2.2.4 Регулювання зменшенням частоти обертання ротора насоса

Відомі два технічні варіанти регулювання частоти обертання ротора насосів:

• зміна частоти обертання вала приводного двигуна;

• зміна частоти обертання вала насоса.

При першому варіанті для привода насоса можна було б використати газові турбіни або двигуни внутрішнього згоряння, що забезпечують зміну частоти обертання у широкому діапазоні. Однак такий вид привода насосів не знайшов широкого застосування на магістральних трубопроводах.

Для кожного насоса існує така частота обертання, при якій в оптимальному режимі ККД має максимальне значення.

Математична модель напірної характеристики насоса, який працює при зміненій частоті обертання, може бути одержана за формулами

, (2.25)

, (2.26)

, (2.27)

де – коефіцієнти математичної моделі напірної характеристики магістрального насоса при частоті обертання .

При реалізації режиму перекачування з фіксованою витратою рідини за відомим необхідним напором насоса , знайденим за формулою (2.11), із рівняння (2.15)

визначаємо необхідне значення коефіцієнта

. (2.28)

Із виразу (2.26) визначається необхідна частота обертання вала насоса враховуючи, що для магістральних насосів НМ 2500-230 зі змінним ротором 0,5 об/хв

. (2.29)

Обчислюємо потужність насосів, що витрачена на перекачування рідини із заданою витратою при регулюванні режиму роботи зміною частоти обертання роторів магістральних насосів

. (2.30)

При цьому вважаємо, що зміна частоти обертання проводиться у таких межах, що не спричинює помітного зменшення ККД магістральних насосів.

При зменшенні частоти обертання вала насоса напірна характеристика опускається вниз, при цьому коефіцієнти відповідної математичної моделі змінюються.

м, с²/м⁵.

Визначаємо необхідну частоту обертання вала магістрального насоса

об/хв.

Обчислюємо потужність насосів, яка витрачена на перекачування нафти із заданою витратою при регулюванні режиму роботи системи зміною частоти обертання роторів магістральних насосів

кВт.

Провівши розрахунки різних способів регулювання режимів роботи системи ГНПС - прилегла ділянка трубопроводу, ми можемо проаналізувати, який метод зміни режиму роботи даної системи є найбільш ефективним і економічно вигідним. Одержані результати оформляємо у вигляді таблиці 2.1

Таблиця 2.1 – Порівняння різних способів регулювання з метою забезпечення у системі витрати нафти 1250 м³/год

Спосіб регулювання	Параметр, який регулюється, його значення	Витрати потужності насосів ГНПС, кВт
Дроселювання	Напір, що дроселюється, становить, Н= 29 м	869
Байпасування	Витрата у байпасі становить Q=1407 м3/год	1339
Обрізування робочого колеса магістрального насоса	Ступінь обрізування становить %	804
Зменшення частоти обертання ротора насоса	Частота обертів повинна становити 2817 об/хв	693

Аналіз даних таблиці 2.1 показує, що для конкретного випадку, який розглядався, за вибраним критерієм мінімальних енерговитрат оптимальним є спосіб регулювання режиму роботи зменшенням частоти обертання ротора магістрального насоса. Однак даний оптимізаційний розрахунок не враховує значних витрат на оснащення насосних агрегатів технічними пристроями для регулювання частоти обертів.