Классификация трубопроводов
Трубопроводный транспорт эффективен на любых расстояниях. Он используется преимущественно для газообразных и жидких грузов. По трубопроводам транспортируется более 2/3 добываемого топлива, около 95% сырой нефти, весь природный газ. Характерной особенностью работы трубопроводного транспорта является непрерывность транспортного процесса.
К основным технико-экономическим особенностям и преимуществам трубопроводного транспорта относят: возможность повсеместной прокладки трубопроводов; массовость размеров перекачки; самую низкую себестоимость транспортировки (если принять среднюю себестоимость перевозок на транспорте за 100%, то на трубопроводном транспорте она составит 30%, на железнодорожном — 80%, на автомобильном — 1600%); полную герметизацию, что дает абсолютную сохранность качества и количества грузов; полную автоматизацию операций по наливу, сливу и перекачке; меньшие капитальные первоначальные вложения; независимость от климатических условий, а также отсутствие отрицательного воздействия на окружающую среду при соответствующей изоляции и малочисленность обслуживающего персонала. Основной недостаток — узкая специализация по видам грузов.
По своему назначению трубопроводы можно разделить на:
промысловые — соединяют скважины с различными объектами и установками подготовки нефти или газа на промыслах;
магистральные — предназначены для транспортировки товарной нефти и нефтепродуктов (в том числе стабильного конденсата и бензина) из районов их добычи (от промыслов) производства или хранения до мест потребления (нефтебаз, перевалочных баз, пунктов налива в цистерны, нефтеналивных терминалов, отдельных промышленных предприятий и НПЗ). Характеризуются высокой пропускной способностью, диаметром трубопровода от 219 до 1420 мм и избыточным давлением от 1,2 до 11МПа;
технологические — предназначены для транспортировки в пределах промышленного предприятия или группы этих предприятий различных веществ (сырья, полуфабрикатов, реагентов, а также промежуточных или конечных продуктов, полученных или используемых в технологическом процессе и др.), необходимых для ведения технологического процесса или эксплуатации оборудования.
Центробежные насосы являются одной из самых распространенных разновидностей динамических гидравлических машин. Они широко применяются: в системах водоснабжения, водоотведения, в теплоэнергетике, в химической промышленности, в атомной промышленности, в авиационной и ракетной технике и др.
Рис. 1 Принципиальная схема центробежного насоса: 1 - рабочая камера; 2 - рабочее колесо; 3 - направляющий аппарат; 4 - вал; 5 - лопатка рабочего колеса; 6 - лопатка направляющего аппарата; 7 - нагнетательный патрубок; 8 - подшипник; 9 - корпус насоса (опорная стойка); 10 - гидравлическое торцовое уплотнение вала (сальник); 11 - всасывающий патрубок.
На рабочем колесе имеются лопатки (лопасти), которые имеют сложную форму. Жидкость подходит к рабочему колесу вдоль оси его вращения, затем направляется в межлопаточный канал и попадает в отвод. Отвод предназначен для сбора жидкости, выходящей из рабочего колеса, и преобразования кинетической энергии потока жидкости в потенциальную энергию, в частности в энергию давления. Указанное выше преобразование энергии должно происходить с минимальными гидравлическими потерями, что достигается специальной формой отвода.
Корпус насоса предназначен для соединения всех элементов насоса в энергетическую гидравлическую машину. Лопастный насос осуществляет преобразование энергий за счет динамического взаимодействия между потоком жидкой среды и лопастями вращающегося рабочего колеса, которое является их рабочим органом. При вращении рабочего колеса жидкая среда, находящаяся в межлопаточном канале, далее в напорный трубопровод. Принцип действия центробежных насосов
Самыми популярными насосами, которые используют во всех отраслях техники, в том числе и в системах водоснабжения и канализации, являются центробежные насосы.
С чего собственно состоят центробежные насосы? И каков их принцип работы? Попробуем, как можно подробней вам объяснить. Внутри корпуса насоса, который имеет, как правило, спиральную форму, на валу жестко закреплено рабочее колесо. Оно, как правило, состоит из заднего и переднего дисков, между которыми установлены лопасти. Они отогнуты от радиального направления в противоположную сторону, направления вращения рабочего колеса. С помощью патрубков корпус насоса соединяется с всасывающим и напорным трубопроводами.
Если корпусе полностью, под завязку, наполнен жидкостью при всасывающем трубопроводе, то это приведёт к вращению рабочего колеса. И жидкость, которая находится в каналах рабочего колеса (между его лопастями), под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии. Это приведёт к тому, что в центральной части колеса создастся разрежение, а на периферии повысится давление. А если вдруг повысится давление, то жидкость из насоса начнёт поступать в напорный трубопровод, а через него под действием разрежения жидкость одновременно начнёт поступать в насос. Таким образом, происходит непрерывная подача жидкости центробежным насосом.
Центробежные насосы бывают не только одноступенчатыми (с одним рабочим колесом), но и многоступенчатыми (с несколькими рабочими колесами). При этом принцип их действия во всех случаях остается таким же, как и всегда. Жидкость будет перемещаться под действием центробежной силы, которая развивается за счёт вращающегося рабочего колеса. Вот такой принцип центробежных насосов
Центробежные насосы находят свое применение в петрохимических (рафинирование) и химических установках, в перерабатывающей промышленности, в производстве продуктов питания, в системах очистки отработавшего воздуха и сточных вод. Насосы обеспечивают довольно высокую производительность при малой и средней высоте подачи. Обычно их параметры отвечают задачам и требованиям большинства химических установок. Центробежные насосы способны максимально быстро заполнить или опорожнить емкости, перекачать потоки сточных вод.
Конструктивное многообразие центробежных насосов позволяет практически всегда подобрать тот вариант исполнения, который больше всего соответствует поставленной задаче по транспортировке жидкости. В числе прочих преимуществ, центробежные насосы довольно компактны, просты в сборке и не имеют в конструкции элементов, совершающих возвратно-поступательное движение. Благодаря последней особенности они не имеют критических мест износа в отличие от мембранных или поршневых насосов.
Отсутствие узких мест, подобных отверстиям в клапанах поршневых насосов, позволяет применять центробежные насосы для перекачки вязких жидкостей и жидких сред с примесями твердых материалов (жидких шламов и суспензий). Хорошая стандартизация и большое количество типоразмеров обеспечивает наличие стандартных запчастей и оптимальную стоимость изготовления. По приведенным выше причинам центробежные насосы считаются наиболее оптимальными в плане затрат на приобретение, техническое обслуживание и эксплуатацию.
Характеристики центробежного насоса |
|
Характеристиками насоса называют зависимости между основными рабочими параметрами, а именно: между напором и подачей, потребляемой мощностью и подачей, КПД и подачей, допустимым вакуумом и подачей. Знание основных характеристик позволяет более рационально использовать насосы на различных режимах. Зависимость между напором и подачей насоса называют напорной характеристикой. Теоретическую напорную характеристику выводят из уравнения Эйлера
При
постоянном числе оборотов рабочего
колеса она представляет собой прямую
линию в координатах
|
.
(см.
рис. 2.4).
Графическая зависимость основных технических показателей (напора, мощности, КПД, допустимой высоты всасывания) от подачи при постоянных значениях частоты вращения рабочего колеса, вязкости и плотности жидкости на входе в насос называется характеристикой насоса. Характеристика зависит от типа насоса, его конструкции и соотношения размеров его основных узлов и деталей. Различают теоретические и экспериментальные характеристики насосов. Теоретические характеристики получают, пользуясь основными уравнениями центробежного насоса, в которые вводят поправки на реальные условия его работы. На работу насоса влияет большое число факторов, которые трудно, а иногда и невозможно учесть, поэтому теоретические характеристики насоса неточны и ими практически не пользуются. Истинные зависимости между параметрами работы центробежного насоса определяют экспериментально, в результате заводских (стендовых) испытаний насоса или его модели. Насосы испытывают на заводских испытательных станциях.