2.3. Подбор двигателей к насосам

Подбор двигателей для привода насосов проводится по мощности и частоте вращения вала насоса n_н и двигателя n_д на основе технических характеристик двигателей.

где N ــ требуемая мощность двигателя, Вт;

к_з – коэффициент запаса, равный 1,15 для электродвигателей мощностью менее 500 кВт и 1,10 – для электродвигателей с большей мощностью;

ρ_t - плотность при расчетной температуре t, кг/м³;

η_д – к.п.д. двигателя;

H - действительный напор насоса, соответствующий Q_max, м;

η_н - к.п.д. насоса, соответствующий Q_max;

Q_max.сек - максимальная секундная подача станции, м³/сек;

g ــ ускорение свободного падения, м/с².

Для подобранного двигателя n_д должно равняться n_н.

Для насосов марки НМ 2500-230 подбираем электродвигатель СТДП 2000-2 [10].

N_дв = 2000 кВт;

Определим потребляемую мощность насоса при данных условиях:

n_н = n_дв = 3000 об/мин;

N < N_дв,  двигатель выбран правильно.

Для насосов марки НПВ 2500-80 соответственно подбираем электродвигатель с частотой вращения вала двигателя 1500 об/мин.

Определим требуемую мощность двигателя при данных условиях:

Таким образом, для данного подпорного насоса необходим электродвигатель номинальной мощностью свыше 550 МВт и частотой вращения вала 1500 об/мин.

2.4. Проверка правильности выбора насосов по высоте всасывания

Всасывающая способность насосов определяется для Q_max.час по формуле

где H_S ــ допустимая высота всасывания насоса, м;

P_a ــ атмосферное (барометрическое) давление, н/м²;

ρ_max ــ плотность жидкости при максимальной температуре перекачки, (кг/м³);

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

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

g ــ ускорение свободного падения, м/с².

При H_S отрицательном насосу требуется подпор величиной ׀ H_S׀ , при положительном – насос имеет самовсасывающую способность величиной H_S.

Для основного насоса:

Основной насос не обладает самовсасывающей способностью.

Для подпорного насоса:

Подпорный насос обладает самовсасывающей способностью.

Производим проверку правильности выбора насосов по допустимой высоте всасывания. Для ГНПС проверка производится только для подпорных насосов по следующим условиям:

1) по развиваемому напору:

;

2) по всасывающей способности:

,

где Н_п – напор подпорного насоса, Н_п=70 м;

Н_sп – допустимая высота всасывания подпорного насоса, Н_sп= 2,5 м;

h_вп и h_нп – потери напора на трение и на местные сопротивления во

всасывающем и нагнетательном трубопроводах подпорной НС; при отсутствии данных по протяженности и диаметрам трубопроводов, принимаются ориентировочно равными по 5 м. [2];

Δz_п – разность геодезических отметок конца нагнетательного трубопровода подпорной НС (входной патрубок первого основного насоса) и начала всасывающего (патрубок самого удаленного резервуара), Δz_п = 3 м;

H_S ــ допустимая высота всасывания основного насоса, H_S= – 27,85 м;

Δz_в – разность геодезических отметок всасывающего патрубка подпорного насоса и патрубка самого удаленного от подпорной НС резервуара, Δz_в= -5м;

h₀ – обычно соответствует минимальному уровню взлива жидкости в резервуаре откачки; для стальных наземных резервуаров h₀=1,0 м. [2].

1) ;

2) .

Условие не выполняется. Так как заглубление подпорной более чем на 4 м неэкономично, то необходимо увеличить диаметр трубопровода [2].

2.5. Проверка расчетного числа рабочих насосов по прочности корпуса насоса и прочности трубопровода [2, стр. 14]:

где n ــ округленное до целого числа количество насосов;

H_н ــ напор, развиваемый основным насосом для перекачиваемой жидкости при максимальной подаче (действительный напор одного насоса), м;

h ــ подпор основного насоса, равный

h_H – потери напора в коммуникациях НС со стороны нагнетания, примерно равные 5 м [2];

P_н – допустимое рабочее давление корпуса насоса, для магистральных насосов НМ с подачей свыше 360 м³/ч P_н равно 73,5*10⁵ н/м².

ρ_t ــ плотность при расчетной температуре t, кг/м³;

g ــ ускорение свободного падения, м²/с;

P_раб ــ допустимое рабочее давление трубопровода, определяемое из формулы [6, формула 12]:

где δ ــ толщина стенки трубопровода, м;

n₁ ــ коэффициент надежности по нагрузке, в нашем случае принимаемый равным n = 1,15 по [6, таблица 13]

P_раб ــ рабочее давление трубопровода, Па;

R₁ ــ расчетное сопротивление растяжению металла труб, Па;

D_н – наружный диаметр трубопровода, D_н =1,020 м.

R₁ – расчетное сопротивление растяжению, Па;

где R₁^н ــ нормативное сопротивление растяжению (сжатию) металла труб,

принимаемое равным минимальному значению временного

сопротивления (предела прочности), R₁^н = σ_вр = 510 МПа [2];

m ــ коэффициент условий работы трубопровода, зависящий от категории участка трубопровода [6, таблица 1]. Для транспортировки нефти или нефтепродуктов по трубопроводам подземной прокладке диаметром ≥ 700 мм категории участка трубопровода будет считаться III [6, таблица 2]. => m = 0,9.

k₁ и k_н ــ коэффициенты надежности, соответственно, по материалу и по назначению трубопровода. k₁=1,40 [6, таблица 9], k_н=1 [6, таблица 11].

Условие сохранения прочности корпуса насоса выполняется.

Условие сохранения прочности трубопровода не выполняется.

Невыполнение условий объясняется некорректным выбором диаметра трубопровода, который предполагается использовать для перекачки 16 млн. т нефти в год.