РАСЧЕТ СРЕДСТВ ЗАПРАВКИ НА ТОПЛИВОЗАПРАВОЧНЫХ ПУНКТАХ

5 РАСЧЕТ СРЕДСТВ ЗАПРАВКИ НА ТОПЛИВОЗАПРАВОЧНЫХ ПУНКТАХ

 

Для заправки техники нефтепродуктами используются топ­ливо- и маслораздаточные колонки.

Исходными данными для определения количества топливораздаточных колонок для каждого вида топлива служит:

• среднесуточная потребность в данном виде топлива, м³/сут;

• пропускная способность топливозаправочной колон­ки, машин/ч;

•  продолжительность использования колонки, ч/сут;

•  производительность колонки, м³/ч;

•  средняя доза заправки машин, л;

•  количество заправляемых машин.

Необходимое количество топливораздаточных колонок можно ориентировочно определить из выражения:

где Gcc - среднесуточный расход нефтепродукта; g_k - пропуск­ная способность одной топливозаправочный колонки, машин/час; к_з - доля суточного расхода топлива, выдаваемого через запра­вочный пункт (для ориентировочных расчетов кз=0,7... 1,0); к_к - коэффициент использования топливораздаточной колонки (для ориентировочных расчетов к_к=0,5); t - продолжительность работы топливозаправочной колонки, ч/сут (для ориентировочньгх расчетов t =2.. .8 ч).

Пропускная способность одной топливораздаточной ко­лонки определяется по формуле:

где tпв - продолжительность, вспомогательных операций (подача машины под заправку, установка раздаточного крана, отъезд от ко­лонки и т. п.), мин. Ориентировочно tпв=5мин; (dз - средняя доза заправки; g_Н - производительность топливозаправочной колон­ки, л/мин производительность колонок типа КЭР-50-1,0; КЭР-50-0,5; КЭД-50-0,5 равна 50 л/мин.

Где d_3i- средняя доза заправки i-го трактора (автомобиля) на нефтескладе, (значения доз заправок машин наиболее распространенных марок, полученные путем выборочного анализа фактических данных на заправочных пунктах различных предприятий; n_тр.Аi- количество тракторов(автомобилей) i-й марки; n_трiAi- общее количество тракторов и автомобилей заправляемых на нефтескладе.

Количество маслораздаточных колонок, как правило, определяется исходя из числа марок потребляемых моторных масел (по одной на каждую марку масел). Принимаем, что на нефтескладе 5 маслораздаточных колонок.

 

Для проведения с/х работ устанавливаем следующий состав МТП:

Тракторы:

К-701………………………………………………………………………2 шт

ДТ-75М……………………………………………………………………1 шт

Т-150……………………………………………………………………...1 шт

МТЗ-80…………………………………………………………………...3 шт

Т-40……………………………………………………………………….3 шт

 

 кг

 кг

 

 

Принимаем n=2

Автомобили:

ГАЗ-3307………………………………………………………………9 шт

ЗИЛ-130………………………………………………………………….2 шт

 кг

 

 кг

 

 

Принимаем n=3

6 РАСЧЕТ СРЕДСТВ ПЕРЕКАЧКИ НЕФТЕПРОДУКТОВ И ТРУБОПРОВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ НЕФТЕСКЛАДА

Технологическая схема нефтесклада, в зависимости от его назначения, должна обеспечивать возможность выполнения сле­дующих операций:

•  перекачки нефтепродуктов с участка приема в резервуары участков хранения;

•  перекачки нефтепродуктов с участка хранения на участок отпуска в автомобильные средства транспортирования и заправки;

•  перекачки нефтепродуктов с участка хранения на топливозаправочный пункт;  

•  перекачки нефтепродукта с участка приема непосредст­венно на топливозаправочный пункт, минуя участок хранения;

•  внутрискладской перекачки из одного резервуара (группы резервуаров) в другой резервуар (группу резервуаров), а также между резервуарами одной группы;

•  перекачки нефтепродукта из резервуаров в разливочную для затаривания в бочки.

Технологическая схема заправочного пункта (автозапра­вочной станции) должна предусматривать возможность слива то­плива из автоцистерн в расходные резервуары насосом автоцис­терны или автономным насосом и самотеком, а также забор топ­лива из резервуаров для заправки техники насосом топливораздаточной колонки, а также подачу масла из резервуара насосной ус­тановкой маслораздаточной колонки, установленной на горлови­не резервуара с маслом.

Сливные устройства топливораздаточного пункта могут устанавливаться непосредственно на крышке горловины резер­вуара или в специальном сливном колодце. Второй вариант пред­почтительнее, так как позволяет размещать автоцистерны при сливе на безопасном удалении от резервуара.

Исходными данными для гидравлического расчета трубо-
проводов являются:

•  выбранная технологическая схема нефтесклада с указа­нием местных сопротивлений;

•  расстояние между объектами нефтесклада в соответствии с принятым генеральным планом;

•  геодезические отметки объектов нефтесклада (профиль трассы трубопровода);

•  физико-химические свойства перекачиваемых нефтепро­дуктов (вязкость, плотность, давление насыщенных паров);

•  климатические условия района размещения нефтесклада (барометрическое давление и температура воздуха).

Гидравлический расчет обычно производится для участка трубопровода, эксплуатирующегося в наиболее неблагоприятных условиях, т. е. самого протяженного, имеющего наибольшее ко­личество местных сопротивлений и наибольшую отрицательную разность геодезических отметок конечных точек участка.

При выполнении гидравлического расчета необходимо:

•  обосновать производительность перекачки нефтепродуктов;

•  определить для всех участков трубопроводных коммуни­каций оптимальные внутренние диаметры и подобрать размеры труб согласно существующим стандартам;

•  выбрать и расставить на трубопроводных коммуникациях необходимую запорную арматуру, фитинги и т. п.;

•  рассчитать потери напора в трубопроводе;

•  подобрать по каталожным данным насосы с характери­стиками, обеспечивающими заданную производительность при операциях на нефтескладе;

•  проверить насосы на бескавитационную работу;

•  проверить всасывающие коммуникации на возможность разрыва струи жидкости вследствие образования паровых пробок.

Для перекачки нефтепродуктов на нефтескладе использу­ются стационарные станции или передвижные насосные установ­ки. Независимо от использования передвижного или стационар­ного варианта производительность средств перекачки должна обеспечивать требуемую скорость перекачки нефтепродуктов по трубопроводу.

Производится выбор насоса, обеспечивающего соответст­вующие показатели подачи и напора. Технические характеристи­ки некоторых насосов, применяемых. для перекачки нефтепро­дуктов, приведены в таблицах.

Для привода насоса необходимо выбрать соответствующий двигатель. Передвижные средства перекачки укомплектованы двигателем внутреннего сгорания или электродвигателем.

При проектировании стационарных насосных станций це­лесообразно использовать насосные агрегаты, у которых насос агрегатирован с электродвигателем соответствующей мощности, имеющим необходимую частоту вращения.

При необходимости производят подбор электродвигателя к выбранному при проектировании насосу по потребляемой мощ­ности на валу насоса и частоте вращения.

Для перекачивания светлых нефтепродуктов с температурой от минус 30 до плюс 50°С, вязкостью 0,55...60,00 мм²/с и плотностью не более 1000 кг/м³ применяются также электронасосы центробежные типа КМ.

Данные электронасосы предназначены для работы в мес­тах, где по условиям работы возможно образование взрывоопас­ных смесей паров или газов с воздухом.

Пример условного обозначения электронасоса:

Электронасос КМ 100-80-170-5 У2 3631-120-05806720-99, где К - консольный; М - моноблочный; 100 - условный диаметр всасывающего патрубка, мм; 80 - условный диаметр напорного патрубка, мм; 170 - условный диаметр рабочего колеса, мм; 5 - условное обозначении вала; У - климатическое исполнение; 2 - категория размещения.

Для проектируемого нефтесклада выбираем электронасос типа КМ65-40-140

Таблица 6. Технические параметры электронасоса

Обозначение типоразмера электронасоса	Подача М3/ч(л/с)	Напор, м	Частота вращения	Мощность, кВт	Напряжение, В	Масса, кг
КМ65-40-140	20(5,6)	18	2900	2,2	380	60

Вместе с насосом заводы-изготовители, как правило, поставляют электродвигатель, часто смонтированный на одной плите. Мощность электродвигателя назначается выше, чем мощность насоса с некоторым коэффициентом запаса.

,

Где H-номинальный напор, м; Q- номинальная производительность, м³/ч; -плотность жидкости, кг/м³; K_з- коэффициент запаса, учитывающий случайные перегрузки двигателя (для нашего случая принимаем K_з=1,2); -коэффициент полезного действия насоса по паспортным данным, =0,70…0,75,

,

Где _Г- гидравлический коэффициент полезного действия, _Г=0,80…0,95; _М- механический коэффициент полезного действия, _М=0,95…0,98; _О- объемный коэффициент полезного действия, _О=0,90…0,98.

Дизельное топливо Вт=3,9 кВт

Бензин  Вт=3,4 кВт

Диаметр трубопровода определяется по формуле, полученной из условия непрерывности потока жидкости:

Где Q- производительность перекачки, м³/ч, W-скорость течения жидкости в трубопроводе, м/с(для ориентировочных расчетов W=2 м/с).

м

Исходя из полученного расчетного значения принимаем стандартный диаметр трубопровода.

Таблица 7- характеристика трубопровода.

Наружний диаметр, мм	Номинальная толщина стенки, мм	Характеристика материала труб			Коэффициент надежности по материалу, К1
		Марка стали	, МПа	, МПа
60	4;5;6	20	431	255	1.55

Скорость течения жидкости при необходимости уточняем:

м/с

При проектировании трубопровода следует определить рабочее и испытательное давление, на основании чего выбрать толщину стенки трубы, которая определяется по формуле:

 м=3 мм

Где Р- рабочее давление в трубопроводе, Па; d_в- внутренний диаметр трубопровода, м, _тек- нормативное значение коэффициента текучести металла, Па; к- коэффициент неоднородности, учитывающий отклонение качества металла и их основных размеров от установленных нормативных показателей, к=0,85…0,9, n- коэффициент перегрузки, учитывающий возможность повышения рабочего давления при эксплуатации трубопровода, n=1,1..1,2; m- Коэффициент условий работы, m=0.75…0,80.

Рабочее давление в трубопроводе равно максимальному давлению, создаваемому насосом. Если в паспортных данных насоса приведена величина напора в метрах, создаваемое им давление находится из выражения

,

 МПа

Где - плотность нефтепродукта, кг/м³.

Определяем потери насоса во всасывающем трубопроводе по выражению

 м

Где Н_вс- потери напора во всасывающем трубопроводе, м; Н_ТР- потери напора в трубах на трение, м; Н_МС- потери напора в местных сопротивлениях, м.

Потери напора на трение (гидравлические потери) определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:

,

Где - коэффициент гидравлического сопротивления; L_ПР- геометрическая длина трубопровода; d-внутренний диаметр трубопровода, м; W- скорость течения жидкости в трубопроводе, м/с.

 м

Местные потери напора вычисляют по формуле Вейсбаха, полученной на основании размерностей.

,

Где - коэффициент местного сопротивления, определяется в зависимости от узла сопротивления. Зависит от режима течения жидкости в трубопроводе и шероховатости внутренней стенки трубы.

Внезапное расширение

Внезапное сужение

 м

Резкий поворот трубы

 м

Обратный клапан

 м

Плавный поворот трубы

 м

Задвижка

 м

Дроссельный затвор

 м

 м.

Режим течения жидкости в трубопроводе характеризуется критерием Рейнольдса Re рассчитаем для дизельного топлива:

,

Где - кинематическая вязкость перекачиваемого нефтепродукта, (для ориентировочных расчетов ^дт=0,003…0,005 м²/с).

 м/с

При Re < 2000 имеет место ламинарный режим течения жидкости, и коэффициент гидравлического сопротивления находится из выражения

,

При 2000 < Re< 2800 имеет место переходный режим и коэффициент гидравлического сопротивления

,

При значениях Re > 2800 – турбулентный режим и значение коэффициента гидравлического сопротивления определяется по табличным данным.

Затем производится проверка бескавитационной работы всасывания по выражению

,

Где - допустимая вакуумметрическая высота всасывания, м; Н_вс - потери напора во всасывающем трубопроводе, м;

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания находится по паспортным данным насоса или рассчитывается по формуле:

,

Где Н_а-минимальное атмосферное давление в районе нефтесклада, м; Н_у - давление насыщенных паров перекачиваемого нефтепродукта при максимальной температуре окружающего воздуха, м; - коэффициент кавитационного запаса(=1,2..1,4); -потери напора при входе нефтепродукта на лопатки рабочего колеса, м;

м

Величины определяются из выражений:

,

м

и

,

 м

где Р_а, и Ру - атмосферное давление и давление насыщенных паров, соответственно (атмосферное давление Р_а=101325 Па, давление на­сыщенных паров для дизельного топлива Ру=110000 Па, давление насыщенных паров для бензина Ру=67000 Па);  - плотность нефтепродукта, кг/м³.

Величина потерь напора при входе на лопатки рабочего колеса определяется по формуле Руднева

,

 м

Где n-частота вращения вала насоса, мин^-1; С_кр - кавитационный критерий подобия насоса.

Значения Скр определяются по паспортным данным или находятся в зависимости от коэффициента быстроходности насо­са, который определяется по формуле:

;

 об/мин

По результатам расчета делается вывод о невозможности бескавитационной работы насоса.

Гидравлический расчет трубопроводов заправочного пунк­та и автозаправочной станции производится в соответствии с из­ложенным выше. Если топливозаправочный пункт функциониру­ет в составе нефтесклада, подача топлива в расходные резервуа­ры производится стационарными или передвижными средствами перекачки склада. В этом случае проводится гидравлический рас­чет соответствующих трубопроводов.

Прокладку трубопроводов на территории нефтесклада можно осуществлять путем заглубления их в грунт или на по­верхности земли. Наземная прокладка трубопроводов применяет­ся в случаях невозможности их заглубления. При заглубленной прокладке минимальная глубина заложения трубопровода от верхней образующей составляет 0,8 м, а при наземной прокладке трубопровод устанавливается на опорах из несгораемого мате­риала высотой 0,35...0,50 м.

Укладка заглубленного трубопровода в траншею произво­дится на песчаное основание толщиной 0,2 м. Для запорной ар­матуры оборудуются колодцы размером 0,5x0,5. На подземные трубопроводы наносится противокоррозионная изоляция, а для наземных трубопроводов осуществляется изоляция между трубо­проводом и опорами. Все трубопроводы, как подземные, так и наземные, защищаются от статического электричества путем устройства заземления через каждые 200 м их длины.

При проектировании трубопроводов следует соблюдать минимальное расстояние до зданий, сооружений и инженерных сетей, значения которых приведены в таблице 16.

При пересечении инженерных сетей расстояние по верти­кали должно быть не менее: для электрокабелей, железнодорож­ных путей и автомобильных дорог -1м; для кабелей связи -0,5 м; для водопровода, канализации и теплосети - 0,2 м.

Вывод: насос и электродвигатель подобраны, верно.