2. Подбор основного оборудования гнпс

Подбор основного оборудования проводится по характеристике перекачиваемой жидкости (расчетной вязкости, температуре и давлению насыщенных паров), а также по требуемой подаче и напору станции. Основным оборудованием станции являются насосы и приводящие их двигатели.

2.1.1 Подбор насосов

На магистральных нефтепроводах с температурой перекачиваемой нефти ниже 80 ºС и вязкостью ниже 3 Ст, используют ся центробежные насосы.

Среди центробежных магистральных насосов в настоящее время наиболее используемыми являются насосы серии НМ, совместно с ними, для создания необходимого подпора используются насосы НПВ (насос подпорный вертикальный).

Основные насосы НПС соединяются последовательно, а значит подбор насосов производится подаче. Подача насосов должна равняться требуемой подаче станции. Подпорные насосы соединяются параллельно, так как от них не требуются большие напоры, следовательно, при работе двух и более насосов их напоры останутся теми же, а подачи будут складываться.

На основании этих условий, и, зная производительности станции Q и Q _max рассмотрим возможные варианты насосов:

а) насос НМ 5000-210 с D=405 мм.

б) насос НМ 5000-210, с D=450 мм.

По характеристикам насосов (Приложение 1) определим их параметры при Q_max≈4501 м³/ч.

а) НМ 5000-210 с D=405 мм.

H = 163 м, Δh_доп = 41 м, η = 86 %

б) НМ 5000-210 с D=450 мм.

H = 221 м, Δh_доп = 36 м, η = 88 %

Определим количество насосов, требуемых для ОНС, для всех вариантов.

где Н_Н –­ напор одного насоса, м.

Количество насосов округляется, обычно, в большую сторону.

а)

б)

Учитывая все уже имеющиеся данные по насосам выбираем насос НМ 5000-210 с D=405 мм. при более высоком КПД, H = 163 м, Δh_доп = 41 м, η = 86 %.

При n₀=1,66, округляем в большую сторону. n₀=2.

Подача подпорного насоса должна равняться подаче выбранного основного насоса, при невозможности подбора нужного насоса допускается принимать насос на подачу меньшую подачи основного насоса и предусмотреть параллельное соединение насосов на подпорной НС.

По характеристикам подпорных насосов нам подходит только насос НПВ5000 –120, D=640, при Q_max=4501 м³/ч, напор H = 125 м, кавитационный запасом Δh_доп = 5,6 м, η = 85 %.

2.1.2 Подрезка рабочих колес насосов

Для обеспечения потребного напора станции Н_НПС необходимо определить требуемый напор одного насоса:

Так как количество насосов на станции было округлено в большую сторону, то необходима подрезка рабочих колес насосов. Подрезку считаем по формуле формуле [7, стр. 94]:

где: D - диаметр рабочего колеса после обрезки;

D₀ - первоначальный диаметр рабочего колеса;

H_тр - требуемый напор;

Q_тр – необходимая нам производительность;

«a» и «b» - эмпирические коэффициенты, определяются по формуле:

где: Q₁; Q₂ – производительности, взятые с Q – H характеристики насоса в пределах его рабочей зоны;

H₁; H₂ – соответственно напоры при этих производительностях.

Посчитаем подрезку рабочих колес при максимальной производительности:

Для этого снимем с характеристики насоса значения напоров при разных производительностях входящих в рабочую зону насоса.

При Q₁ = 4500 м³/ч Н₁ = 170 м

Q₂ = 5800 м³/ч Н₂ = 140 м

(мм)

Подрезка рабочих колес составит 9,0%, что меньше допустимых на стадии проектирования 10%.

2.2 ПЕРЕСЧЕТ ХАРАКТЕРИСИК НАСОСОВ С ВОДЫ НА НЕФТЬ

При перекачке вязких жидкостей напор и подача на режиме максимального к.п.д. меньше, чем при работе на воде, так как увеличиваются потери на трение, а мощность возрастает главным образом из-за увеличения дисковых потерь. На основании чисто теоретических заключений невозможно определить характеристику насоса, перекачивающего вязкий нефтепродукт, даже если известна его характеристика при работе на воде.

Характеристику насоса, перекачивающего вязкие нефтепродукты, строят путем пересчета характеристик, построенных для воды, с учетом поправочных коэффициентов.

Значения поправочных коэффициентов k_Q, k_H, k_η определяют либо по графикам, либо по таблицам, путем интерполяции .

Число Рейнольдса, необходимое для определения поправочных коэффициентов, вычисляют по формуле:

где Re - число Рейнольдса;

Q_ном ــ оптимальная подача насоса, м³/с;

ν_t ــ кинематическая вязкость жидкости при температуре перекачки, (м²/с);

D - наружный диаметр рабочего колеса, D=0,372 м;

b₂ - ширина лопатки рабочего колеса на наружном диаметре, b₂=0,043 м;

ψ - коэффициент сжатия сечения каналов лопатки на выходе (ψ= 0,9÷0,95).

Произведем пересчет характеристик для основного насоса:

При Re > 5·10⁴ коэффициенты k_Q, k_H и k_η мало отличается от единицы [7, таблица 2.18], т.е. увеличение гидравлических потерь при пересчете с воды на нефть незначительно. Следовательно, не требуется пересчет характеристик для Q, H и η, а следовательно и для N, так как они не изменится.

Характеристика ∆h_доп.н - Q пересчитывается по формуле:

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

∆h_доп - допустимый кавитационный запас для воды, м;

∆H^кр_t ــ термодинамическая поправка, м;

∆h_ν ــ вязкостная поправка, м.

где P_S - давление насыщенных паров жидкости при максимальной температуре перекачки, МПа;

ρ - плотность жидкости при максимальной температуре перекачки, т/м³.

где Re - число Рейнольдса во входном патрубке насоса;

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

g ــ ускорение свободного падения, м/с².

Согласно расчетам (см. раздел 1 данной курсовой работы) ρ=864,951 кг/м³. Р_s=0,044 МПа, D_вх=0,700 м – диаметр входного патрубка насоса.

по характеристике насоса

Пересчет выполняем для трех – четырех подач из рабочей зоны характеристик насосов. Полученные данные сводим в таблицу.

Таблица 1.

Q, м3/ч	υвх, м/с	Re	∆hдоп, м	, м	, м	∆hдоп.н, м
4200	3,04	31734	38	0,42	0.338	38,08
4700	3,41	35531	42	0,49	0.338	42,15
5300	3,82	39871	45	0,57	0.338	45,23

Произведем пересчет характеристик для подпорного насоса:

В нашем случае k_Q=k_H =k_η = 1

Следовательно, не требуется пересчет характеристик для Q, H η и N, так как она не изменится.

Произведем пересчет характеристики ∆h_доп.н - Q. Согласно расчетам (см. раздел 1 данной курсовой работы) ρ=864,951 кг/м³. Р_s=0,044 МПа, D_вх=0,700 м – диаметр входного патрубка насоса.

Так как D_вх подпорного насоса равно D_вх основного насоса, то Re_вх, ν_вх, ΔH^кр_t^, Δh_ν подпорного насоса соответсвенно равны:

_,

_,

_,

_,

по характеристике насоса

Пересчет выполняем для трех – четырех подач из рабочей зоны характеристик насосов. Полученные данные сводим в таблицу.

Таблица 2.

Q, м3/ч	υвх, м/с	Re	∆hдоп, м	, м	, м	∆hдоп.н, м
4200	3,04	31734	5,3	0,42	0,338	5,38
4700	3,41	35531	5,7	0,49	0,338	5,86
5300	3,82	39871	5,9	0,57	0,338	6,13

2.3 ПОДБОР ПРИВОДЯЩИХ НАСОСЫ ДВИГАТЕЛЕЙ

Подбор двигателей для привода насосов проводится по мощности и частоте вращения вала насоса n_H и двигателя n_Д на основе технических характеристик двигателей. Мощность определим по формуле:

где N –­ требуемая мощность двигателя, Вт

k_з –­ коэффициент запаса = 1,1;

ρ –­ плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³;

Q_max –­ максимально возможная производительность, м³/ч;

Н –­ напор при максимальной производительности Q_max, м;

η –­ КПД при максимальной производительности Q_max;

η_д –­ КПД двигателя (для электродвигателей равен 0,95).

Для основного насоса частота вращения вала равна 3000 об/мин, требуемая мощность равна:

С учетом всего вышеперечисленного для привода основного насоса выбираем двигатель СТДП-2500-2 с мощностью 2,5 МВт, частотой вращения 3000 об/мин.

Для подпорного насоса частота вращения вала равна 1500 об/мин, требуемая мощность равна:

Для привода подпорного насоса выбираем двигатель ВАОВ-2000-4У2 с мощностью 2,00 МВт, частотой вращения 1500 об /мин.