Приведение характеристик насосов к входу в трубопровод

Для приведения характеристик насосов к входу в трубопровод построим характеристику H-Q участка магистрального трубопровода для зоны смешанного трения

.

.

 

Уравнение насосов с учетом давления на входе:

;

.

Решение системы из этих уравнений определит режим работы установки: , , .

Рис. 4. Характеристика H-Q трубопровода и суммарная характеристика трех насосов НМ 2500-230.

1-й способ. Рассмотрим приведение этих параметров к входу в трубопровод методом перепуска части подачи с выхода на вход первого насоса.

Для подачи , по характеристике насоса , а по характеристике трубопровода . Следовательно, приведенную характеристику насоса следует опустить на

.

Падение напора на выходе насосной сборки определяется из выражения:

.

Решая данное уравнение для насоса относительно получим

.

Характеристики насосов примут вид:

;

Рис. 5. Регулирование байпасированием.

Коэффициент полезного действия и мощность на валу

для , .

; .

; .

При отсутствии регулирования: , , , .

 

 

Для обеспечения полученного режима работы станции необходимо установить регулирующий клапан по следующим данным:

Расход ринимаем………………………………………………….

Напор в начале участка принимаем………………………………...…

Напор в конце участка…………………………………………………...…

Длина трубопровода…………………………………………………………..

Кинематический коэффициент вязкости……………………………

Плотность нефти……………………………………………………….…

Температура нефти………………………………………………………….…

Давление насыщенного пара…………………….…………………

Расчет проведем в следующей последовательности:

Принимаем коэффициент запаса . Определяем условную пропускную способность клапана:

.

По ГОСТ 23866-87 выбираем предварительно клапан с условным проходом и .

Проверяем влияние вязкости на расход нефти.

Определяем число Рейнольдса

.

Поскольку число Рейнольдса больше 2000, влияние вязкости на расход нефти не учитывается.

Скорость нефти в трубопроводе

.

Коэффициент гидравлического трения по формуле Альтшуля для ∆ = 0,2 мм

.

Потери напора в трубопроводе

.

Повторим выбор типоразмера клапана с учетом сопротивления трубопровода

.

Выбираем двухседельный сальниковый стальной клапан с условным проходом и .

Проверяем возможность возникновения кавитации.

Определяем коэффициент сопротивления клапана

.

Для двухседельного клапана при подаче жидкости коэффициенты кавитации и .

Пренебрегая сопротивлением трубопровода до клапана, определяем давление перед клапаном

.

Определяем перепад давления, при котором возникает кавитация.

При .

При .

Перепад давления на клапане

.

Отсутствие кавитации обеспечивается, если . Следовательно, это условие выполняется при применении двухседельного клапана.

Таким образом, выбираем клапан регулирующий двухседельный с мембранным исполнительным механизмом (МИМ) 25с48(50)нж ТУ 51-0303-14-98.

Технические данные и характеристики:

1. Назначение арматуры: регулирующая.

2. Условное проход Ду 25, 40, 50, 80, 100,150, 200.

3. Рабочая среда: жидкая или газообразная, нейтральная к материалам деталей, соприкасающихся со средой.

4. Давление рабочее 1,6; 2,5; 4,0; 6,3 МПа

5. Расходная характеристика: линейная, равнопроцентная.

6. Набивка в сальниковую камеру в зависимости от заказа: ФУМ-В, Ф4К20, графлекс, Керлар.

7. Температура рабочей среды - не более +300 °С

8. Направление подачи среды: на золотник.

9. Положение запорного органа: «НО» - нормально открытый;

«НЗ» - нормально закрытый.

10. Окружающие условия:

- влажность от 30 до 80 % во всем диапазоне температур;

- температура от - 50 до + 50°С.

11. Требования безопасности по ГОСТ 12.2.063-81.

12. Установочное положение арматуры на трубопроводе: любое, рекомендуемое МИМ вверх.

13. Условия эксплуатации по ГОСТ 15150 У1, Т1.

14. Герметичность в затворе: протечки в затворе при Р = 0,4 МПа не более 2,6 дм³/мин.

15. Полный средний срок службы – не менее 30 лет.

16. Средняя наработка на отказ не менее 12000 часов

17. (3000 циклов).

18. Давление командного воздуха в МИМ - от 0,015 до 0,105 МПа; давление управляющего воздуха при работе МИМ с позиционным реле 0,25 МПа.

19. Время закрывания или открывания: не регламентируется.

20. Присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей фланцев - по ГОСТ12815 в исполнении 5, ряд 2.

21. Клапаны могут быть укомплектованы ручным дублером, пневмопозиционером, электропневмопозиционером, фильтром-стабилизатором, фильтром-редуктором, дистанционными электрическими или пневматическими сигнализаторами крайних положений.

22. Сертификат соответствия РОСС RU. НО03. ВО0843

23. Код ОКП: 374200.

1. Крышка нижняя

2. Гайка

3. Шпилька

4. Прокладка

5. Втулка

6. Корпус

7. Седло

8. Плунжер

9. Седло

10. Втулка

11. Прокладка

12. Гайка

13. Шпилька

14. Шток промежуточный

15. Крышка верхняя

16. Кольцо

17. Гайка круглая

18. Втулка сальника

19. Фланец сальника

20. Шток

21. Гайка

22. Муфта

23. Указатель

24.Мебранно- исполнительный механизм.

Рис. 6. Клапан регулирующий двухседельный с мембранным исполнительным механизмом 25с48(50)нж.

2-й способ. При приведении характеристик насосов к рабочей точке путем дросселирования, дроссель, установленный перед входом в трубопровод должен обеспечить перепад напора при расходе .

В качестве дросселя можно установить задвижку. При предварительном расчете можно принять коэффициент расхода , а условный диаметр . Основываясь на уравнение истечения из малого отверстия , определяем что , следовательно, при дросселировании диаметр отверстия задвижки должен быть равен 372,2 мм, а характеристика дросселя примет вид

,

а характеристика участка трубопровода

.
.

 

 

Для насоса:

.

Рис. 7. Регулирование дросселированием.

Выберем задвижку 30с576нж клиновую литую с выдвижным шпинделем фланцевую стальную.

Рис.8. Задвижка 30с576нж клиновая литая с выдвижным шпинделем фланцевая стальная.

3-й способ. Приведение характеристик насосов к рабочей точке путем изменения частоты вращения одного из последовательно включенных насосов.

В этом случае расчет производится по формуле:

.

Отсюда:

,

где j – число регулируемых насосов ; - частота вращения ротора насоса по паспорту; - частота вращения ротора регулируемого насоса.

; ; ; .

= 0,876.

Тогда .

 

КПД регулируемого насоса определяется по формуле:

.

Для нерегулируемого насоса:

.

Нерегулируемый насос ;

Регулируемый насос .

Мощность нерегулируемого насоса регулируемого насоса .

 

Рис. 9. Регулирование путем изменения частоты вращения насоса.

 

Вывод: из 3-х рассмотренных способов регулирования наиболее экономичен метод регулирования частоты вращения ротора насоса. Во всех случаях устанавливается 1 насос. Мощность, потребляемая при регулировании байпасированием - , КПД , при регулировании дросселированием - , КПД , при регулировании частоты вращения вала насоса - , КПД . Следовательно, наиболее энергоемким методом регулирования и обеспечения заданного напора и расхода – установка 1 насоса типа НМ 2500-210 с регулированием его частоты вращения. Так как при этом способе регулирования достигается наибольший КПД

Заключение

В данном курсовом проекте осуществлено проектирование насосной установки промежуточной нефтеперекачивающей станции. В ходе проектирования был рассчитан необходимый напор для преодоления гидравлических сопротивлений по длине трубопровода, разности геодезических отметок и для создания конечного напора. Для поддержания заданного напора и обеспечения производительности трубопровода подобран насос НМ 2500-230, характеристика которого приведена к рабочей точке трубопровода методом регулировки частоты. Спроектирован узел фильтров-грязеуловителей.

Список использованной литературы

1. Вайншток С. М. Трубопроводный транспорт нефти, в 2 т./ С. М. Вайншток, Г. Г. Васильев, Г. Е. Коробков, А. А. Коршак, М. В. Лурье, В. М. Писаревский, А. Д. Прохоров, А. Е. Сощенко, А. М. Шаммазов – М.: Недра, 2002. – Т. 1. – 407 с.

2. Гумеров А.Г. Эксплуатация оборудования нефтеперекачивающих станций/ А. Г. Гумеров, Р.С. Гумеров, А.М. Акбердин – М.: Недра, 2001. – 475 с.

3. Коршак А. А. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов/ А. А. Коршак, А. М. Нечваль – СПб: Недра, 2008. – 488 с.

4. Мустафин Ф. М. Трубопроводная арматура/ Ф.М. Мустафин, А.Г. Гумеров, Н. И. Коновалов и др. – Уфа: УГНТУ, 2003. – 208 с.

5. Шаммазов А. М. Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций/ А. М. Шаммазов, В. Н. Александров, А. И. Гольянов, Г. Е. Коробков, Б. Н. Мастобаев – М.: Недра, 2003. – 404 с.

6. Тяжпромарматура. Шаровые краны: Каталог – М.: «Нефтегазовые системы», 2008. – 53 с.

7. Центробежные нефтяные магистральные и подпорные насосы: Каталог – М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1973. – 20 с.

8. ГОСТ 22445-88 Затворы обратные. Основные параметры – М.: МХиНМ, 1988. – 6 с.

9. ГОСТ 9702-87 Название документа: Краны конусные и шаровые. Основные параметры – М.: МХиНМ, 1987. – 11 с.

10. ГОСТ 12124-87 Насосы центробежные нефтяные для магистральных трубопроводов. Типы и основные параметры – М.: МХиНМ, 2002. – 5 с.

11. http://www.snm.ru/product/filtr/filtr_graz.html