Calculul conductelor de transport produse petroliere

Calculul conductelor  de transport produse petroliere

Pt. colectarea, separarea, tratarea, transportul si depozitarea petrolului si gazelor se folosesc diferite conducte de colectare, transport, de distributie prin care circula produse petroliere, curgerea se realizeza sub presinue cu consum de energie potentiala.

Se intalnesc cazuri in care curgerea se realizeaza prin cadere libera, datorita diferentelor de teren(cazul mutarii produselor petroliere dintr-un rezervor in altul).

In cele mai multe cazuri energia necesara transportului produselor petrolierese realizeaza cu ajutorul unor echipamente care transf. o alta forma de energie(mecanica, electrica, hidraulica) in energie potentiala de presiune ce o transfera produselor petroliere pt ca acestea sa se deplaseze pe conducta.

Echipamentele utilizate pt. ridicarea presiunii fluidelor se numesc pompe, iar la transp. gazelor, aceste utilaje se numesc compresoare.

Conducte si clasificarea lor

Cond. servesc la transp. produselor petroliere(in diferite cond. de presiune si temperatura) cat si pt. distributia acestora( in faza lichida, gazoasa, vapori). Gazele ocupa in curgerea lor intreaga sectiune de curgere a conductelor.

O cond. de transport fluide este alcatuita din urmatoarele parti componente:

-cond. propriu-zisa(de otel, de polietilena);

-piesele de imbinare si de legatura(mufe, flanse, reductii, teuri, curbe, coturi);

-armaturile-pt. comanda si controlul curgerii fluidelor( robinete, vane, clapete de retinere);

La cond. de transport gaze naturale sunt utilizate si statii de protectie catodica care au rolul de a proteja impotriva coroziunii conductelor, creind proportionalitate inversa sol-conducta.

Cond. folosite la transp. produselor petroliere se numesc: colectoare, magistrale de transport, cond. de distributie, etc.

I.Cond. care au P>=6 bar -conducte colectoare;

-cond. de transport gaze;

II. Cond. de distributie gaze din localitati (P<=6 bar) sunt:

-de repartitie;

-de distributie;

Cond. tehnologice sunt cond. care fac legatura intre diferite echipamente, utilaje, de la un anumit proces tehnologic care are loc pe acea platforma industriala. Procesul tehnologic pe platforma: separare, filtrare, reglare de presiune, uscare, comprimare.

III. Cond. tehnologice

Pt. fiecare categorie de cond. exista normative specifice.

Tevile destinate industriei petroliere se diferentiaza in fct. de 2 criterii de baza:

I. Dupa modul de asamblare intre tevi:

-tevi de conducta cu capete filetate (filete Withworth, filete gaz cu etansare);

-tevi cu capete netede asamblate intre ele prin sudura;

II. Dupa modul tehnologiei de fabricatie

-tevi obtinute prin deformare plastica la cald, prin laminare-trase;

-tevi in constructie sudata: tevi sudate pe generatoare(longitudinal) si tevi sudate elicoidal.

Diametrul max al tevilor laminate este de 355,6 mm. Tevile trase in Rom. sunt pana la 12 si ¾.

Procedee de sudare

1. Sudate longitudinal sau elicoidal

-procedee: - M.I.G.;

- S.A.F. (sudura automata substrat de flux);

- sudare prin presare la cald fara material de adaos;

Tevile filetate sunt tevi trase si merg ca tipodimensiuni de la 60,3 pana la 164,5mm.

2. Conducte fara sudura, laminate(la Roman)

Au aceleasi dimensiuni dar se mai adauga 219 mm, 273, 323,8, 355,6.

La tevile fara sudura intra si tubingul fara echipamentul si burlanul de foraj.

Oteluri utilizate la fabricarea conductelor pt produse petroliere: L210GA, L235GA, L245GA, L290GA, L360GA, L415, L450, L485, L555.

Calculul conductelor - de transp. gaze si de distributie se realizeaza atat pt. stabilirea diametrului conductei care trebuie sa asigure un anumit debit si se face calculul mecanic. Modelul matematic de miscare al gazelor prin conducte trebuie sa tina cont de compozitie, compresibilitatea si vascozitatea gazelor. Modelul matematic este construti din urmatoarele ecuatii:

W=V(t,x); p=p(t,x); ρ ρ(t,x); T=T(t,x); t-timpul; x-spatiul;

-ec. generala de miscare: δt[(ρw)+ (1+β)ρw²]=- ρg- - (mc/s)

Λ-coeficient de frecare;   β-tine seama ca viteza nu este uniforma;

ec. de stare: pV=zRT

-ec. de bilant(de conservare):

[1-ρT [1-ρT

Unde avem:

Cp-caldura specifica la presiune;

Tp-temperatura de perete;

D- diametrul conductei;

W- viteza x g in conducte;

Chiar dc in cele mai dese cazuri curgerea gazelor in conducte este turbulenta, pt calculul de dimensionare se considera ca in interiorul cond. curgerea are loc in conditii izoterme si stationare.

Formula generala de calcul a debitului de gaze transportate pe o conducta este data mai jos:

-conducta este ingropata si orizontala;

-curgerea are loc in cond. izoterme;

-nu are loc schimb de Q intre sol si conducta;

Q=0,015148D^2,5 [mc/h] (1)

Tb si Pb=temp. de referinta si presiunea de referinta(la stare normala sau stare standard);

,[bar], T=temp. gazului din cond., ρ-densitatea relativa a gazelor; 

z=factor de abatere;  L=lungimea[km]; =coef. Pierderilor liniare de presiune;

D=diametru[cm]; k=rugozitatea;

k=0,04 cm pt conducte de alimentare din amonte (de la capul de eruptie, colectoare);

k=0,03 cm la conductele vechi;

k=0,02 cm la conducte noi;

k=0,007 cm la conducte de polietilena;

Pt cazul in care temp. Tb se ia 288,15 K si pres. standard  1,01325 bar formula de calcul a debitului ce poate fi transportat printr-o conducta este:

Q=4,3078D^2,5 [mc/h]; (2)

Pres. medie absoluta a gazelor in cond. se det. cu relatia:

Pm= [bar]

Calculul cond. de distributie a gazelor

Potrivit normativului, treptele de presiune in sistemul de distributie si de alimentare sunt:

1. 2-6 bar-cond. de repartitie si distributie de medie presiune din otel si polietilena
2. 0,05 - 2 bar -treapta de presiune redusa;
3. p<0,05 bar - presiune joasa;

Diametrul conductei de presiune medie si redusa se calc. cu rel.:

D= [cm]; (3)

Qcs-debit de gaze in cond. standard; T=temp. gazelor[K]

p1,p2-[bara]; L=lungimea[km]; =densitatea relativa a gazelor(0,554)

k=0,05 cm la otel;

k=0,007 cm la polietilena;

Dc Re<2300-=64/Re;

Dc 2300<Re<23(D/k)-

Dc 23(D/k)<Re<560(D/k)-

Dc Re>560(D/k) -

Diametrul pt. conducte de presiune joasa se det, cu rel:

D=

L[m]; [milibar];

Calculul mecanic

Are rolul de a stabili grosimea de perete a tevii. Calculul mec. Al grosimii de perete al conductelor se det, cu rel:

g= [mm] (5)

(6)

Pc=pres. de calcul; De=diametrul exteriro[mm];

=coef. de calitate al sudurii tevii sudate elicoidal sau longitudinal;

=1 la tevile controlate integral cu Roentgen si ultrasunete;

=rezistenta la curgere;

a=adaos de grosime a=a1+a2+a3;

cs=coef. de sigurantal

cs=3 pt conditii speciale de traseu al conductei;

cs=2 pt clasa I de locatie(traseu);

a=adaos de coroziune;

a1=0 pt cond. izolate ext. si protejate catodic;

a2=1 pt cond din schela si pt gaze care sunt mediu neutru;

a2=0 la cond. magistrale cu gaze uscate;

a2=f(duarata de functiune a conductei) a2=0,2 mm/an;

a3=adaos ce tine cont de toleranta negativa la grosimea de fabricare a conductei;

In Rom. cond. de transport sunt confectionate din oteluri X42, X46, X52, X60!

Cond. de tranzit international sunt confectionate din otel X60!