Страницу Назад
Поискать другие аналоги этой работы
601 Расчетная часть-Расчет горизонтального трехфазного сепаратора CPF-V-2030-1_2_3-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газаID: 175632Дата закачки: 08 Декабря 2016 Продавец: lenya.nakonechnyy.92@mail.ru (Напишите, если есть вопросы) Посмотреть другие работы этого продавца Тип работы: Диплом и связанное с ним Форматы файлов: Microsoft Word Описание: Расчетная часть-Расчет горизонтального трехфазного сепаратора CPF-V-2030-1_2_3-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа Комментарии: 6. Техническое предложение Важнейшей характеристикой сепараторов, является их производительность. Одними из важных параметров , которые влияют на эффективность процесса сепарации и, как следствие, на производительность, является стабилизация нефти, пенообразование и разгазирование газожидкостой смеси. Недостаточная стабилизация нефти, а также пенообразование, могут стать причиной повышения капельной нефти в отводящем газе, сохранению в нефти на выходе из сепаратора большого количества растворенного газа. Это объясняется тем, что появление слоя нефти на границе нефть-газ затрудняет процесс испарения нефти. При определенной высоте этого слоя, кине¬тическая энергия пузырьков газа может быть недостаточной для преодоления механической прочности структурированных пле¬нок нефти, образующих каркас пены. Все это ведет к потере производительности, а также потере полезного объема сепаратора. Для того, чтобы предотвратить процесс пенообразования, используют различные пеногасители – химические реагенты, которые помимо понижения степени пенообразования, также позво¬ляют улучшить работу насосов и снизить пульсацию трубопро¬водов. Изучив данный вопрос, было принято решение о модернизации сепаратора 2-ой ступени Ванкорского месторождения, которая заключается в установке стального распределительного устройства на вход в сепаратор. Данное распределительное устройство, представляет собой сварную конструкцию, которая обеспечит стабилизацию потока жидкости, а также увеличит газовыделение, за счет увеличения площади соприкосновения жидкости с данной конструкцией. Это позволит частично сэкономить на приобретении антивспенивателей, затраты на которые, в перерасчете на большой объем жидкости, проходящей через сепаратор, могут составлять внушительные суммы. Рисунок 6.1 – распределительное устройство Кроме того, было принято решение установить перфорированную трубу на выход нефти, которая бы позволила увеличить поток извлекаемой нефти, за счет равномерного забора, по всему диаметру сепаратора, а также бы в определенной степени уменьшила концентрацию растворенного газа и воды в нефти на выходе. Рисунок 6.2 – перфорированная труба для забора нефти 7. Расчетная часть. 7.1. Общие расчеты сепаратора. 7.1.1. Прочностной расчет. При расчёте сосудов, на прочность, применяют следующие теории прочности: 1. Первая теория прочности – наибольших нормальных напряжений, по которой за расчётное принимают наибольшее кольцевое напряжение, определяемое для тонкостенных сосудов по формуле, Па [21]: где Pв – давление испытания (0,98 МПа, согласно РЭ); DС – средний диаметр сепаратора, м; S – толщина стенки cосуда, м. При расчёте допускаем, что [21]: где – допускаемые напряжения при рабочей температуре, Па. где – предел текучести материала, для стали 09Г2С: МПа. Допускаемые напряжения при рабочей температуре по формуле (3), Па: Средний диаметр сепаратора высчитываем по формуле, м [21]: где DВ – внутренний диаметр сепаратора, м. Отсюда толщина стенки сепаратора равна, м: По формуле (5), м: Средний диаметр сепаратора по формуле (4), м: Наибольшее кольцевое напряжение по формуле (1), Па: 2. Вторая теория прочности – теория наибольших касательных напряжений, по которой за эквивалентное напряжение берут разницу между наибольшим и наименьшим напряжениями. Эквивалентное напряжение в сепараторе, Па [21]: где – наибольшее напряжение в сепараторе, Па; – наименьшее напряжение в сепараторе, Па. Для тонкостенных сосудов имеем, Па [21]: Наименьшее напряжение в сепараторе, Па [21]: Отсюда эквивалентное напряжение в сепараторе, Па: Расчётная формула толщины стенки при , м: По формуле (10), м: 3. Энергетическая теория прочности. В данном случае эквивалентное напряжение рассчитывается по формуле, Па [21]: где – меридиональное (продольное) напряжение, Па [21]: Подставив в (11) значение из (1) и из (12) и приравняв к нулю, получим, м: По формуле (13), м: По формуле (12), Па: Для тонкостенных сосудов, нормальное напряжение рассчитывается как, Па [21]: Эквивалентное напряжение по формуле (11), Па: Анализ данных расчётов показывает, что наименьшая толщина стенки сепаратора получается по третьей теории прочности. Для расчета сосудов, работающих при внутреннем давлении, принимают формулы, полученные из первой теории прочности, и компенсируют погрешность расчетных формул введением запаса прочности nт = 1,2. Поэтому напряжение при испытании сосуда должно составлять, МПа [21]: , С другой стороны, давление испытания превышает рабочее, а следовательно, и напряжение при испытании превышает допускаемое рабочее [σ]_T в 1,25 раза, т. е.: Из формул (15) и (16) получаем допускаемое рабочее напряжение, МПа: Для применяемых марок сталей [21]: где σ_в - предел прочности, МПа. Следовательно [21]: где - предел прочности, МПа; n – коэффициент запаса прочности. Из формулы (19), допускаемое напряжение, МПа.: Для определения допускаемого напряжения проводят расчеты по формулам (17) и (19) и берут наименьшее, в данном случае наименьшим является =180,76 МПа. 7.1.2 Расчёт сварного шва Допускаемые напряжения для стыковых сварных соединений машиностроительных конструкций, Па [6]: где – допускаемое напряжение основного металла, из формулы (19), = 180,76 МПа. Допускаемые напряжения для сварного шва по формуле (27), Па: Допускаемая нагрузка для сварного соединения при растяжении расчитывается по формуле, Н [6]: где l – длина сварного шва, м; – катет сварного шва, м. Длина сварного шва, м: где RН – наружный радиус днища, м. Длина сварного шва по формуле (22), м: Допускаемая нагрузка для сварного соединения при растяжении по формуле (21), Н: Нагрузка на разрыв сварного шва вычисляется, Н [6]: где A – площаль сечения, м2. Площадь сечения расчитывается по формуле, м2[6]: где RВН – внутренний радиус днища, м. Площадь сечения по формуле (24), м2: Нагрузка на разрыв сварного шва по формуле (23), Н: Условие выполняется. 7.1.3 Гидравлический расчет Зная производительность сепаратора по жидкости =27000 м 3/cут, определим производительность сепаратора по нефти, по формуле : где - производительность по нефти, м 3/cут.; - производительность по жидкости, м 3/cут.; - обводненность нефти, %; - унос нефти вместе с водой, %; - унос нефти вместе с газом, %; Тогда производительность по нефти, согласно данным инструкции ЦПС по формуле (25) составит, м 3/cут,: Рассчитаем скорость газа на основании уравнения Саудер-Брауна, м/c: [15] . Обычно значение коэффициента уравнения Саудер-Брауна при горизонтальной ориентации сепаратора принимают равным 0,12 м/с. Плотность нефти при 57oC определим по формуле [15]: где - плотность нефти при 20oC, =860 кг/м3; - коэффициент, определяемый по формуле [15]: = 0,000903-0,00132∙( - 0,7) = 0,686; Плотность нефти при 57oC по формуле (27) равна, кг/м3.: Плотность газа в условиях сепарации = 0,891 кг/м3; Тогда по формуле (26), найдем скорость газа, м/c.: Расчитаем скорость смеси на выходе из сепаратора по формуле, м/с [7]: где QН – производительность сепаратора по нефти, м3/сут; S500 – площаль проходного сечения трубопровода, м2. Площадь проходного сечения равна, м2: где DВЫХ – диаметр выходного трубопровода, равен 500 мм. По формуле (30) площадь сечения равна, м2: Тогда скорость смеси на выходе из сепаратра по формуле (29), м/с: 7.2 Расчет устройства для забора нефти и его элементов Для расчета конструкции используется моделирование в программном комплексе MidasCivil. 7.2.1 Моделирование конструкции 7.2.1.1 Исходные данные Рисунок 7.1 - Общий вид конструкции Материал: Сталь 09Г2С. 7.2.1.2 Расчетная схема Рисунок. 7.2 - Расчетная схема конструкции 7.2.1.3 Моделирование конструкции Рисунок 7.3 - Моделирование элементов конструкции стержнями Для корректировки распределения усилий (из-за значительного эксцентриситета осей элементов) необходимо между стержнями основных несущих конструкций и подпорок ввести жесткие элементы. Рисунок 7.4 - Моделирование жестких связей 7.2.1.4 Назначение материала и сечения элементам Рисунок 7.5 - Назначение материала и сечения основных несущих элементов Рисунок 7.6 - Назначение сечения подпирающих элементов 7.2.1.5 Назначение граничных условий Рисунок 7.7 - Назначение граничных условий 7.2.1.6 Загружение модели Рисунок 7.8 - Загружение модели нагрузкой от собственного веса с коэффициентом надежности ϒf=1.1 [3] 7.2.2 Эпюры усилий Рисунок 7.9 - Эпюра изгибающего момента Рисунок 7.10 - Эпюра продольных сил 7.2.3 Расчет элементов по прочности 7.2.3.1 Общее положение Выполним расчет по прочности сжато-изгибаемых элементов, напряжение определяем по формуле, [19]: где N – продольное усилие в сжато-изгибаемом элементе; А – площадь сечения; М_x,М_y – изгибающие моменты относительное осей; W_x 〖,W〗_(y ) - моменты сопротивления. 7.2.3.2 Расчет трубы 530х8 на изгиб Определим осевой момент сопротивления, [19]: где - осевой момент инерции; - расстояние до точки наиболее отдаленной от нейтральной оси. Напряжение равно, кПа: Условие прочности по предельным состояниям равно, [17]: где 〖 R〗_y – расчетное сопротивление трубы из стали 09Г2С; - коэффициент условий работы, принимаем. По формуле (34): Условие прочности выполняется. 7.2.3.3 Расчет трубы 530х8 на центральное сжатие Для случая растяжения, сжатия напряжение будет равно, Па [17]: Площадь сечения трубы определяется как площадь сечения тонкостенного кольца, по формуле, [19] : тогда по формуле (35), кПа: По формуле (34): Условие устойчивости выполняется. 7.2.3.4 Расчет уголка 75х75х6 Площадь сечения равнобокого уголка находим, по формуле, м2 [19]: где t – толщина уголка; h – высота уголка. Тогда по формуле (37) площадь сечения уголка равна, м : По формуле (35) напряжение равно, кПа: По формуле (34): Условие прочности и устойчивости выполняется. 7.3 Расчет распределительного устройства и его элементов 7.3.1 Моделирование конструкции 7.3.1.1 Исходные данные Рисунок 7.11 - Общий вид конструкции распределительного устройства Внутренний диаметр сепаратора = 4300мм.; Материал конструкции: Сталь 09Г2С. 7.3.1.2 Расчетная схема Рисунок 7.12 - Расчетная схема конструкции 7.3.1.3 Моделирование конструкции Рисунок 7.13 - Моделирование трубы пластинчатыми элементами Рисунок 7.14 - Моделирование уголковых связей стержневыми элементами Рисунок 7.15 - Моделирование распределительного треугольника пластинчатыми элементами Рисунок 7.16 - Моделирование стенок распределительного устройства Рисунок 7.17 - Моделирование листов жесткости 7.3.1.5 Назначение материала элементам Рисунок 7.18 - Назначение материала (09Г2С) 7.3.1.6 Назначение сечения элементам Рисунок 7.19 - Назначение сечения уголков Рисунок 7.20 - Назначение толщины ребер жесткости и стенок распределительного устройства Рисунок 7.21 – Назначение толщины стенок листов, для распределительного треугольника 7.3.1.7 Назначение граничных условий Рисунок 7.22 - Назначение граничных условий 7.3.1.8 Загружение модели Рисунок 7.23 - Загружение модели нагрузкой от собственного веса с коэффициентом надежности ϒf=1.1 [3] Рисунок 7.24 - Загружение модели нагрузкой от удара нефти Рисунок 7.25 - Загружение модели нагрузкой от веса нефти 7.3.2 Расчет элементов по прочности 7.3.4.1 Общее положение Расчет по прочности сжато-изгибаемых элементов выполняется из условия максимально-допустимых напряжений [3] Предел прочности по нормальным напряжениям, МПа.: где - расчетное сопротивление проката из стали 09Г2С; Предел прочности по касательным напряжениям, МПа [3]: τ≤(0.58∙R_yn)⁄ϒ_m =194.3 где R_yn – нормативное сопротивление; ϒ_m - коэффициент надежности по материалу. 7.3.4.2 Расчет ребер жесткости Рисунок 7.26 – Нормальные напряжения на боковых стенках. σ=278.11МПа≤335МПа Рисунок 7.27 – Касательные напряжения на боковых стенках. τ=17.73МПа≤194.3МПа Условия прочности и устойчивости выполняются. 7.3.4.3 Расчет стенки распределителя Рисунок 7.28 – Нормальные напряжения на сливные стенки σ=266.68МПа≤335МПа Рисунок 7.29 – Касательные напряжения на сливные стенки τ=27.74МПа≤194.3МПа Условия прочности и устойчивости выполняются. 7.3.4.4 Расчет распределительного треугольника. Рисунок 7.30 – Нормальные напряжения на распределительный треугольник. σ=107.04МПа≤335МПа Рисунок 7.31 – Касательные напряжения на распределительный треугольник. τ=27.74МПа≤194.3МПа Условия прочности и устойчивости выполняются. 7.3.4.5 Расчет уголков Рисунок 7.32 – Нормальные напряжения на уголки σ=324.97МПа≤335МПа Рисунок 7.33 – Касательные напряжения на уголки. τ=143.87МПа≤194.3МПа Условия прочности и устойчивости выполняются. Размер файла: 1,1 Мбайт Фаил: (.rar)
Коментариев: 0 |
||||
Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них. Опять не то? Мы можем помочь сделать! Некоторые похожие работы:К сожалению, точных предложений нет. Рекомендуем воспользоваться поиском по базе. |
||||
Не можешь найти то что нужно? Мы можем помочь сделать! От 350 руб. за реферат, низкие цены. Спеши, предложение ограничено ! |
Вход в аккаунт:
Страницу Назад
Cодержание / Нефтяная промышленность / Расчетная часть-Расчет горизонтального трехфазного сепаратора CPF-V-2030-1_2_3-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Вход в аккаунт: