Описание экспериментальной установки

 

Экспериментальная установка состоит из центробежного насоса марки Х, откачивающего нефть из резервуара с давлением над уровнем нефти Р₀. Давление на входе и выходе насоса равно соответственно Р₁ и Р₂ и измеряется манометрами в точках с геодезическими отметками Z₁ и Z₂. Показания расходомера насоса и ваттметра двигателя насоса составляют соответственно Q и W. Потери напора во всасывающем трубопроводе принять равными 5 м.

Параметры насоса: диаметры всасывающего и нагнетательного патрубков равны между собой и равны D, частота вращения вала насоса n, допустимый кавитационный запас насоса при производительности Q равен ∆h _доп.

Насос перекачивает нефть плотностью r с давлением насыщенных паров Р_s.

Требуется определить: напор, развиваемый насосом; допустимую высоту всасывания; полезную мощность насоса; к.п.д. насосно-силового агрегата; коэффициент быстроходности насоса.

Численные значения параметров насоса и характеристика перекачиваемой насосом нефти даны в табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Рабочие параметры насоса

Параметр	Номер варианта
Марка насоса	НМ 10000-210	НМ 3600-230	НМ 7000-210	НМ 5000-210	НМ 1800-240	НМ 1250-260	НМ 2500-230	НМ 7000-210	НМ 10000-210	НМ 5000-210
Р0, кГс/см2	1,03	1,01	1,02	1,02	1,01	1,01	1,00	1,01	1,02	1,02
Р1, кГс/см2	8,6	4,62	3,25	4,45	2,20	2,52	2,32	5,33	10,4	6,15
Р2, кГс/см2	25,2	25,8	23,7	21,8	28,4	26,3	23,0	26,2	28,3	25,8
Z1, м	0,8	1,0	1,1	1,1	0,9	1,2	0,9	1,1	0,9	1,1
Z2, м	1,0	1,4	1,0	1,8	1,6	1,1	1,6	1,8	1,1	1,5
Q, м3/ч
W, кВт
D, мм
n, об/мин
hдоп., м
r, т/м3	0,840	0,855	0,860	0,845	0,860	0,855	0,860	0,865	0,850	0,855
Ps, мм.рт.ст

 

Содержание лабораторной работы

Цель лабораторной работы:

Получение навыков расчета основных параметров центробежного насоса.

Содержание лабораторной работы:

1.Изучение теоретических основ настоящего раздела методических указаний;

2. Изучение экспериментальной установки

3. Определение основных параметров насоса:

а) напор, развиваемый насосом;

б) допустимая высота всасывания;

в) полезная мощность насоса;

г) к.п.д. насосно-силового агрегата;

д) коэффициент быстроходности насоса.

Оформление выполненной лабораторной работы

Отчет по лабораторной работе представляется на защиту в письменном виде и содержит расчет основных параметров центробежного насоса при помощи зависимостей, приведенных в теоретической части настоящего раздела методических указаний (пункт 2.1). Рекомендуется оформить отчет по следующему шаблону:

«вариант Х

а) первый расчетный параметр

- формула для определения параметра в общем виде с расшифровкой буквенных обозначений;

- формула для определения параметра с численными значениями (в соответствии с заданием) и полученным ответом;

б) второй расчетный параметр

- формула для определения параметра в общем виде с расшифровкой буквенных обозначений;

- формула для определения параметра с численными значениями и полученным ответом и т.д.»

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Регулирование режимов работы центробежных насосов

Теоретические основы

Существующие методы регулирования работы НПС подразделяются на методы плавного и ступенчатого регулирования. К теоретически возможным методам плавного регулирования относятся: перепуск, дросселирование, изменение числа оборотов ротора насосов.

К методам ступенчатого регулирования относят: изменение числа работающих насосов НПС, изменение схемы соединения насосов на НПС, изменение числа ступеней у многоступенчатых насосов, замена роторов (рабочих колёс) насосов, изменение диаметра рабочего колеса насосов.

Метод регулирования перепуском состоит в перепуске части жидкости с выхода насоса вновь на его вход (рис. 3.1а). При этом происходит изменение характеристики трубопроводной системы, на которую работает насос и изменяется месторасположение рабочей точки НПС. Это влечёт за собой изменение режима работы нефтепровода.

Рассмотрим данный случай подробнее. Допустим, в начальный момент НПС 1 работала без перепуска на нефтепровод 2 (рис. 3.1б). Рабочая точка системы занимает положение М, производительность нефтепровода равна Q₀.

Откроем задвижку на перепускном трубопроводе 3. Жидкость теперь движется не только по одному нефтепроводу 2, но и по перепускному трубопроводу 3. С гидравлической точки зрения это означает появление в системе дополнительного элемента – трубопровода 3. Теперь для нахождения рабочей точки системы необходимо первоначально найти суммарную H-Q характеристику трубопроводов 2 и 3.

Рис. 3.1. Изменение режимов работы НПС перепуском

 

Эти трубопроводы согласно рис. 4.1 соединены между собой параллельно. Поэтому для нахождения их суммарной характеристики следует сложить 2 и 3 путём сложения их абсцисс (Q) при одинаковых ординатах (H). В итоге получается кривая (2+3). Рабочей точкой системы при работе НПС с перепуском будет точка М_П.

Как видно, при работе с перепуском производительность НПС возрастает с Q₀ до Q_П. Посмотрим, какое количество жидкости при этом будет поступать в нефтепровод 2. Нефтепровод 2 расположен на выходе НПС и находится под напором станции, равным согласно М_П величине Н_П. При напоре Н_П нефтепровод 2 будет пропускать через себя, если следовать его H-Q характеристике, производительность Q₂, меньшую первоначальной Q₀, существовавшей при перекачке без перепуска.

Таким образом, при перекачке с перепуском производительность нефтепровода всегда только снижается.

Данный метод регулирования является неэкономичным, т.к. при его осуществлении производительность нефтепровода снижается, а производительность НПС, напротив, возрастает. Это вызывает перерасход энергии на единицу транспортируемой нефти.

Регулирование режима работы НПС дросселированием состоит в создании потоку искусственного сопротивления в виде сужения площади поперечного сечения потока в каком-либо его месте (сечении). Реализуется данный метод на узлах регулирования НПС с помощью управляемых со щита станции и автоматикой регуляторов давления или регулирующих заслонок.

Суть данного метода показана на рис. 3.2. При полностью открытом дроссельном органе D (заслонке, регуляторе и т.д.) рабочей точкой системы является точка М, производительность системы (нефтепровода) равна Q₀, гидропотери в ней Н₀.

 

Рис. 3.2. Изменение режимов работы НПС дросселированием

 

Если дроссельный орган D прикрыть, то его сопротивление увеличится, и к потерям напора в нефтепроводе, отображённом на рис. 3.2б, кривой 2, прибавляя потери напора в дроссельном органе. Общие потери напора в системе возрастут, им будет соответствовать кривая 2’. Рабочая точка системы и НПС переместится в положение М_д, производительность нефтепровода снизится до Q_д.

 

где Н и Q – напор и производительность станции, определяемые по ее рабочей точке; η_нпс – КПД НПС.

Таблица 3.1

Коэффициенты α и b аппроксимации напорных характеристик для некоторых нефтяных центробежных насосов серии НМ

Тип насоса	α, м	b, м/(м3/ч)2
НМ 1250-260 НМ 2500-230 НМ 3600-230 НМ 5000-210 НМ 7000-210 НМ 10000-210		0,451*10-4 0,792*10-5 0,579*10-5 0,260*10-5 0,194*10-5 0,975*10-6

 

При последовательном соединении К одинаковых насосов их суммарная напорная характеристика будет следующей:

Н = К× (а - b×Q²). (3.4)

При параллельном соединении К одинаковых насосов их суммарная напорная характеристика определится выражением:

. (3.5)

Потери напора в нефтепроводе могут быть определены по уравнению Лейбензона:

, (3.6)

где h – потери напора, (м); Q - производительность нефтепровода, (м³/с); ν – кинематическая вязкость нефти, (м²/с); L – длина нефтепровода, (м); D – внутренний диаметр нефтерповода, (м); β и т – безразмерные коэффициенты, значения которых зависят от режима движения жидкости в трубопроводе (например, для турбулентного режима в области гидравлически гладких труб β = 0,0247, т =0,25).

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: