Учебное пособие 2054

5.2. Построение характеристики нефтяного насоса

Характеристики нефтяного насоса представлены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Справочные данные по насосу НМ 1250-260

Известны следующие исходные данные: t = 3 °C, ТНК = 317 К – температуры нефти и начала ее кипения соответственно; плотность нефти ρ=700 кг/м3, частота вращения вала n=3000 об/мин.

Необходимо построить характеристику насоса при работе на нефти с заданным коэффициентом кинематической вязкости ν.

Вычисляем число Рейнольдса по формуле (3.5):

ReН nD22 3000 4182 58241,3.

60 60 150

Определяем величину переходного числа Рейнольдса по формуле (3.6):

ReП 3,16 105 nS0,305 3,16 105 62 0,305 89744.

Определяем величину граничного числа Рейнольдса по формуле (3.7):

ReГР 0,224 105 nS0,384 0,224 105 620,384 109276.

Т.к. ReН ReП и ReН ReГР , то пересчет характеристики насоса с воды на перекачиваемую нефть необходим.

Для насоса двустороннего всасывания коэффициенты пересчета напора kН , подачи kQ и КПД k определяем по формулам (3.11), (3.12) и (3.13) соот-

ветственно:

kН 1 0,128lg ReП 1 0,128lg89744 0,976,

ReН 58241

kQ kН1,5 0,9761,5 0,964,

40

k 1 lg ReГР 1 0,346lg109276 0,905, ReН 58241

где - поправочный коэффициент, определяемый по формуле (3.14):

1,33nS0,326 1,3362S0,326 0,346.

Зная значения коэффициентов kН ,kQ ,k , рассчитываем значения аппрок-

симационных коэффициентов в формулах (3.1) и (3.3) при работе насоса на высоковязкой нефти через известные коэффициенты при работе насоса на воде (см. табл. 5.1) по формулам (3.15) - (3.19) соответственно:

По известным параметрам работы насоса на воде Н,Q,η, (см. табл. 5.1) и с учетом полученных коэффициентов пересчета kН ,kQ ,k находим параметры

работы насоса на нефти по формулам (3.20) - (3.22) соответственно:

H0 kН H0 0,976 216,4 211,2 м,

Q kQQ 0,964 1250 1205 QНОМ м3/ч,

k 0,905 80 72,4 %.

Задаваясь коэффициентом Лейбензона m = 0,123, определяем границы рабочей зоны насоса по формулам (3.26)-(3.27):

Q1 0,8QНОМ 0,8 1205 964 м3/ч,

41

Q2 1,2QНОМ 1,2 1205 1446 м3/ч.

Определяем эмпирические коэффициенты А,Б, по формулам (3.24), (3.25):

Б 1446 964 0 42,9 10 6 1446 964 1,1 10 4 .

14462 0,123 9642 0,123

A 211,2 0 42,9 10 6 14462 1,1 10 4 14462 0,123 215 м.

Определяем значение напора Н при номинальной подаче QНОМ по форму-

ле (3.23):

ННОМ 215 1,1 10 4 12052 0,123 148,5 м.

Для построения зависимости Н=f(Q), задаемся дополнительными значе-

тыре раза при значениях подачи: Q0, Q1, Q2, Q3:

Н0 215 1,1 10 4 813,42 0,123 183,08 м.

Н1 215 1,1 10 4 9642 0,123 171,1 м.

Н2 215 1,1 10 4 14462 0,123 121 м.

Н3 215 1,1 10 4 1566,52 0,123 105,8 м.

Врезультате получим пять значений напоров при соответствующих подачах, представленных в табл. 5.2.

ставленная на рис. 5.1.

42

Используя формулу (3.3), определяем пять значений КПД η при соответствующих Q, полученные значения заносим в табл. 5.3, и строим зависимость

η=f(Q).

Значения КПД η при соответствующих Q:

0 0,08715 13,4 10 4 813,4 67,78 10 8 813,42 0,729,

1 0,08715 13,4 10 4 964 67,78 10 8 9642 0,749,

0,08715 13,4 10 4 1205 67,78 10 8 12052 0,718,

НОМ

2 0,08715 13,4 10 4 1446 67,78 10 8 14462 0,608,

3 0,08715 13,4 10 4 1566,5 67,78 10 8 1566,52 0,523.

Полученные значения заносим в табл. 5.3.

Таблица 5.3.

Значения функции Н=f(Q)

На рис. 5.2 представлена графическая зависимость КПД η от подачи Q.

43

Находим скорость жидкости во всасывающем патрубке насоса ВХ , м/с, по формуле (3.29):

Для нефти давление насыщенных паров находим по формуле (3.30):

Находим значение числа Рейнольдса на входе в насос по формуле (3.32):

Определяем значение коэффициента сопротивления на входе в насос ВХ по формуле (3.33):

ВХ 16 13,1 lgRe 2,75 0,354 16 13,1 lg8048,4 2,75 0,354 2,21.

44

Определяем поправки на температуру и вязкость перекачиваемой жидкости по формуле (3.35) и (3.36) соответственно:

Принимая коэффициент запаса kh =1,1, определяем допустимый кавитационный запас насоса при перекачке нефти по формуле (3.36):

hДОП hДОПв kh ht h 20 1,1 0,778 1,317 20,59 м,

Определяем минимальное давление на входе по формуле (3.28):

hДОП2 0,093 14460,76 23,45м,

hДОП3 0,093 1566,50,76 24,92м.

Полученные значения сводим в табл. 5.4.

Таблица 5.4.

Значения функции hДОП =f(Q)

На рис. 5.3 представлена графическая зависимость hДОП от подачи Q, яв-

ляющаяся характеристикой допустимого кавитационного запаса насоса.

45

Таблица 5.7

Справочные данные по насосу НПВ 1250-60

Определяем подачу подпорного насоса в оптимальном режиме по формуле (3.38):

Находим оптимальный КПД по формуле (3.3):

ОПТ c0 c1Q c2Q2 17,2 10 2 8 10 4 1666,7 24 10 8 1666,72 0,839.

С учетом того, что коэффициент а = 0, находим напор подпорного насоса в оптимальном режиме по формуле (3.1)

HОПТ H0 aQ bQ2 59,9 8,9 10 6 1666,72 31,2 м.

Находим значение напора подпорного насоса при номинальной подаче

1250 м3/ч по формуле (3.1):

H H0 aQ bQ2 59,9 8,9 10 6 12502 46 м.

Принимаем к установке два подпорных насоса, основной и резервный, устанавливаемые параллельно.

5.3. Расчет системы маслоснабжения

Исходными данными являются: плотность масла при температуре 293 К ρ = 875 кг/м3; температуры масла на входе t1М =25 ºС и выходе t2М =65 ºС из подшипников, ºС; мощность двигателя NДВ=1250 кВт; КПД подшипников ηП = 0,99. Рассчитать систему маслоснабжения.

Определяем энтальпию масла до и после подшипников при известных температурах t1М и t2М по формуле (4.1) и (4.2):

48

Принимая количество работающих насосных агрегатов nА = 4, необходимый расход масла находим из уравнения теплового баланса по формуле (4.3):

Определяем подачу маслонасоса по формуле (4.4):

QМ 3600GМ 3600 0,636 2,62 м3/ч.

875

По полученному значению подачи маслонасоса QМ и с учетом допустимого давления в маслосистеме (не более 0,4 МПа) по рис. П.4 выбираем тип насоса и из табл. П.4, выписываем тип насосного агрегата и заносим его характеристики в табл. 5.8.

К установке принимаем два насоса, один из которых резервный.

Находим массовый расход масла в системе с учетом принятого насоса по формуле (4.10):

Количество тепла, которое необходимо отвести от масла, находим по фор-

муле (4.11):

Q G i2М i1М 0,972 124,85 46,21 76,46 кВт.

Принимая давление воздуха, идущего в систему охлаждения, равным нормальному атмосферному (101325 Па) находим плотность по формуле (4.12)

49