Задание ветвей трубопровода

Для добавления новой ветви выделите в дереве проекта трубопровод или другую уже заданную ветвь и нажмите кнопку Панели элементов (или используйте соответствующий пункт меню Вставка) - новая ветвь добавится в дерево проекта после выделенного элемента. Важно помнить, что порядок следования ветвей в дереве проекта не принципиален для расчета трубопровода. Поэтому ветви можно добавлять в трубопровод в любом порядке; если они были вставлены не в том порядке как нужно, их в любой момент можно будет поменять местами с помощью стандартных команд Вырезать/Вставить Панели редактирования, меню Правка или контекстного меню (вызываемого нажатием правой кнопкой мыши на ветви в дереве проекта) - подробнее об этом см. тут.  

Кроме того, ветвь можно добавить, активировав на схеме один из узлов трубопровода - в этом случае данный узел будет считаться по умолчанию начальным узлом данной ветви.

После добавления ветви в Окне параметров объекта отобразится перечень ее исходных данных:

• наименование ветви - укажите такое наименование для каждой ветви, которое вы бы хотели видеть в отчетах с результатами расчета данного трубопровода;

• номера начального и конечного узла - обратите внимание, что в качестве номеров узлов можно использовать только целочисленные значения (буквы и другие символы не допускаются) с не более чем 8 знаками (9-значные и более номера узлов программа в настоящий момент не поддерживает) и необходимо соблюдать уникальность номеров узлов - чтобы один и тот же номер узла не использовался для двух и более различных точек трубопровода. Номера начального и конечного узла определяют направление ветви, однако, направление потока в этой ветви может быть и другим - об этом см. ниже. Для быстрой смены направления ветви используйте команду "Поменять направление" контекстного меню, вызываемого нажатием правой кнопкой мыши на ветвь в дереве проекта или аналогичную кнопку Панели редактирования или используйте соответствующий пункт меню Правка;

• начальные диаметры - под "начальными" диаметрами подразумеваются диаметры элементов в начале данной ветви до его первого изменения (к примеру, на переходе или другом элементе со сменой диаметров). Если элементов со сменой диаметра в ветви нет, то все элементы ветви будут иметь диаметры, равные "начальным". В зависимости от вида расчета диаметры могут задаваться в исходных данных или быть незаданными:

• • при выполнении проектного расчета трубопровода диаметры являются неизвестной (искомой) величиной, поэтому в исходных данных они не как правило задаются (оставляются равными нулю). Однако, для части ветвей при проектном расчете диаметры могут быть известны. К примеру, если часть рассчитываемой модели трубопровода уже спроектирована (или даже построена) и нужно определить диаметры только для остальной части трубопроводной системы. В этом случае известные диаметры ветвей задаются в исходных данных, для ветвей с неизвестными диаметрами - оставляются незаданными. В ветвях с незаданными диаметрами не допускается наличие переходов и других элементов трубопровода со сменой диаметра.

  • при выполнении изотермического расчета достаточно указать только значение внутреннего диаметр; диаметры должны быть заданы во всех ветвях.

  • при выполнении теплового расчета и расчета гидроудара для каждой ветви трубопровода должны быть указаны внутренний и наружный диаметр.

Обратите внимание, что при изменении заданных диаметров ветви программа не только автоматически скорректирует значения диаметров участков этой ветви (до первого элемента с изменением диаметра, если таковой имеется), но и изменит значения радиусов поворотов имеющихся в данной ветви отводов, если они равны стандартному значению 1,5·Dу (для труб с Dу < 500) или 1·Dу (для труб с Dу >= 500).

• расход продукта - в зависимости от постановки решаемой задачи гидравлического расчета величина расхода может быть как известной - в этом случае она задается, так и неизвестной искомой величиной - в этом случае ее не задают (подробнее об этом см. граничные условия гидравлического расчета). Для ветвей с неизвестными расходами допускается задание ориентировочных величин расходов потока в качестве "начального приближение" при расчете, однако, введенные значения не должны вступать в конфликт со значениями расходов в соседних ветвях (поэтому если есть сомнения в значениях расходов в таких ветвях, их лучше не задавать вовсе, чем задавать некорректные значения). Обратите внимание, что направление потока в ветви может не совпадать с направлением самой ветви. К примеру, если у ветви начальный узел 1, конечный узел 2 (то есть, ветвь направлена из 1-го узла во 2-ой), а поток требуется направить наоборот, из узла 2 в узел 1, необходимо задать для ветви значение расхода со знаком минус. Аналогично если в результатах расчета для какой-либо ветви/ветвей расход продукта оказался со знаком минус, это означает, что поток в данной ветви идет в направлении, противоположном направлению ветви.

Особым случаем является задание расходов для "трехфазных" смесей при расчете трубопроводов, перекачивающих смесь нефти, воды и попутного газа. Если в дереве проекта задано три продукта, то расходы каждой из трех фаз (нефти, вода и газа) необходимо задать отдельно, нажав соответствующую кнопку напротив расхода в Окне параметров объекта для ветви:

Расходы могут быть заданы либо в явном виде (в кг/час, м3/час и других единицах) для каждой из фаз, либо в виде расхода нефти (он задается обязательно) и коэффициентов обводненности и газового фактора (либо любых сочетаний этих величин друг с другом):

• массовое газосодержание - данный параметр используется только при расчете парожидкостных течений и показывает массовую долю газа в газожидкостном потоке. Его значение может лежать в интервале от 0 до 1. При газосодержании = 0 поток целиком состоит из жидкости (доля газа равна 0); при газосодержании = 1 поток целиком состоит из газа; при значениях газосодержания между 0 и 1 - поток в парожидкостном состоянии. Массовое газосодержание задается для всех ветвей-источников (начальные узлы которых являются узлами-источниками для трубопроводной системы). Для остальных ветвей трубопровода газосодержание можно не задавать, оно будет определено расчетом предыдущих (по ходу движения потока) ветвей трубопровода. В зависимости от выбранной модели расчета двухфазных потоков значение данного параметра будет трактоваться в расчете по-разному:

• • при расчете течения с учетом кипения/конденсации по ходу течения (когда задано "Неопределенное" агрегатное состояние продукта) введенное значение газосодержания трактуется как доля газа в начальной точке потока. А его дальнейшее изменение по ходу течения, вызванное вскипанием/конденсацией продукта, определяется в ходе расчета. Кроме того, при задании "Неопределенного" агрегатного состояния продукта допускается не задавать величину газосодержания, если для данной начальной точки трубопровода заданы давление и температура потока. В этом случае газосодержание будет определено в расчете фазового равновесия по заданному давлению и температуре. Однако, важно помнить, что для однокомпонентного продукта таким образом можно смоделировать только однофазное состояние (жидкость или газ), поскольку кипение/конденсация однокомпонентного продукта происходит при постоянной температуре, если давление фиксировано, и наоборот - если температура фиксирована, то при постоянном давлении. То есть, каждой паре значений давления и температуры может соответствовать любая доля газа от 0 до 1. Поэтому если однокомпонентный продукт в начальной точке трубопровода находится в парожидкостном состоянии, нужно обязательно указать его газосодержание.

  • при расчете "замороженного" двухфазного течения (когда в дереве проекта задано два продукта, описывающих отдельно параметры жидкой и газовой фазы) введенное значение газосодержания считается постоянным на протяжении всей ветви. В последующих ветвях газосодержание может меняться (к примеру, при смешении двух потоков с разными газосодержаниями), что рассчитывается программой автоматически. Поскольку при "замороженном" течении эффекты кипения/конденсации продукта по ходу течения не учитываются и расчет фазового равновесия не производится, газосодержание обязательно должно быть задано во всех ветвях-источниках (определить его по давлению и температуре как в описанном выше случае течения с учетом кипения/конденсации невозможно).

• температура продукта - здесь задается рабочая температура потока в трубопроводе. В зависимости от вида выполняемого расчета значение данного параметра будет трактоваться в расчете по-разному:

• • при расчетах течения с постоянной температурой (изотермический, проектный расчет) введенное значение температуры считается постоянным на протяжении всей ветви (за исключением случаев, если в ветви имеется сопротивление с известным перепадом давления и/или температуры - в этом случае температура потока после данного сопротивления задается в исходных данных по нему). Температура продукта при изотермическом и проектном расчете трубопровода должна быть задана в каждой из ветвей трубопровода. При этом для разных ветвей допускается задавать различные значения температур;

  • при тепловом расчете трубопровода программа использует в расчете только введенные значения температур для ветвей-источников (начальные узлы которых являются узлами-источниками для трубопроводной системы). Причем заданная температура в такой ветви трактуется как начальная температура потока, а температуры на всех последующих элементах трубопровода определяются в ходе расчета (с учетом теплового взаимодействия трубопровода с окружающей средой, а также тепловых эффектов в самом продукте). Заданные температуры во всех остальных ветвях (не являющиеся источниками) при тепловом расчете используются просто в качестве начальных приближений, и в ходе расчета пресчитываются. Поэтому для теплового расчета достаточно указать температуры потоков во всех начальных точках, в остальных ветвях их можно не задавать.

Если вы не уверены в том, какой именно вид расчета вы будете выполнять для трубопровода, на всякий случай укажите температуры во всех ветвях.

Обратите внимание, что при расчете двухфазных потоков с использованием модели с учетом кипения/конденсации по ходу течения (когда задано "Неопределенное" агрегатное состояние продукта) допускается не задавать температуру в ветви-источнике, если для этой ветви задано значение массового газосодержания больше 0, но меньше 1. В этом случае температура потока будет автоматически определена расчетом фазового равновесия по заданному газосодержанию и давлению в начальной точке. Если для ветви задана и температура, и газосодержание большее 0, но меньшее 1, то считается, что величина газосодержания имеет бОльший приоритет, поэтому температура потока в этом случае будет пересчитана при расчете фазового равновесия по заданному давлению и газосодержанию.  

Особым случаем являются трубопроводы с "Неопределенным" агрегатным состоянием продукта, состоящие из одной ветви, в которой задано давление в конечном узле. Для таких трубопроводов заданные значения массового газосодержания и/или температуры в ветви трактуются как газосодержание/температура потока в конечной точке трубопровода, и для них выполняется "обратный" теплогидравлический расчет с целью определения требуемых начальных давления, температуры и газосодержания потока. Такая постановка задачи в частности довольно часто используется при расчете "трансферных" трубопроводов, подающих нефть в парожидкостном состоянии из печей/подогревателей в ректификационную колонну.

• плотность и вязкость продукта - задаются только в случае, когда для жидкого продукта выбрано явное задание свойств, но таблица зависимости свойств от температуры не указана. В этом случае свойства продукта (плотность и вязкость) задаются отдельно для каждой ветви трубопровода;

• шероховатость внутренней поверхности трубы - изначально данный параметр задается для трубопровода, поэтому по умолчанию для ветви будет задана и использована в расчете такая же величина шероховатости, как и в трубопроводе, к которому эта ветвь относится. Однако при необходимости для разных ветвей трубопровода можно задавать различные значения шероховатостей (к примеру, если часть трубопровода "старая", часть "новая" или если трубопровод частично состоит из стальных труб, частично из полимерных и т.д.).

• расчет кавитационного запаса - по умолчанию расчет кавитационного запаса в трубопроводе не производится, поэтому пользователь сам должен "отметить" те ветви, для которых требуется рассчитать кавитационный запас, включив для этих ветвей данную опцию.

Задание параметров узлов ветвей

Данные по узлам ветви задаются на вкладке "Узлы" Окна параметров для ветви; к ним относятся:

• давления в узлах - в зависимости от постановки решаемой задачи гидравлического расчета величина давления в узле может быть как известной - в этом случае она задается, так и неизвестной искомой величиной - в этом случае ее не задают (подробнее об этом см. граничные условия гидравлического расчета). Обратите внимание, что давления в промежуточных узлах трубопровода, как правило, не задаются. Ошибочное задание давления в промежуточном узле может привести к некорректности постановки решаемой задачи, так как введенное значение давления будет рассматриваться граничным условием для гидравлического расчета. Это может привести к пересчету расходов продукта в ветвях, связанных с данным узлом.

• принудительное задание притока/оттока в узле - вместо задания величины расхода на вкладке "Ветвь", можно задавать величины притоков/оттоков продукта в узлах ветви. В случае если узел является терминальным (то есть, начальным или конечным узлом трубопроводной системы), то задание притока/оттока в данном узле равносильно заданию расхода в ветви, начинающейся/заканчивающейся в данном узле (можно задать либо расход в ветви, либо приток/отток в узле - в зависимости от того, что удобнее). Пожалуйста, обратите внимание, что для начального узла (через который поток поступает в рассчитываемый трубопровод) следует задавать приток (со знаком "минус"), для конечного (в котором поток выходит из рассчитываемого трубопровода) - отток (со знаком "плюс"). Если же узел является промежуточным, то задание притока/оттока в таком узле можно использовать для моделирования отведения части продукта из трубопровода (в этом случае задается отток со знаком "+") или наоборот подведения его в трубопровод "извне" (в этом случае задается приток со знаком "-"). Аналогично расходу продукта в ветви, величины притоков/оттоков в узлах в зависимости от постановки решаемой задачи гидравлического расчета могут быть либо известны - в этом случае их задают, либо неизвестны - в этом случае их оставляют незаданными (подробнее об этом см. граничные условия гидравлического расчета). Если галочка "Принудительное задание притока/оттока" не включена, то для данного узла в поле с Притоком/Оттоком будет отображаться величина притока/оттока, рассчитанная по балансу расходов продукта, заданных в ветвях, относящихся к данному узлу. Обратите внимание, что:

• • не допускается ненулевых притоков/оттоков в узлах, в которых заданы тройники;

  • не допускается задание притоков/оттоков в узлах при расчете многофазных течений - в этом случае следует задавать расходы продукта по ветвям.

• температура притока/оттока в узле - при принудительном задании притока продукта в узле необходимо также указать его температуру. Данная температура может отличаться от температуры потока, поступающего в данный узел из других ветвей, что будет учтено в тепловом расчете трубопровода;

• абсолютные высоты узлов - в данных полях отображаются автоматически рассчитанные программой величины абсолютных высот узлов. Расчет производится следующим образом: начальная точка первой ветви трубопровода принимается за некую "нулевую отметку" (с абсолютной высотой 0 м) и затем на основе введенных данных по геометрии (подъемам и спускам) элементов этой ветви рассчитывается высотная отметка конечного узла ветви, и аналогично по дальнейшим ветвям рассчитываются высотные отметки всех остальных узлов трубопровода. При необходимости вы можете указать свою собственную нулевую отметку, или же сделать отправной точкой любую другую высоту любого узла трубопровода. Для этого нужно выделить соответствующий узел на схеме (подробнее об этом см. тут) и задать ему желаемое значение абсолютной высоты – высоты остальных узлов при этом пересчитаются относительно введенного значения.

Обратите внимание, что параметры узлов можно также задавать, непосредственно выделив требуемый узел на схеме - подробнее об этом см. работу с узлами трубопровода.