8.3.2. Образование волн давления при параллельной схеме соединения насосов на станции

Расчетная зависимость для Р в данном случае может быть получена на основе логических построений, базирующихся на известном выражении (8.36) и уравнении материального баланса для НС (8.37)

; (8.36)

, (8.37)

где D₂ и D₂ - диаметры рабочих колес подобных центробежных насосов, м;

Q и Q' - подачи рассматриваемых подобных насосов, м³/с;

Q_НС - подача насосной станции, м³/с;

Q₁ - подача отдельного t-того насоса станции, м³/с;

n - количество параллельно работавших насосов на станции.

Из (8.36) и (8.37) с очевидностью следуют выражения (8.38) и (8.39) для расчета диаметра рабочего колеса эквивалентного насоса и момента инерции ротора эквивалентного насосно-силового агрегата J_Э

; (8.38)

, (8.39)

где D₂ - диаметр рабочего колеса одного из рассматриваемых насосов, м;

Q - производительность насоса с рабочим колесом диаметром D₂, м²/с;

Q_ЭО - производительность эквивалентного насоса (до его отключения), м³/с.

В общем случае Р на входе НС определяется зависимостью (8.13), которую для станции с параллельным соединением насосов можно записать следующим образом:

, (8.40)

где Q₃ - производительность отключающихся агрегатов станции, которые в дальнейших рассуждениях заменяются одним эквивалентным им агрегатом с D_Э и J_Э, рассчитываемым по (8.38) и (8.39), м³/с:

Q_о - производительность оставшихся в работе насосов, м³/с;

Q_НС - исходная производительность всей НС до отключения

на ней части агрегатов, м³/с.

Поделим в (8.40) числитель и знаменатель дроби под корнем на Q_ЭО - производительность эквивалентного агрегата до его отключения. После алгебраических преобразований получим

. (8.41)

На основе (8.23) отношение Q_Э./Q_ЭО можно представить следующим образом:

, (8.42)

где А_Э, _Э и х_Э - параметры, определяемые для эквивалентного агрегата по зависимостям (8.21), где вместо D₂ и J_a используются значения D_Э и J_Э из (8.38) и (8.39).

С учетом (8.42) выражение (8.41) после простейших преобразований примет вид

. (8.43)

Формула (8.43), полученная [I], позволяет находить Р на входе НС с параллельным соединением насосов при всех возможных, вариантах отключения станций - при полной остановке НС и при отключении на станциях только части насосов.

При необходимости аналогичное выражение может быть получено и для случая многониточных коммуникаций на входе НС. Для этого вместо (8.13) в предыдущих действиях необходимо использовать (8.14).

8.3.3. Общий случай образования волн давления на входе насосных станций

Рассмотренные случаи образования волн давления на входе отключающихся станций является частными. Наиболее общему случаю соответствует смешанная параллельно-последовательная схема соединения насосов и многониточные коммуникации на входе НС.

Зависимость, отвечавшая общему случаю расчета Р, может быть получена на основе формул (8.35), (8.43) и (8.14), Для этого станция со смешанным соединением насосов представим состоящей из параллельных групп насосов, в каждой из которых находится несколько последовательно соединенных насосных агрегатов.

Изменение Р на входе каждой группы насосов при полном или частичном отключении находящихся в них насосов описывается формулой (8.35) (при однониточном варианте коммуникаций НС), а изменение Р на входе всей станции - (8.43), С учетом этого окончательная зависимость для Р будет иметь вид (8.44), соответствующий многониточному варианту коммуникаций НС

, (8.44)

где С_m - скорость звука в многониточных коммуникациях НС, м/с;

С_m = С₁  

F₁ - площадь живого сечения одной из ниток коммуникаций,

принятой условно за основную, м²;

Н_ЭО - суммарный напор всех отключаемых в группе насосов,

каким они располагали до их отключения, м;

N_ЭО - напор одной группы насосов (напор НС) в исходном

режиме работы станции, м;

Q_НС - производительность НС до отключения на ней части

или всех насосов, м³/c;

Q_о - суммарная производительность оставшихся в работе

групп насосов, м³ /с;

Q_ЭО - суммарная производительность всех отключаемых полностью или частично (отключается часть насосов в группе) групп насосов в исходном режиме работы станции, м³/с;

А_Э, _Э и х_Э - параметры, определяемые для эквивалентного агрегата по зависимостям (8.21), где вместо D₂ и J_a используются значения D_Э и J_Э из формул

;

;

Q и Н - подача (м³/с) и напор (м) одного из отключаемых насосов с рабочим колесом диаметром D₂;

 - расшифровка  и входящих в нее величин дана при раскрытии обозначений в выражении (8.14).

При выполнении проектных и эксплуатационных расчетов нередко встречаются ситуации, когда отсутствует достаточно полный объем исходной информации. Наиболее часто это касается производительности НС и отдельных ее агрегатов, иногда - соответствующих напоров. Выполнение расчетов в таких случаях существенно затрудняется и фактически становится невозможным.

Выход из создавшегося положения при расчете Р может быть найден с помощью следующих предпосылок.

НС магистральных нефтепроводов в подавляющем большинстве случаев оснащаются одинаковыми насосами, различающимися между собой главным образом диаметром рабочих колес. Но и это отличие насосов не носит существенный характер, так как в работе, как правило, одновременно находятся насосы с близкими значениями диаметров колес.

На этом основании с достаточной для практики точностью можно считать, что все находящиеся в работе насосы одинаковы и наблюдаются следующие соотношения:

, (8.45)

где К - количество отключаемых насосов в группе агрегатов;

m - общее количество насосов в группе;

N - количество групп насосов, остающихся в работе после отключения части из них;

М - общее количество первоначально работающих групп насосов на НС;

n - количество отключаемых полностью или частично

(отключается часть насосов в группе) групп насосов,

С учетом (8.45) формула (8.44), после вынесения в правой части ее величины Q_НС, а затем М за фигурные скобки, приобретет следующую запись [25]:

(8.46)

Окончательные зависимости (8.44) и (8.46) для расчета повышения давления Р на входе отключающихся станций дают возможность находить Р для всех вариантов соединения насосов на НС и для различных вариантов коммуникаций на входе станций. Кроме того, с помощью данных зависимостей можно определять Р практически для всех встречающихся вариантов отключения работающих агрегатов.

Отмеченные особенности полученных выражений позволяют использовать их для анализа условий образования Р или волн давления на входе станций при их отключении и по результатам анализа разработать конкретные технические и организационные решения для снижения интенсивности волн давления.