Проектное положение, размеры трубопроводов, расстояние между компрессорными станциями и многие другие факторы тщательно изучаются при проектировании трубопроводов. Эти детали анализируются для создания точной оценки затрат, чтобы определить экономическую эффективность строительства газопроводных сетей [4]. Миллиарды долларов тратятся на строительство трубопроводов на основе этих оценок с подробными исследованиями. Однако один важный параметр трубопровода, как правило, сохраняется на уровне значения по умолчанию при проектировании новых проектов и проектов расширения трубопроводов – шероховатость внутренней поверхности трубопровода. В данной статье изложены результаты исследования газопроводов различных диаметров (D1=508×15,9 мм; D2=711×15 мм; D3=1020×18 мм; D4=1422×25 мм; D5=1422×25 мм) со скоростью потока 13 м/c . Результаты расчетов будут представлены в табличном и графическом формате.
Введение
Нефтегазовая промышленность испытывает все большую потребность в повышении эффективности эксплуатации трубопроводов. В настоящее время основные цели трубопроводных компаний сосредоточены на увеличении пропускной способности и продлении срока службы трубопроводных систем.
Устаревшие трубопроводные системы требуют более высоких затрат на техническое обслуживание и эксплуатацию в соответствии со стандартами безопасности и надежности трубопроводов [2]. Эти стандарты в сочетании с затратами на эксплуатацию и техническое обслуживание заставляют сосредоточиться на вопросе эффективности эксплуатации газопроводов.
Транспортировка углеводородов требует энергии как для преодоления потерь давления на трение в трубопроводе, так на переходы через искусственные и естественные препятствия (дороги, болота, овраги, реки, железные дороги, автомобильные дороги) [2, 7].
В этой статье основное внимание будет уделено методам определения эффективности трубопровода в зависимости от шероховатости его поверхности. Будет проиллюстрирована зависимость значения шероховатости поверхности, пропускной способности и эффективности расхода.
Гидравлическое сопротивление и шероховатость
Чтобы понять, как же все-таки влияет шероховатость на движение газа в трубопроводе, рассмотрим зависимость между коэффициентом гидравлического сопротивления и разностью давлений в начале и в конце трубы [3, 5].
Итак, формула падения давления (для сетей среднего и высокого давлений) на участке газопровода имеет вид:
Остановимся подробнее на коэффициенте гидравлического сопротивления λ и посмотрим, от чего он зависит [3].
Как правило, перекачка газа в магистральных газопроводах происходит в турбулентном режиме. Формула для определения относительной шероховатости внутренней поверхности газопровода:
Абсолютная шероховатость трубопровода часто выбирается по умолчанию на основе опубликованного свода правил СП 42-101-2003 по проектированию и строительству и принимается равной k=0,01 см для новых газопроводов и k=0,1 см для старых соответственно [1].
На практике можно показать, что шероховатость трубопровода может варьироваться в то время как обычно она принимается конкретной величине при проектировании газопроводных сетей.
Зависимость перепадов давлений от абсолютной шероховатости
Наша цель - проследить падение давления в зависимости от шероховатости стенки трубы и выяснить эту закономерность. Для этого построим графики отношения разности конечного и начального давлений для каждого значения шероховатости из выбранного диапазона. То есть, каждая точка на графике – перепад давления при конкретной абсолютной шероховатости в трубопроводе определенного диаметра.
