2. Подбор основного оборудования гнпс

2.1. Подбор насосов

Так как расчетная температура t_р= - 0,1 ⁰C < 80 ⁰C и вязкость

ν_t= 56,8*10^-6 м²/с < 3*10^-4 м²/с, то перекачку следует осуществлять центробежными насосами [2]. Схема соединения насосов на станции зависит от назначения НС. На основной НС магистральных трубопроводов центробежные насосы соединяются последовательно. Регламентируемая последовательная схема соединения насосов диктует подбор основных насосов по подаче. Подача насосов должна равняться требуемой подаче станции. Принимаются насосы, для которых Q_час и Q_{max час} попадают в рабочую зону характеристик насосов [5, приложение 7]. Если этому условию удовлетворяет несколько насосов, выбирается тот, который обеспечивает требуемые Q_час и Q_{max час} при большем к.п.д и сменном роторе на меньшую подачу. В соответствии с ранее отмеченными критериями подбора принимаем насос следующей марки:

Таблица 2.1

Характеристики насоса для требуемой подачи

Марка насоса	Рабочая зона (0,8Qн – 1,2Qн), м3/час	Развиваемый напор Н при Qчас/Qmax час, м	КПД при Qчас/Qmax час, %
НМ 2500 -230	2000 – 3000	224/216	86/83

Выбираем насос марки НМ 2500-230 (верхний ротор D₂ = 440 мм), так как насос такой марки обеспечивает требуемые Q_час и Q_{max час} при большем КПД, Q_час и Q_{max час} входят в его рабочую зону.

Для насоса марки НМ 2500-230 подбираем соответственно и марку подпорного насоса: НПВ 2500-80.

При нашей Q_час=2190,02 м³/час: Н_подп=74 м, η=81%, а при Q_{max час}=2409,02 м³/час: Н_подп=68 м, η=78% [5, приложение 6].

Определим количество насосов.

Для создания требуемого напора H_нс=125,9 м на ГНПС определим требуемое количество рабочих насосов:

где n ــ количество насосов;

Н_нс ــ требуемый напор станции, м;

Н_н. – напор, развиваемый одним насосом, м;

В нашем случае для Q_{час max} = 2409,02 м³/час напор будет равен:

Н_Н = 216 м.



Итак, число насосов основной насосной равно 2 (1 рабочих и 1 резервный), соединенных последовательно, число подпорных насосов равно 2 (1 рабочий и 1 резервный), соединенных параллельно.

2.2. Пересчет характеристик насосов с воды на нефть

При перекачке вязких жидкостей напор и подача на режиме максимального к.п.д. меньше, чем при работе на воде, так как возрастают потери на трение, а мощность возрастает главным образом из-за увеличения дисковых потерь. На основании чисто теоретических заключений невозможно определить характеристику насоса, перекачивающего вязкий нефтепродукт, даже если известна его характеристика при работе на воде.

Характеристику насоса, перекачивающего вязкие нефтепродукты, строят путем пересчета характеристик, построенных для воды, с учетом поправочных коэффициентов.

На практике подачу, напор и к.п.д. насоса при работе на вязких жидкостях определяют с помощью поправочных коэффициентов k_Q, k_H, k_η.

Q_H = k_Q*Q_В; H_H = k_H*H_В; η_H = k_η*η_В,

Значения поправочных коэффициентов k_Q, k_H, k_η определим по графикам[9, стр. 84]

Число Рейнольдса, необходимое для определения поправочных коэффициентов, вычисляем по формуле [7]:

_,

где Re – число Рейнольдса;

Q_опт ــ оптимальная подача насоса, м³/с;

ν_t ــ кинематическая вязкость жидкости при температуре перекачки, (м²/с);

D₂ –наружный диаметр рабочего колеса, м;

b₂ – ширина лопатки рабочего колеса на наружном диаметре, м; [2, приложение 19]

ψ – коэффициент сжатия сечения каналов лопатки на выходе (ψ= 0,9÷0,95).

• Произведем пересчет характеристик для основного насоса:

При Re > 7·10³ коэффициенты k_Q и k_H мало отличается от единицы, т.е. увеличение гидравлических потерь при пересчете с воды на нефть незначительно. Коэффициент k_η при этих значениях Re существенно отличается от единицы, что объясняется увеличением потерь на дисковое трение. И только при Re > 5·10⁴ значение k_η соответствует единице [7]. Тогда в нашем случае k_Q= k_H = k_η = 1 [7, стр. 84].

Следовательно, пересчет характеристик для Q, H и η не требуется.

Так как значения Q, H и η не изменяются в ходе пересчета, то мощностная характеристика Q – N не изменится.

Характеристика ∆h_доп.н - Q пересчитывается по формуле:

где ∆h_доп.н ــ допустимый кавитационный запас для нефтепродукта, м;

∆h_доп – допустимый кавитационный запас для воды, м;

∆H^кр_t ــ термодинамическая поправка, м;

∆h_ν ــ вязкостная поправка, м.

где P_S – давление насыщенных паров жидкости при максимальной

температуре перекачки, МПа;

_tmax – плотность жидкости при максимальной температуре перекачки, т/м³.

где Re – число Рейнольдса во входном патрубке насоса;

υ_вх – скорость потока во входном патрубке насоса, м/с;

g ــ ускорение свободного падения, м/с².

Согласно расчетам (см. главу 1 данной курсовой работы) _tmax = 847,63 кг/м³, Р_s=0,048 МПа, D_вх= 0,7 м – диаметр входного патрубка насоса [2, приложение 19].

по характеристике насоса [5, приложение 7]

Пересчет выполняем для трех – четырех подач из рабочей зоны характеристик насосов.

Полученные данные сводим в таблицу 2.2

Таблица 2.2

Результаты пересчета характеристик насоса с воды на нефть

Q, м3/ч	Re	∆hдоп, м
2000	34580	29,99
2190	37866	31,53
2300	39767	32,55
2409,02	50551	34,08

• Произведем пересчет характеристик для подпорного насоса:

В нашем случае k_Q=k_H = k_η = 1 [7, стр. 84].

Следовательно, пересчет характеристик для Q, H и η не требуется.

Произведем пересчет характеристики ∆h_доп.н – Q. Согласно расчетам (см. раздел 1 данной курсовой работы) p_tmax=847,63 кг/м³, Р_s=0,048 МПа, D_вх=0,8 м – диаметр входного патрубка насоса [2, приложение 19].

по характеристике насоса [6, приложение 6]

При Q = 2000 м³/ч

_{При Q = 2200 м}³_/ч

_{При Q = 2300 м}³_/ч

Пересчет выполняем для трех – четырех подач из рабочей зоны насоса. Полученные данные сводим в таблицу 2.2.1.

Таблица 2.2.1

Результаты пересчета характеристик насоса с воды на нефть

Q, м3/ч	Re	∆hдоп, м
2000	21612	3,21
2200	23665	3,42
2300	24854	3,63
2409,02	26032	3,73