Решения
Моделирование нефте- и нефтепродуктопроводов
В статье продемонстрированы методика и результаты расчета 1D-модели системы воздушного охлаждения ротора турбогенератора в ПО REPEAT и сравнение результатов расчета с теплогидравлическим расчетом в другом ПО в 3D-постановке.
Рис. 1 – Модель нефтепродуктопровода
Блок "Свойства изотермической жидкости" используется для задания реологических свойств продукта – в частности, плотности и кинематической вязкости. Данный блок не имеет портов для соединения в модели с другими блоками, но должен быть связан с «родительским» блоком (резервуаром [3] в данном примере) через соответствующее свойство.
Рис. 2 – Блоки «Резервуар» и «Свойства жидкости»
Блок «Резервуар» устанавливается в начале и конце (или нескольких концах) технологического участка. Задаваемое пользователем давление в резервуаре определяет уровень взлива – например, 5 метров столба жидкости соответствуют 42 КПа гидростатического давления с учетом плотности жидкости, равной 840 кг/м3 при моделировании перекачки дизельного топлива.
Блоки типа «Центробежный насос» можно соединять в насосную станцию по последовательному и параллельному типу: задавая разные параметры агрегатов, можно моделировать как подпорную (ПНС), так и магистральную насосную станцию (МНС). В нашем примере НС состоит из двух агрегатов, соединенных параллельно - такая схема предполагает сложение расходов и общий напор станции равный напору каждого насоса.
Рис. 3 – Использование блоков «Центробежный насос» для моделирования НС
Q-H-характеристику насосного агрегата можно задавать в форме двух соответствующих векторов, либо указав крайние точки характеристики, между которыми будет построена кривая для интерполяции.
Рис. 4 – Задание характеристик насосного агрегата
Блок «обратный клапан», препятствующий нежелательному течению жидкости в обратном направлении, устанавливается после каждого насосного агрегата и, при необходимости, на байпасе насосной станции. Для данного блока пользователь может задавать порог срабатывания и давление полного открытия.
Рис. 5 – Свойства блока «Обратный клапан»
Блок "Участок трубы" используется для моделирования линейной части трубопровода, где потери давления распределены по длине. Пользователь имеет возможность задавать все основные свойства трубы – длину, разницу геодезических отметок, внутренний диаметр и толщину стенки, а также шероховатость. В случае необходимости моделирования сложного профиля трубы ее можно разделить на секции.
Рис. 6 – Свойства блока «Участок трубопровода»
Блок «Локальное сопротивление» моделирует местные (не распределенные по длине) потери на участке трубопровода – например, на фильтре-грязеуловителе (ФГУ) в конце участка перед резервуарным парком. Для данного блока пользователь может задавать коэффициент потерь, определяющий фактические потери при заданном расходе продукта.
Рис. 7 – Задание потерь на местном сопротивлении на уровне 2 кгс/см2 (202.6 КПа)
Блоки «Датчик расхода» и «Датчик давления» обеспечивают в модели работу средств измерения. В случае, если на участке трубопровода отсутствует ветвление потока, то при стационарных процессах расход жидкости достаточно измерять на участке в одном месте, поскольку он одинаков в любой точке трубопровода.
Рис. 7 – Задание потерь на местном сопротивлении на уровне 2 кгс/см2 (202.6 КПа)
Рис. 8 – Сравнение расхода жидкости в трубопроводах DN200 и DN300 при одинаковой длине и одинаковом перепаде давления на участке
Датчик давления в REPEAT измеряет перепад давления между двумя точками – это удобно, когда нужно определить потери в трубе или местном сопротивлении, а также напор насоса.
Рис. 9 – Подключение датчика для измерения напора насосной станции
Рис. 10 – Подключение датчика для измерения перепада давления
На рисунке 9 показания датчика будут отрицательными, поскольку, согласно определению, отрицательный в данном случае и сам перепад. На рисунке 10 перепад будет положительным – давление, измеренное до сопротивления, больше, чем после него.
Рис. 11 – Подключение датчика для измерения избыточного давления
В случае, если требуется измерить избыточное давление в точке, второй вывод датчика следует подключить к блоку «Атмосферное давление» - в этом случае перепад между точками подключения численно равен искомому значению.
Результаты моделирования
Результаты расчёта (потери напора на различных элементах гидравлической схемы) при массовом расходе жидкости 100 кг/с в сравнении с другим ПО приведены в Таблице 1.
Таблица 1 – потери напора на различных элементах гидравлической схема
