Расчет железнодорожной эстакады

Для проведения разгрузки нефтепродуктов при железнодорожных перевозках на нефтебазах сооружают специальные пути. Чаще всего это тупиковые пути, примыкающие к магистрали со стороны станционных путей. Железнодорожные пути на территории нефтебазы должны быть прямолинейны и строго горизонтальны во избежание самопроизвольного движения цистерн при их разгрузке.

Цель данного расчета заключается в определении числа маршрутов, приходящих на нефтебазу в сутки, в выборе типа эстакады и определения ее длины, а также нахождения производительности насосов на участке от железнодорожной эстакады до насосной станции.

Число маршрутов, прибывающих на нефтебазу за сутки (при их равномерной подаче), рассчитывается по формуле [2]:

,

(4.1)

где – суточный грузооборот нефтебазы, т;

– грузоподъемность одного маршрута, т. Эта величина по соглашению с МПС лежит в пределах 2 – 4 тысяч тонн.

Суточный грузооборот нефтебазы:

,

(4.2)

где – суточный грузооборот для каждого нефтепродукта, т.

При заданном годовом грузообороте, определим для i-го продукта.

,

(4.3)

где – коэффициент неравномерности завоза нефтепродуктов, .

Необходимое число эстакад определяем по формуле [7]:

,

(4.4)

где – время пребывания маршрута на эстакаде с учетом времени на технологические операции, подачу и уборку цистерн, и приготовления маршрута на станции, ч.

Длина эстакады, согласно [2], равна:

,

(4.5)

– длина цистерны одного типа.

В расчет принимаем один тип цистерн, объемом V_ц. Тогда среднее число цистерн маршруте:

,

(4.6)

где – число цистерн, приходящих на нефтебазу за сутки:

(4.7)

где – число цистерн, приходящих на нефтебазу за сутки с одним видом продукта. Данную величину определяем по формуле:

(4.8)

где – масса i-го нефтепродукта в цистерне, т.

Грузоподъемность цистерны определяется при наихудших условиях, т.е. при Т_max, когда объем нефтепродукта максимальный.

.

(4.9)

Максимальное число цистерн с i-тым продуктом в одном маршруте равно:

.

(4.10)

После определения длины эстакады выбираем для проектируемой нефтебазы типовую эстакаду, позволяющую осуществлять слив нефтепродуктов.

Производительность насосов на участке от железнодорожной эстакады до насосной станции для i-го продукта составит:

,

(4.11)

– объем слива нефтепродукта, определяемый как произведения числа цистерн, приходящих на нефтебазу с i-тым нефтепродуктом за один маршрут, и полезного объема одной цистерны:

.

(4.12)

Произведем расчет по формулам (4.2)-(4.4) для определения числа эстакад для слива нефтепродуктов.

Найдем суточный грузооборот для каждого вида продукта, приняв :

Для Д_з: .

Для Дл: .

Таким образом, суточный грузооборот проектируемой нефтебазы составит:

.

Принимаем грузоподъемность одного маршрута 2500 т. Определим по формуле (4.1) число маршрутов:

., т.е. 2 маршрута в сутки

Примем

Время сливо-наливных операций регламентируется «Правилами перевозок жидких грузов наливом в вагонах-цистернах и бункерных полувагонах». В механизированных пунктах слив независимо от рода нефтепродукта и грузоподъемности цистерн из четырехосных (и более) и бункерных полувагонов осуществляют за 2 часа, следовательно, число эстакад равно:

.

Принимаем .

Определяем массу нефтепродукта в цистерне с учетом его плотности. В качестве базового варианта принимаем цистерну модели 15-892. Полезный объемом – 60 м³, длина цистерны по осям – 10,3 м. По формуле (4.9):

;

.

Число цистерн приходящих на нефтебазу в сутки для дизельного топлива Дз и Дл соответственно:

цистерны; цистерны.

Общее количество цистерн приходящих в сутки:

.

Число цистерн в маршруте:

.

Длина эстакады:

Эстакады в большинстве случаев делают двусторонними, что сокращает их длину в 2 раза, и в целях пожарной безопасности плюс 30м на тупик для расцепки. Таким образом:

Назначаем эстакаду типа КС-7, длиной 350 метров, принимающую 62 цистерны.

Найдем максимальное количество цистерн с одним и тем же нефтепродуктом, которое поставляется одним и тем же маршрутом.

Для топлива Дз 25 цистерн, для Дл 37цистерны.

Объем слива продуктов:

; .

Тогда производительность на участке от насосной станции до ж/д эстакады согласно формуле (4.11) составит:

;

5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ

Цель гидравлического расчета – обеспечение заданной производительности перекачки. Исходными данными являются: расход, физические свойства нефтепродуктов, а также технологическая схема с указанием всех местных сопротивлений и длин отдельных участков трубопроводов.

Гидравлический расчет ведется для самых неблагоприятных условий эксплуатации трубопровода и для самых удаленных и высокорасположенных точек коммуникаций и объектов.

Гидравлический расчет технологических трубопроводов следует начинать с определения наружного диаметра трубопровода [2]:

,

(6.1)

Q – производительность ПРУ резервуара, м³/ч;

v - скорость движения жидкости в трубах, м/с, принимаемая в зависимости от вязкости нефтепродуктов

Таблица 6.1

Зависимость скорости от вязкости нефтепродуктов

Кинематическая вязкость нефтепродукта, v· м /с	Средняя скорость, м/с
	всасывание	нагнетание
1,0-11,4	1,5	2,5
11,4-28,4	1,3	2,0
28,4-74,0	1,2	1,5
74,0-148,2	1,1	1,2
148,2-444,6	1,0	1,1
444,6-889,2	0,8	1,0

Далее принимаем по сортаменту ближайший больший диаметр и определяется внутренний диаметр трубопровода:

,

(6.2)

где – наружный диаметр трубопровода, мм;

– толщина стенки трубы, мм.

Определяем фактическую скорость движения жидкости в трубопроводе:

.

(6.3)

После уточнения скорости определяем режим течения нефтепродукта в трубопроводе.

Для определения режима течения нефти необходимо определить число Рейнольдса при заданных параметрах – и граничные числа Рейнольдса и [8]:

(6.4)

где – эквивалентная шероховатость стенки трубы, мм

При условии – турбулентный режим течения (зона гидравлически гладких труб), тогда коэффициент гидравлического сопротивления рассчитывается по формуле Блазеуса [8]:

(6.5)

При условии – турбулентный режим течения (зона смешанного трения), тогда коэффициент гидравлического сопротивления определяется из формулы Альтшуля [8]:

.

(6.6)

Затем по компоновочному чертежу определяем требуемые длины участков. По технологической схеме определяем количество задвижек, обратных клапанов и т.д., находим сумму коэффициентов местных сопротивлений на рассматриваемом участке. Затем по формуле определяем суммарные потери по длине рассматриваемого трубопровода и на местные сопротивления по формуле Дарси-Вейсбаха [2]:

.

(6.7)

а) Произведем гидравлический расчет трубопроводов, используемых для перекачки дизельного топлива Дз:

Для дизельного топлива в резервуарном парке имеются резервуары РВС – 3000. Выбираем ПРУ для резервуаров (таблица 8):

Для резервуаров РВС – 3000 принимаем ПРУ – 350 (D_у =350мм) с производительностью 800 м³/с на нагнетании и 600 м³/ч на всасывании.

Находим диаметр всасывающего и нагнетательного трубопроводов:

= 76,25 сСт, тогда по таблице 6.1: V_вс =1,1м/с; V_наг =1,2м/с.

D_вс= =0,439 м

D_наг= =0,486м

Принимаем ближайший диаметр по сортаменту: на всасывании D =450 мм с толщиной стенки =9,0 мм на нагнетании D = 529 мм с толщиной стенки = 9,0 мм. Внутренний диаметр

D_внвс=450-2·9=432 мм

D_вннаг=529-2·9=511 мм

Найдем фактическую скорость:

На всасывании:

.

На нагнетании:

.

Определим режим движения нефтепродукта, для этого рассчитаем число Рейнольдса.

На всасывании:

.

На нагнетании:

.

Определим режим течения, приняв для новых бесшовных стальных труб Δ_э=0,015 мм:

На всасывании:

= 288000;

На нагнетании:

= 340666,7;

На всасывании и на нагнетании 2320< Re < Re_прI, чтосоответствует турбулентному режиму течения в зоне Блазиуса, тогда коэффициент гидравлического сопротивления рассчитывается по формуле:

Коэффициент гидравлического сопротивления:

На всасывающей линии:

= 0,035

На нагнетательной линии:

= 0,034

По технологической схеме находим длину участка всасывания/нагнетания, она равна 176 м.

Местные сопротивления на участке принимаем согласно технологической схеме.

Потери напора по длине трубопровода с учетом местных сопротивлений:

На линии всасывания:

.

На линии нагнетания:

Результаты сведем в таблицу.

Таблица 6.2.

Гидравлический расчет трубопроводов для дизельного топлива Дз

Параметр	Всасывание	Нагнетание
, м^3/ч
, м/с	1,1	1,2
, мм
, мм
, мм
, мм
, м/с	1,14	1,08
	6444,6	7264,4
Δэ, мм	0,015	0,015
		340666,7
режим течения	турбулентный, зона гидравлически гладких труб	турбулентный, зона гидравлически гладких труб
	0,035	0,034
, м
Местные сопротивления
		кол-во		кол-во
задвижка	0,15		0,15
фильтр	1,7		1,7
колено сварное под 90°	1,32		1,32
тройник	0,32		0,32
Σζ	9,39	5,05
, м	2,16	2,29

б) Произведем гидравлический расчет трубопроводов, используемых для дизельного топлива Дл:

Для Дл произведем расчет по формулам (6.1)-(6.7), результаты которого занесем в таблицу.

Таблица 6.3.

Гидравлический расчет трубопроводов для дизельного топлива Дл

Параметр	Всасывание	Нагнетание
, м^3/ч
, м/с	1,3	2,0
, мм
, мм
, мм
, мм
, м/с	1,27	2,2
	30791,6	46659,1
Δэ, мм	0,015	0,015
		340666,7
режим течения	турбулентный, зона гидравлически гладких труб	турбулентный, зона гидравлически гладких труб
	0,024	0,022
, м
Местные сопротивления
		кол-во		кол-во
задвижка	0,15		0,15
фильтр	1,7		1,7
колено сварное под 90°	1,32		1,32
обратный клапан
счетчик	12,5		12,5
Σζ	21,99	17,44
, м	2,57	6,57

Таким образом, в данном разделе были определены производительность, диаметр и потери напора в трубопроводах, с помощью которых будет произведен выбор насосно-силового оборудования для возможности проведения технологических операций на проектируемой нефтебазе.

Дата добавления: 2015-07-08