14.2. Условие бескавитационной работы центробежных насосов, удаленных от резервуара откачки.

В подобном положении находятся насосы промежуточных перекачивающих станций магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов. Использование для них условия (14.6) и выражения (14.5) теряет всяческий смысл воздействии значительного превосходства по величине параметра h₁ входящего в (14.5) под всеми прочими параметрами, содержащимися в этом выражении. И из-за существенной погрешности расчетного определения, которое может намного превысить найденные значения всех остальных упомянутых параметров.

В таком положении при поиске условия бескавитационной работы насосов целесообразно отправляться не от резервуара откачки, а от насоса. Точнее от точки в проточной части насоса, в которой наблюдается наименьшее давление.

Место положения данной точки, как отмечалось выше, не определено и изменчиво, но достаточно точно известно, что для того, чтобы в насосе не было кавитации, давление в этой точке должно быть не ниже Р_s'.

Измерить давление в точке с наименьшим давлением весьма затруднительно, в том числе из-за неопределенности и изменчивости места положения данной точки. Однако всегда существует измерить давление на входе в насос, то есть в сечении II-II на рис.14.1. обозначим его через P_вх.

Сечение II-II и сечение с точкой наименьшего давления разделяет участок всасывающего тракта насоса, расположенного непосредственно в насосе. На этом участке, согласно предшествующих рассуждений, потери напора могут быть приняты в размере Δh_доп, а потери давления - ρqΔh_доп.

Е

14.7

сли отнять от Р_вх потери давления во входной части насоса (ρqΔh_доп), то можно получить давление в точке с наименьшим давлением в насосе. Обозначим его через Р_min и получим:

Д

14.8

ля предкавитационного состояния насоса Р_min=Р_s. Подставим это значение Р_min в (14.7) и решим данное выражение относительно:

Д

14.9

ля предотвращения в насосе кавитации давление на его входе Р_вх должно быть равно или больше правой части зависимости (14.8), то есть:

Выражение (14.9) является условием бескавитационной работы центробежных насосов, записанным в самом общем виде, который отвечает и рассматриваемому случаю и ситуации, когда насос находится в непосредственной близости от резервуара. Для того, чтобы убедится в этом достаточно раскрыть Р_вх.

В самом общем случае Р_вх есть остаточное давление, доходящее до входа в рассматриваемый насос. Оно определяется давлением в подаче всасывающего трубопровода насоса и потерями давления в этом трубопроводе.

Начальное давление в трубопроводе складывается из давления столба жидкости в резервуаре откачки, расположенном в начале трубопровода и давления в резервуаре над уровнем находящейся в нем жидкости.

Д

14.10

авление столба жидкости в резервуаре откачки равно ρqΔZ*, где ΔZ* - разность геодезических отметок уровня жидкости в резервуаре откачки, и оси ротора насоса. Очевидно, что ΔZ* = - ΔZ. Давление над уровнем жидкости в резервуаре откачки равно Р_а. В итоге давление в начале всасывающего трубопровода Р_н составит:

Потери давления во всасывающем трубопроводе складываются из потерь давления по длине трубопровода и на его местных сопротивлениях, которые в соответствии с ранее принятым обозначением в сумме будут равны ρqh, а также из потерь давления затратившихся на привидение жидкости в движение со скоростью V_вх. Величина последнего вида потерь давления составляет ρV_вх²/2.

В

14.11

се потери давления во всасывающем трубопроводе ΔР_т будут равны:

К

14.12

ак отмечено выше давление на входе в насос есть разность Р_н и ΔР_т или с учетом (14.10) и (14.11) получаем:

П

14.13

одставим значение Р_вх из (14.12) в (14.9) и раскроем скобки:

П

14.14

оделим обе части выражения (14.13) на ρq и все члены этого выражения сгруппируем в левой части, кроме ΔZ, которое переносим в правую часть:

П олученные величины в левой части (14.14) есть не что иное как Нs (см. 14.5), то есть мы получили несколько величин путем условия бескавитационной работы насосов (14.6)

Что доказывает универсальность записи условия бескавитационной работы центробежных насосов в виде (14.9). Универсальность выражения (14.9) состоит не только в том, что оно отвечает двум возможным ситуациям, в которых насос может работать – вблизи резервуара или на удалении от него, - но и в том, что это выражение приемлемо и для простой практики (в чем уже убедились) и для условий эксплуатации насосов.

Эксплуатация насосно-силовых агрегатов сопровождается их естественным износом, возникновением всех различных изменений, как со стороны механической части, так и со стороны гидравлической части. В большинстве случаев такие изменения приводят к повышенной вибрации агрегатов, опасной для их дальнейшей эксплуатации. Поэтому, когда у насосно-силового агрегата регистрируется повышенная вибрация, эксплуатационный персонал должен в кратчайшие сроки выяснить возникшую причину вибрации и степень опасности ее для конструкции агрегата.

Наиболее опасными причинами вибрации насосов являются: прогиб валов и роторов насосов, износ подшипников, нарушение центровки валов насоса и двигателя, возникновение дисбаланса ротора насоса. Если вибрация происходит по этим причинам насосно-силовой агрегат необходимо сразу же остановить для предотвращения аварийной ситуации.

Кавитационные явления в насосах также сопровождаются вибрацией насосных агрегатов, при определенных условиях значительной. Однако наиболее серьезно последствия технического характера от вибрации кавитационного происхождения значительно отдалены во времени и не представляют собой серьезной опасности для целостности конструкции насоса. Поэтому вибрация от кавитационных явлений не требует остановки перекачки.

Дифференцировать значение причины повышенной вибрации насосов и тем самым оценить степень опасности вибрации помогает выражение (14.9). Если при появлении повышенной вибрации условия (14.9) не выполняется, то причиной вибрации может быть и кавитация и перечисленные выше механические неисправности. Для внесения в создавшуюся ситуацию ясности одну из групп возможных причин следует исключить из рассмотрения. Причиной механического происхождения исключить достаточно сложно, так как убедится в их наличии или отсутствии можно только после остановки агрегата, а часто только после его разборки. Наиболее удобно это сделать с кавитацией. Для устранения кавитации из возможных причин повышаемой вибрации насосов достаточно добиться (на работающем насосе) выполнения условия (14.9).

Средства, с помощью которых можно получить выполнение условия (14.9), явно следуют из самого этого выражения, и занимаются в увеличении Рвх. В условиях эксплуатации насосов наиболее оперативным способом повышения Рвх является снижение производительности перекачки. В этом случае потери давления в трубопроводе, предшествующем рассматривающему насосу, уменьшаются и остаточное давление, доходящее до насоса, то есть Рвх возрастает. Необходимо подчеркнуть такой способ выведения насоса из кавитации весьма оперативен и действенен, так как при уменьшении производительности перекачки одновременно с увеличением Рвх происходит и уменьшение Δh_доп (см. рис. 12.В), то есть уменьшение правой части (14.9).

Если после устранения в насосе кавитации вибрация насосного агрегата прекращается, значит причиной вибрации была кавитация. Предпринятыми действиями и кавитация, и вибрация устранены, перекачка может продолжаться.

Если же после устранения кавитации повышенная вибрация сохраняется, то причиной ее является неисправности механического происхождения, опасные для конструкции насоса, и перекачивающий агрегат необходимо экстренно выводить из работы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Безус А. А., Перевощиков С.И. Влияние схемы соединения насосов на крутизну "кривой выбега" насосных станций // Нефтяное хозяйство. - М.: Недра, 1990. - N 7. - С.59-61.

2. Безус А.А., Перевощиков С.И. Влияние линейной части нефтепровода на крутизну "кривой выбега" НС //НТИС. Сер. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. - М.: ВНИИОЭНГ, 1992, - N 2. - С.6-8.

3. Безус А.А., Перевощиков С.И. Влияние толщины стенки трубопровода на интенсивность гидроудара в нефтепроводах //Межвузовский сборник научных трудов / Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири. - Тюмень, 1992. С.127-131.

4. Березин В.Л., Бобрицкий Н.В. Сооружение насосных и компрессорных станций: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1985. - 288 с.

5. Гухов А. И. Совместный сбор и транспорт нефти и газа. - М.: Недра, 1973. - 280 с.

6. Гуревич Д.Ф., Шпаков О.Н., Заринский О.Н. Защитно-предохранительные устройства нефтегазового оборудования: Справочное пособие - Л.; Недра, 1991, - 576 с.: ил.

7. Захарченко В. В. Опасная электризация жидкостей в резервуарах и аппаратах и методы борьбы о ней //ЭИ НИИТЭхим. - 1973. - вып.2. - с.1-5.

8. Ибатулов К.А. Гидравлические машины и механизмы в нефтяной промышленности. - М.. Недра. 1972, - 288 с.

9. Каспарьянц К.С., Кузин В.И., Григорян Л. Г. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа. - М.. Недра. 1977. - 254 с.

10. Коршунов Е. С., Едигаров С.Г. Промысловый транспорт нефти и газа. - М.: Недра, 1975. - 296 с

11. Комплектно-блочное строительство объектов нефтяной и газовой промышленности: Справочное пособие / Под ред. Ю.П. Баталина, В.Г. Чирскова, Г.И. Шмаля. - М.: Недра, 1986. 576 с.

12. Мацкин Л.А., Черняк И.Л., Илембитов М.С. Эксплуатация нефтебаз: Изд. 3, перераб. и доп. - М.: Недра, 1975. -392 с.

13. Новоселов В.Ф. Трубопроводный транспорт нефти и газа. Технологический расчет нефтепродуктов: Учебное пособие. Уфа: Изд. Уфимск. нефт. ин-та, 1986. - 93 с.

14. Нормы технологического проектирования объектов сбора, транспорта, подготовки нефти, газа и воды нефтяных месторождений: ВНТП 3-85 /Министерство нефтяной промышленности СССР: Введ. 01.03.86: Взамен ВНТП 3-77, ПТУСП 01-63, СН 433-79.- м., 1985. - 217 с.

15. Нормы технологического проектирования магистральных нефтепроводов: ВНТП 2-86 /Министерство нефтяной промышленности СССР: Введ. 01.07.87: - М. , 1986. - 109с.

16. Перевощиков С.И. Определение допустимого газосодержания при перекачке газонасыщенной нефти //Нефтяное хозяйство. М.: Недра, - 1979. - N 9. - с. 61-64.

17. Перевощиков С.И., Латыпов В.X. Номограмма для определения объемного коэффициента газонасыщенной нефти //Нефтяное хозяйство, - М.: Недра, 1981. - N 4. - с.55-56.

18. Перевощиков С.И. О вязкости газонасыщенных потоков нефти //Нефтепромысловое дело. - М.: ВНИИОЭНГ, 1976. - N 10, -с.17-19.

19. Перевощиков С.И., Безус А.А. Проектирование насосных станций. Приложения к методическим указаниям по курсовому проектированию. - Тюмень: Изд. Тюменск. индуст. ин-та, 1989. - 34 с.

20. Перевощиков С.И. Определение изменения давления в нефтепроводах при неустановившемся течении жидкости //РНТС. Сер. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. - М. : ВНИИОЭНГ, 1981, - N 2. - с. 6-9.

21. Перевощиков С.И. Изменение подачи и давления перекачивавших станций при их отключении //РНТС. Сер. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. - М.: ВНИИОЭНГ, 1981. - N 12. - с.2-4.

22. Перевощиков С.И., Павлов С.А., Жгунов В.А. Влияние отдельных технических факторов на формирование ударной волны на входе НПС при ее отключении /Совершенствование методов бурения, добычи и транспорта нефти и газа в условиях Западной Сибири. - М.: ВИНИТИ. 1989. - 300 с. - Деп. в ПИК ВИНИТИ 17.01.89, ДС 377 -в89, 1989.

23. Перевощиков С.И., Безус А.А. Определение превышения давления в трубопроводе при отключении НС //'Тезисы докладов II Всесоюзной конференции /Нефть и газ Западной Сибири – Тюмень, 1989. - с.88-89.

24. Перевощиков С.И., Безус А.А. К определению "кривой выбега" насосных станций при их отключении //НТС. Научно-производственные достижения нефтяной промышленности новых условиях хозяйствования. Сер. Транспорт нефти, защита от коррозии и охрана окружающей среды. - М.: ВНИИОЭНГ, 1989. Вып. 1. - с. 4-5.

25. Перевощиков С.И., Безус А.А. О настройке системы сглаживания волн давления на НПС нефтепроводов / /Нефтяное хозяйство. М.: АО "Нефтяное хозяйство", Корпорация ЭнФОРС ЭНЕРДЖИ (США, шт. Техас), 1993. - N 11. - с.47-45.

26. Перевощиков С.И. Определение электризации углеводородных жидкостей при их движении по трубопроводам //НТИС. Научно-производственные достижения нефтяной промышленности в новых условиях хозяйствования. Сер. Транспорт нефти, защита от коррозии и охрана окружающей среды. - М.: ВНИИОЭНГ, 1989. -Вып. 3 - с.9-10.

27. Справочник по проектированию магистральных трубопроводов / А.К.Дерцакян, М. Н. Шпотаковский, Б.Г.Волков и др.; Под редакцией А.К.Дерцакяна. - М.: Недра, 1977, - 519 с.

28. Центробежные нефтяные насосы для магистральных трубопроводов /Центр, ин-т НТИ и техн.-экон. исслед. по хим. и нефт. машиностроению (ЦИНТИхимнефтемаш). – Разраб. ЦИНТИхимнефтемаш. - М. , 1981. - 20 с.

29. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры: Учебник для вузов. - М.: Энергия, 1977. - 424 с.

СОДЕРЖАНИЕ