2 Вибір і характеристика основного технологічного обладнання нпс
2.1 Визначення продуктивності нафтопроводу
Добова продуктивність магістрального нафтопроводу визначається за формулою
,
(2.1)
де кn – коефіцієнт перерозподілу потоку, кn=1,07;
М – продуктивність нафтопроводу;
N – розрахункова кількість робочих днів в році,вибирається в залежності від умов проходження траси трубопроводу, його діаметра та довжини, N=354.
Добова продуктивність перекачування
Годинна продуктивність нафтопроводу становить
Секундна продуктивність нафтопроводу становить
2.2 Вибір основного обладнання нпс
За годинною продуктивністю вибираємо марку підпірного та основного насоса таким чином, щоб величина годинної продуктивності попадала в діапазон ефективної роботи насоса.
Відповідно до
годинної продуктивності
та ГОСТ 12124-87 підбираємо
основний та підпірний насоси.
В якості основного насоса вибираємо НМ 2500-230 для якого Qн=2500 м3/год. Визначаємо діапазон ефективної роботи насоса НМ 2500-230
Qрз =(0,8…1,2)Qн, (2.4)
Qрз
=(0,8…1.2)·2500
= 2000…3000
.
В якості підпірного насоса вибираємо насос марки НПВ 2500-80.
Таблиця 2.1 – Технічна характеристика насосів
Позначення типорозміру насоса |
Подача, м3/год |
Напір, м |
Зовнішній діаметр колеса, мм |
Допустимий кавітаційний запас, м |
ККД, % |
НМ 2500-230 |
2500 |
230 |
430 |
35 |
86 |
НПВ 2500-80 |
2500 |
80 |
530 |
3,2 |
83 |
2.3 Математичне моделювання графічних характеристик насосів нпс
По одному трубопроводу часто транспортуються різні види нафти із різними фізичними властивостями. Це у свою чергу призводить до зміни режиму роботи трубопроводу, викликаючи при цьому необхідність швидко і достатньо точно перерахувати такі параметри як напір на виході НПС та продуктивність трубопроводу та загальні втрати напору.
У сучасних умовах це здійснюється за допомогою програмного забезпечення із використанням математичних моделей.
Робоча зона напірної характеристики насосів описується такими моделями
,
(2.5)
,
(2.6)
де h – напір, що створює насос при продуктивності Q;
a, b, с – постійні коефіцієнти, які визначаються за координатами точок, знятих з графічної характеристики насоса;
m – показник режиму руху трубопроводу, m=0,25.
Для характеристики першого виду
,
(2.7)
.
(2.8)
Для характеристики другого виду
,
(2.9)
.
(2.10)
Виберемо дві точки із графічної характеристики основного насоса
Q1=2000 м3/год, h1=250 м,
Q2=2500 м3/год, h2=230 м.
Підставляємо параметри цих точок у формули (2.7) і (2.8)
Математична модель основного насоса за першою характеристикою має вигляд
За формулами (2.9) і (2.10) одержуємо
Математична модель основного насоса за другою характеристикою
(2.12)
(2.14)
Маючи математичні моделі основних насосів розраховуємо напори при інших значеннях продуктивностей. Результати заносимо до таблиці 2.2
Таблиця 2.2 – Залежність напору основного насоса від продуктивності
Продуктивність, м3/с |
Напір за першою моделлю, м |
Напір за другою моделлю, м |
Дійсний напір, м |
|
Годинна |
Секундна |
|||
0 |
0,00 |
285,6 |
291,9 |
284 |
300 |
0,08 |
284,8 |
290,4 |
281 |
600 |
0,17 |
282,4 |
286,8 |
278 |
900 |
0,25 |
278,4 |
281,5 |
273 |
1200 |
0,33 |
272,8 |
274,7 |
270 |
1500 |
0,42 |
265,6 |
266,6 |
265 |
1800 |
0,50 |
256,8 |
257,0 |
256 |
2100 |
0,58 |
246,4 |
246,3 |
246 |
2500 |
0,69 |
230,0 |
230,0 |
230 |
2800 |
0,78 |
215,9 |
216,4 |
214 |
3000 |
0,83 |
205,6 |
206,7 |
204 |
Для підпірного насоса відповідно отримаємо
Q1=2000 м3/год, h1=91 м,
Q2=2500 м3/год, h2=80 м.
За формулами (2.7) і (2.8) знаходимо коефіцієнти математичних моделей
Математична модель підпірного насоса за першою характеристикою
За формулами (2.9) і (2.10) одержуємо
Математична модель підпірного насоса за другою характеристикою
.
(2.14)
Маючи математичні моделі основних насосів розраховуємо напори при інших значеннях продуктивностей. Результати заносимо до таблиці 2.3
Таблиця 2.3 – Залежність напору основного насоса від продуктивності
Продуктивність, м3/с |
Напір за першою моделлю, м |
Напір за другою моделлю, м |
Дійсний напір, м |
|
Годинна |
Секундна |
|||
0 |
0,00 |
110,6 |
114,0 |
98,0 |
300 |
0,08 |
110,1 |
113,2 |
101,5 |
600 |
0,17 |
108,8 |
111,2 |
102,5 |
900 |
0,25 |
106,6 |
108,3 |
102,5 |
1200 |
0,33 |
103,5 |
104,6 |
101,0 |
1500 |
0,42 |
99,6 |
100,1 |
98,5 |
1800 |
0,50 |
94,7 |
94,9 |
94,2 |
2100 |
0,58 |
89,0 |
88,9 |
88,2 |
2500 |
0,69 |
80,0 |
80,0 |
80,0 |
2700 |
0,75 |
74,9 |
75,1 |
75,0 |
3000 |
0,83 |
66,6 |
67,2 |
67,5 |
Для подальших розрахунків знаходимо напори, що створюють основний та підпірний насоси при розрахунковій продуктивності за першою характеристикою
;
За даними таблиці 1.1 та таблиці 1.2 будуємо графічні залежності
(додаток Б, рисунок Б.1 та Б.2).
Як бачимо дані математичні моделі доволі точно відображають залежність напору насоса від продуктивності тільки у робочій зоні. За її межами відбувається досить значне відхилення теоретичних і дійсних значень. Це спостерігається завдяки тому, що для створення математичної моделі використовувались тільки дві точки поблизу робочої зони.