13. Cовместная работа насосов и трубопроводов в сложных системах.

Простейшие гидравлические системы подобные выше рассмотренной, состоящей из одного насоса и одного трубопровода на практике почти не встречается. Более характерны, особенно в нефтяной отрасли, сложные системы, образованные сетью трубопроводов и целым рядом насосов, различным образом рассредоточенных в трубопроводной сети. К таким системам относятся системы, поддерживающие пластовое давление на нефтяных промыслах, системы сбора и транспорта нефти на нефтеносных месторождениях, магистральные нефтепроводы и нефтепродуктопроводы, технологические системы нефтебаз.

В сложных системах насосы между собой могут соединятся по одной из следующих схем:

• последовательно;

• параллельно;

• смешанно по последовательно-параллельной схеме.

Трубопроводы, образующие трубопроводную сеть, на которую работают насосы, также имеют между собой выше перечисленные схемы соединения.

Рабочая точка сложной системы, определяющая режим работы всей системы в целом, находится в общих чертах так же, как и рабочая точка простейшей системы. Однако, для сложных систем имеют место свои особенности. Они состоят в том, что рабочая точка сложной системы есть точка пересечения суммарной Н-Q характеристики всех насосов системы с суммарной Н-Q характеристикой трубопроводов системы. При этом рабочие точки отдельных насосов, как правило, не совпадают между собой и никогда не совпадают с рабочей точкой системы.

Рассмотрим подробнее каждый из выше изложенных случаев нахождения рабочей точки системы в целом и рабочей точки каждого насоса в отдельности.

Решение данной задачи имеет большое практическое значение. При проектировании насосных станций рабочая точка системы определяет правильный подбор насосов и последующую экономичность НС и всей проектируемой системы. В ходе эксплуатации НС знание местоположения рабочей точки системы и рабочих точек отдельных насосов необходимо для выявления степени экономичности работы системы и для решения целого ряда технологических задач, которые всегда связаны с вопросами надежности и экономичности функционирования сложных систем трубопроводного транспорта.

13.1. Последовательное соединение насосов в сложных системах.

Допустим, имеем гидравлическую систему состоящую из двух последовательно соединенных насосов 1 и 2 (рис.13.1) и трубопроводной сети 3, суммарная характеристика которой представлена кривой 3.

Требуется найти режим работы всей системы и режим работы каждого насоса в отдельности, то есть производительность и напоры системы и насосов или, что то же самое, рабочие точки системы и насосов.

Для решения поставленной задачи первоначально необходимо найти рабочую точку системы.

Согласно выше отмеченному, она есть точка пересечения суммарной Н-Q характеристикой насосов с суммарной Н-Q характеристикой всех трубопроводов системы. Последняя, по условию поставленной задачи, известна. Остается найти суммарную характеристику насосов.

Нахождение суммарной характеристики двух последовательно соединенных насосов, по сути, есть нахождение характеристики НС, образованной данными насосами или определение итоговой производительности и напора насосов НС.

П оскольку насосы соединены последовательно, то очевидно, что производительности у них одинаковые и итоговая подача их равна подаче каждого насоса. Последовательная схема соединения насосов говорит о том, что итоговый напор насосов будет складываться из напоров отдельных насосов.

В

Рис.13.1 Последовательные соединения насосов

в сложных системах

се отмеченное позволяет заметить, что суммарная Н-Q характеристика последовательно соединенных насосов должна находится графическим сложением исходных характеристик насосов по напору Н при одинаковых подачах Q.

После выполнения таких действий получим на рис.13.1 суммарную характеристику насосов (1+2), которая пересекает суммарную характеристику трубопроводной сети 3 в точке М. Точка М, в соответствии с определенным положением рабочей точки сложной системы, является рабочей точкой рассматриваемой системы. Ее координаты показывают производительность системы Q* и действующий в системе напор Н*, то есть раскрывает режим работы системы.

Для нахождения режима работы каждого насоса в отдельности обратимся к схеме системы (рис.13.1.а) и рассмотрим ее укрупнено.

При укрупненном взгляде на систему ее можно представить как состоящую из двух элементов – НС и трубопроводной сети 3. Эти элементы соединены последовательно и, как об этом говорилось ранее, находится в гидродинамическом единстве, которая, в частности, выражается в равенстве производительности НС и сети. Из рис.13.1 следует, что сеть при работе на нее НС пропускает через себя жидкость в количестве Q*, значит и производительность НС равна Q*.

Обратимся теперь сугубо к НС. Она состоит из последовательно соединенных насосов. Это означает, что производительность каждого насоса равна производительности НС и составляет Q*. При производительности Q* насос 1 согласно его характеристике развивает напор Н₁, а насос 2 согласно его характеристике, - напор Н₂. Таким образом, определены и режимы работы насосов 1 и 2. Рабочими точками данных насосов естественно будут точки М₁ и М₁ соответственно.

Как и говорилось об этом ранее, рабочие точки насосов не совпадают друг с другом и не совпадают с рабочей точкой системы.

При правильном подборе насосов каждый насосный агрегат НС, 1 и 2, при его рабочей производительности Q* должен иметь максимальное или близкое к нему значение к.п.д. (см. рис.13.1), а Q* должно обязательно находится в рабочей зоне насосов.

Эксплуатация насосов НС будет долговременной надежной и экономичной, если выше отмеченные условия будут выполняться и в ходе эксплуатации НС.