17. Характеристики основных и подпорных насосов нпс.
Характеристикой насоса называется графическая зависимость основных параметров насоса (напора, мощности, к.п.д., допустимого кавитационного запаса или высоты всасывания от подачи).
Центробежные насосы, к которым относятся агрегаты НМ, НПВ и НМП, могут иметь два вида характеристик – универсальную и комплексную, которая является основной.
Ее получают при стандартных условиях:
1. Частота оборотов ротора насосов постоянна и равна номинальным оборотам насоса;
2. Перекачиваемая жидкость: вода, плотностью 1000кг/м3 и вязкостью 1сСт.
3. Температура воды 20°С.
Кривая Q-H называется напорной характеристикой насоса, показывает зависимость напора развиваемого насосом от подачи насоса. Кривая N-Q – мощностная характеристика насоса. Она показывает зависимость мощности потребляемой насосом от подачи насоса. к.п.д.-Q показывает зависимость кпд насоса от его подачи; Δhдоп-Q показывает зависимость от подачи допустимого кавитационного запаса.
Рекомендуемая заводом-изготовителем область применения насосов по подаче (рабочая зона) отмечена на характеристике в виде обособленного поля. Рабочей зоне отвечают наиболее высокие значения к.п.д. насоса.
Область применения насоса может быть расширена обточкой их рабочих колес. Насосы магистральных нефтепроводов допускается обтачивать не более чем на 10%, т.к. при большем значении обточки рабочих колес наблюдается заметное снижение к.п.д. насосов. Предельно допустимому значению обточки рабочего колеса соответствует нижняя кривая Н-Q из двух приведенных на характеристике. Верхняя отвечает необточенному колесу.
Допустимый кавитационный запас Δhдоп, приводимый на характеристике, есть минимально допустимый избыток удельной энергии перекачиваемой жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидкости, при котором не происходит холодного кипения жидкости в насосе или кавитации.
При решении многих инженерных задач Н-Q характеристики насосов используются в аналитической форме, которую получают путем аппроксимации графической зависимости:
Н=a-bQ2.
На H-Q характеристике в ее рабочей зоне берут две любые точки с координатами Q1, H1 и Q2, H2 соответственно. В результате получают систему уравнений с двумя неизвестными – a и b.
Н1=a-bQ21.
Н2=a-bQ22.
Решение данных уравнений дает зависимости для определения числа значений a и b, которые можно использовать
18. Совместная работа насосов и трубопроводной системы.
Насосы НПС и линейная часть нефтепровода составляют единую гидродинамическую систему. Режим работы такой системы определяется ее рабочей точкой.
Рабочей точкой системы, состоящей из одного или нескольких насосов и трубопроводной сети, называется точка пересечения суммарной H-Q характеристики всех насосов с суммарной H-Q характеристикой сети.
Рабочая точка системы характеризует гидродинамическое единство ее элементов (насосов и трубопроводов). Оно состоит в том, что через насос и трубопровод проходит одно и то же количество жидкости, при этом насос развивает только такой напор, который теряется в трубопроводе
Рабочая точка системы определяет рабочие точки отдельных насосов, входящих в систему. Рабочие точки насосов (их Н и Q координаты) показывают напор и подачу, развиваемые насосами при работе их в данной системе.
Поскольку рабочая точка принадлежит характеристике трубопровода, то её координаты показывают пропускную способность трубопровода и потери напора в нем при работе на него данных насосов с данной Q-Н характеристикой.
Таким образом, координаты рабочей точки системы насосы – трубопроводная сеть показывают как режим работы всей системы, так и каждого его элемента.
На нефтеперекачивающих станциях в общем случае возможны следующие схемы соединения насосов: последовательное, параллельное и смешанное параллельно-последовательное соединение.
1. Последовательное соединение.
1 и 2 – насосы,
3 – трубопроводная сеть.
Допустим, НПС оснащена двумя насосами с характеристиками 1 и 2. Станция работает на трубопровод с характеристикой 3.
Рабочая точка такой сложной системы есть точка пересечения характеристики трубопровода 3 с суммарной характеристикой насосов, т.е. с кривой, являющейся суммой кривых 1 и 2 по напору при равных Q.
НС состоит из насосов 1 и 2, которые соединены последовательно, поэтому производительности насосов равны, и производительность каждого насоса равна производительности НС – Q*. При Q* насос 1 развивает согласно его характеристике напор Н1, а насос 2 – напор Н2. Таким образом, определены режимы работы каждого насоса и соответственно их рабочие точки – m1 и m2.
2. Параллельное соединение.
1 и 2 – насосы с известными характеристиками,
3 – трубопроводная сеть.
Рабочая точка находится как точка пересечения суммарной характеристики насосов с характеристикой трубопроводной сети. При параллельном соединении насосов в самом общем случае производительности у них могут быть разными, напоры же всегда одинаковы, в противном случае насос с большим напором «задавит» насос с меньшим напором, и тот в гидродинамическом смысле уже не будет являться насосом, а станет одним из элементов трубопроводной сети. Следовательно, суммарная характеристика насосов находится графическим сложением подач насосов при одинаковых напорах.
После сложения 1 и 2 получим характеристику 1+2 и рабочую точку системы М (Q*;H*), отражающую режим работы системы. НС и сеть 3 находятся в гидродинамическом единстве, т.е. напор НС строго равен потерям напора в сети 3 и составляет Н*. Поскольку НС образовано параллельно соединенными насосами, то напоры у насосов одинаковы и напор каждого насоса равен напору НС Н*. При напоре Н* насос 1 согласно его характеристике имеет подачу Q1, а насос 2 при этом же напоре Н* подачу Q2. Таким образом, определили режим работы каждого насоса и соответственно рабочие точки насосов – m1 и m2.
3. Смешанное параллельно последовательное соединение.
Решаем задачу аналогично предыдущим.