H. Белоконь, Б.Л. Шифринсон, И.А. Исаев, B.C. Яблонский, В.И. Черникин и др.
Основной расчетной формулой для потерь напора Н при течении жидкости в круглых трубах является формула Дарси-Вейсбаха [3, 35]

Н = Я , (1.8)
D 2g У ’
где g - ускорение свободного падения;
D - внутренний диаметр трубы;
w - средняя скорость течения жидкости по трубопроводу.
Также широкое распространение в трубопроводном транспорте получила формула Лейбензона [54]