авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Снижение интенсивности ручейковой коррозии нефтепроводов за счет применения рассекающих муфт

-- [ Страница 2 ] --

Разработанная экспериментальная установка предназначена для проведения серии экспериментов, позволяющих определить рациональный угол наклона рассекателей к оси трубопровода, а так же наглядно (визуально) удостовериться в работоспособности предложенной конструкции по рассеиванию воды в потоке и убедиться в адекватности полученных теоретических результатов. Для наглядности проводимых экспериментов и удобства фиксирования снимаемых параметров рабочий элемент установки – трубопровод выполнен из стекла.

Рисунок 3 - Общий вид экспериментального стенда

 Монтаж рассекателей в трубе Суть экспериментов заключалась в том, что в-8

Рисунок 4 - Монтаж рассекателей в трубе

Суть экспериментов заключалась в том, что в середину стеклянного трубопровода устанавливались заранее подготовленные рассекатели специальной формы, обоснованной во второй главе. По

трубопроводу подавалась рабочая жидкость, а в зону рассекателя подводилась жидкость большей плотности и другого цвета, чтобы можно было видеть процесс подъема потока и измерять необходимые параметры. Для большей чёткости подкрашенная жидкость подавалась не в начале трубопровода, а непосредственно на рассекатель посредством стеклянной трубочки малого диаметра, установленной на дне рабочего трубопровода. Скорости движения жидкостей в основной и подводящей трубах были одинаковыми. При набегании элементарного потока на рассекатель он поднимался вдоль стенки трубопровода на некоторую высоту, значение которой и фиксировалось. В каждом эксперименте изменялся угол наклона рассекателя к оси трубопровода. При каждом значении угла замерялась высота подъёма маркирующей жидкости при установившемся режиме течения. Это позволило определить оптимальный угол наклона рассекателя, при котором происходит подъём подкрашенного слоя на максимальную высоту. Считаем что, чем выше поднимется подтоварная вода, тем более качественно произойдёт рассеивание (эмульгирование) воды в нефти, и тем дольше будет происходить процесс ее оседания (аккумуляции).

Все эксперименты проводились с шагом изменения угла наклона рассекателя к оси трубопровода равным 5о, что позволило получить результаты достаточной точности. Плотность маркирующей жидкости была доведена до значения  г/см­3, за счет чего было подобрано отношение плотностей рабочей и маркирующей жидкостей, подобное отношению плотности нефти к воде. В ходе экспериментов изучалось влияния скорости потока на параметры рассекателя (длину и угол наклона). Скорость потока регулировалась фиксированным поворотом выпускного крана и измерялась объемным методом с помощью измерительной емкости (приемный бачок в конце трубопровода). Основным определяемым параметром является высота hпод подъёма струи воды после прохождения через рассекатели. Высота замерялась по вертикальному диаметру трубопровода от самой нижней точки внутренней поверхности трубопровода до визуально видимой верхней кромки струи. Измерение высоты подъёма проводилось обычной градуировочной шкалой – линейкой, а также проводилась высокоскоростная видеосъемка.

Результаты экспериментальных исследований представляются в виде таблиц, графиков и уравнений регрессии. Для этого используются программные продукты Mathematica и Statistica.

В результате проведения серий экспериментов была установлена принципиальная работоспособность предложенной конструкции, а так же были установлены зависимости наиболее эффективного угла наклона рассекателей к оси трубопровода от скорости потока и параметров бортиков рассекателя.

В 1 серии опытов было проведено по 18 опытов на жидкостях с одинаковой и различной (вода и солёная вода) плотностью с различными углами фиксации рассекателей от 00 до 900, для которых, снимались показания величины hпод, представленные в таблица 1. Скорость потока была принята V = 0, 2 м/с.

Таблица 1 - Значения высот подъёма в зависимости от угла

наклона рассекателя на жидкостях с одинаковыми плотностями

Угол , град 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Высота h, мм (1 экс.) 6 8 11 15 20 25 31 39 43 45 44 41 35 29 22 16 9 4
Высота h, мм (2 экс.) 3 5 8 11 15 19 25 32 38 40 39 34 29 23 19 14 7 4

Графическая интерпретация полученных экспериментальных результатов представлена на рисунке 5.

 Высота подъёма струи: 1 – при одинаковых плотностях, 2 - при различных-10

Рисунок 5 - Высота подъёма струи:

1 – при одинаковых плотностях, 2 - при различных плотностях

Полученные результаты лабораторных экспериментов, представленные на рисунке 5, позволяют сделать вывод, что наиболее эффективным является угол установки рассекателя . При данном угле была достигнута максимальная высота подъёма подкрашенной жидкости , при проведении эксперимента на жидкостях с различной плотностью, отношение которых равно отношению плотностей нефти и воды:

Высота подъёма, равная 40 мм в трубопроводе с внутренним диаметром , является достаточным для обеспечения эффективного рассеивания (эмульгирования) воды в потоке нефти.

Далее анализировалось влияние длины бортиков на эффективность подъема струйки при снижении скорости потока смеси. По нашему мнению длину бортика следует измерять не в единицах длины, а в положении его конца по высоте потока, то есть по высоте вертикального диаметра. Данные опытов приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Зависимость высоты подъема струи от длины рассекателя

Угол , град 0 5 10 15 20 25 30
Высота h, мм L=*D 0 7 15 18 24 28 34
L=*D 0 6 12 15 21 24 29
L=*D 0 3 7 9 15 16 22
Угол , град 35 40 50 60 70 80 90
Высота h, мм  L=*D 36 43 45 40 33 24 11
L=*D 34 36 38 35 27 19 8
L=*D 26 28 32 28 22 15 6

На рисунке 6 эти данные представлены в виде графика, из которого видно, что длина бортика рассекателя оказывает заметное влияние на высоту подъема элементарной струйки. Следует отметить, что скорость потока составляла 0,3 м/с.

Следующая серия экспериментов позволила оценить влияние скорости потока на высоту подъема элементарной струйки при различных длинах бортика рассекателя. Рассматривались длины бортиков равные , и .

Основываясь на этих экспериментах, сделан вывод, что наиболее предпочтительная длина бортика является , т.к. при этом значении достигается необходимая высота подъема струйки, а дальнейшее увеличение длины бортика рассекателя особого влияния на интенсивность подъема струйки не оказывает, что позволяет ограничить длину бортика именно этим положением. Численные значения, полученные при проведении экспериментов при этой длине бортика представлены в таблице 3, а на рисунке 7 – их графическая интерпретация.

Таблица 3 - Зависимость высоты подъема струи

от скорости потока при длине рассекателя

Скорость V, м/с 0 0,1 0,2 0,3 0,4
Высота h, мм         =20 0 5 10 17 23
=40 0 9 18 30 50
=50 0 11 25 45
=70 0 6 14 24 34
=90 0 3 6 9 14

 Зависимость высоты подъема струи от скорости потока при длине рассекателя-20

Рисунок 7 - Зависимость высоты подъема струи от скорости потока

при длине рассекателя и при угле его наклона :

1 – ; 2 - ; 3 - ; 4 - ; 5 -

Интенсивность изменения высоты подъема элементарной струйки для разных скоростей потока и различных размеров рассекателя показана на рисунке 8. При построении графиков использованы максимальные значения высоты подъема струйки.

 Влияние длины бортика рассекателя на высоту подъема струи Данная серия-28

Рисунок 8 - Влияние длины бортика рассекателя

на высоту подъема струи

Данная серия экспериментов показала нелинейный вид взаимосвязи высоты подъема элементарной струйки и скорости потока при движении в зоне действия рассекателя. Увеличение длины бортика рассекателя более высоты половины диаметра трубы особого влияния на интенсивность подъема струйки не оказывает, что позволяет ограничить длину бортика именно этим положением.

Необходимо отметить, что применение рассекателей должно создавать дополнительное сопротивление движению потока. Но, во-первых, оно незначительно по сравнению с потерями напора на трение и может быть учтено коэффициентом местных сопротивлений, во-вторых, создание тонкого потока воды в пристенной зоне снижает потери напора за счет замены в этой зоне трения нефти о стенки трубы трением воды. Получаем в этой зоне движение потока нефти в водяном кольце, то есть многократное снижение вязкости в плоскости контакта потока нефти и стенки трубы.

Дополнительно были проведены эксперименты по изучению скорости осаждения воды в неподвижной нефти, которые позволили определить время осаждения подтоварной воды, находящейся в виде эмульсии, в потоке нефти и равным 15-20 минут, а также справедливости формулы Стокса для определения скорости её осаждения.

В четвертой главе изложен алгоритм и предложена методика расчета рабочих параметров рассеивающих муфт для предупреждения ручейковой коррозии в нефтепроводах на основе ранее полученных закономерностей и приведен пример расчета. Описана область применения предложенного метода по борьбе с ручейковой коррозией. Даны рекомендации по изготовлению и монтажу рассекающих муфт.

Основные выводы и рекомендации:

1. Выполненный функциональный анализ позволил определить область исследований защиты трубопровода от внутреннего коррозионного износа и построить функциональную модель процесса “канавочного” износа.

2. Разработана математическая модель взаимосвязи характеристики водонефтяной смеси и условий эксплуатации нефтепровода для определения длины и шага расстановки устройства для рассеивания водной фазы в ламинарном потоке нефти.

3. Разработана конструкция муфты с комплектом рассекателей, позволяющая снизить интенсивность внутренней коррозии и повысить срок службы и эффективность эксплуатации нефтепроводов в несколько раз.

4. Разработан алгоритм расчёта рабочих параметров муфт с рассекателем для предупреждения ручейковой коррозии в нефтепроводах и конструкции и технологи изготовления рассекающей муфты.

5. Разработана методика расчёта рациональных рабочих параметров устройства для предупреждения возникновения ручейковой коррозии нефтепроводов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1. Подавалов И.Ю. Применение рассекающих муфт для борьбы с ручейковой коррозией в нефтепроводах /  Нефтяное хозяйство. – 2009. - №1. – С. 77.

2. Подавалов И.Ю., Абрамов И.П. Расчёт максимально допустимого рабочего давления при длительной эксплуатации магистральных нефтепродуктопроводов. /Записки Горного института, том 167, часть 2, Санкт-Петербург 2006. – С. 184-185.

3. Подавалов И.Ю. Повышение надёжности магистральных нефтепродуктопроводов путём расчёта максимального допустимого рабочего давления. /Освоение минеральных ресурсов севера: проблемы и решения. Труды 4-ой Межрегиональной научно-практической конференции. Том 2, Воркута, 2006. – С. 63-64.

4. Подавалов И.Ю. Способы повышения надёжности магистральных нефтепроводов. /Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности. Сб. док-ов IV Международной научно-технической конференции, г.Екатеринбург, 2006.–С.164-167.

5. Подавалов И.Ю. Анализ методов проектирования газопроводов с учётом элементов риска. Трубопроводный транспорт – 2006 г, Уфа, 2006. – С. 47-49.

6. Подавалов И.Ю. Анализ методов повышения надежности газопроводов, основанных на теории риска. /VIII международная молодежная научная конференция "Севергеоэкотех-2007", часть 2, Ухта: УГТУ, 2007. – С. 169-172.

7. Подавалов И.Ю. Анализ методов расчёта техногенного риск при эксплуатации магистральных газопроводов. / Записки Горного института, том 178, Санкт-Петербург 2009 г, С. 82-85.

8. Подавалов И.Ю. Анализ распределения повреждений газопровода по периметру. /XII международный научный симпозиум имени академика М.А. Усова студентов и молодых учёных «Проблемы геологии и освоения недр», г. Томск, 2008. – С. 113-115.



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.