- •Гидравлические машины в нефтегазовом деле
- •131000 «Нефтегазовое дело»
- •Содержание
- •1 Введение
- •2 Общие сведения о насосах
- •2.1 Лопастные насосы. Основные параметры
- •2.2 Классификация лопастных насосов
- •3. Центробежные насосы
- •3.1 Устройство и принцип действия центробежного насоса
- •3.2 Осевое усилие в центробежных насосах и способы уравновешивания
- •3.3 Движение жидкости в каналах рабочего колеса центробежного насоса
- •3.4 Основное уравнение проточных машин
- •3.5 Составляющие части теоретического напора рабочего колеса
- •3.6 Зависимость теоретического напора от подачи насоса
- •3.7 Влияние угла выхода из рабочего колеса на величину и составляющие части теоретического напора
- •3.8 Влияние конечного числа лопаток на величину теоретического напора
- •3.9 Мощность и кпд центробежных насосов
- •3.10 Характеристики центробежного насоса
- •3.11 Основы теории подобия лопастных насосов
- •3.12 Универсальная характеристика центробежного насоса
- •3.13 Кавитация в центробежных насосах
- •3.13.1 Сущность кавитационных явлений
- •3.13.2 Определение критического кавитационного запаса
- •3.13.3 Определение допустимой высоты всасывания насоса
- •3.13.4 Пути повышения кавитационных качеств насоса
- •3.14 Работа центробежного насоса на трубопроводную сеть
- •3.15 Устойчивость работы центробежного насоса
- •3.16 Совместная работа центробежных насосов
- •3.17 Регулирование работы центробежных насосов
- •3.17.1 Воздействие на коммуникацию
- •3.17.2 Воздействие на привод насоса
- •3.17.3 Воздействие на конструкцию насоса
- •3.18 Работа центробежных насосов на вязких жидкостях
- •4 Осевые насосы
- •4.1 Устройство и принцип действия
- •4.2 Основные показатели работы осевого насоса
- •4.3 Рабочая характеристика осевого насоса. Выбор насосов
- •5 Объемные насосы и их классификация
- •5.1 Поршневые насосы. Принцип действия и классификация
- •5.2 Идеальная и действительная подача поршневых насосов
- •5.3 Закон движения поршня приводного насоса
- •5.4 Неравномерность подачи поршневых насосов
- •5.5 Процессы всасывания и нагнетания жидкости в поршневом насосе
- •5.6 Графическое представление изменения напоров в цилиндре насоса
- •5.7 Условия нормальной работы поршневого насоса
- •5.8 Теоретический цикл работы поршневого насоса
- •5.9 Процессы всасывания и нагнетания с пневмокомпенсаторами
- •5.10 Расчет пневмокомпенсаторов
- •5.11 Мощность и кпд поршневого насоса
- •5.12 Испытание поршневого насоса
- •5.13 Рабочие характеристики поршневых насосов
- •5.14 Регулирование подачи поршневых насосов
- •5.15 Клапаны поршневых насосов
- •5.15.1 Назначение, устройство клапанов и требования, предъявляемые к клапанам
- •5.15.2 Основы теории работы клапанов
- •5.15.3 Безударная работа клапанов
- •6 Роторные насосы
- •6.1 Шестеренные насосы
- •6.2 Винтовые насосы
- •Основным недостатком винтовых насосов является значительная технологическая трудность изготовления винтов.
- •6.3 Пластинчатые насосы
- •6.4 Радиально - и аксиально-поршневые насосы
- •7 Гидротурбины
- •7.1 Основные показатели гидротурбин
- •7.2 Устройство и классификация турбин
- •7.3 Турбина турбобура
- •7.4 Движение жидкости в каналах турбин
- •7.5 Число оборотов ротора турбины
- •7.6 Определение вращающего момента турбины
- •7.7 Коэффициенты турбинных решеток
- •7.8 Перепад давления в турбине турбобура
- •7.9 Мощность и кпд турбин турбобура
- •7.10 Комплексная рабочая характеристика турбины турбобура
- •7.11 Подобие гидравлических турбин
- •8 Компрессоры
- •8.1 Классификация компрессоров
- •8.2 Применение компрессоров в нефтегазовой промышленности
- •8.3 Основные рабочие параметры компрессоров
- •8.4 Поршневые компрессоры, их классификация
- •8.5 Работа, совершаемая поршнем за один цикл.
- •8.6 Производительность и подача поршневого компрессора
- •8.7 Многоступенчатое сжатие
- •8.8 Мощность и кпд поршневого компрессора
- •8.9 Ротационные компрессоры
- •8 .9.1 Пластинчатый ротационный компрессор
- •8.9.2. Жидкостно-кольцевой компрессор
- •8.10 Лопастные компрессоры
- •8.11 Подача лопастных компрессоров
- •8.12 Мощность и кпд лопастных насосов
- •8.13 Рабочая характеристика лопастных компрессоров
- •8.14 Параллельная и последовательная работа лопастныхкомпрессоров
- •8.15 Регулирование лопастных компрессоров
- •8.16 Особенности эксплуатации лопастных компрессоров
- •Список литературы
8.12 Мощность и кпд лопастных насосов
Политропическая работа поршня за один цикл поршневого компрессора была получена в следующем виде:
(9.1)
Политропическая мощность:
, (9.2)
где и - давление, и объем при условиях всасывания.
В лопастных компрессорах происходит тот же процесс не циклически, а непрерывно (сжатие и вытеснение одновременно), поэтому (9.1) и (9.2) справедливы и для лопастных компрессоров.
Индикаторная мощность (внутренняя) одной ступени равна
,
где МT - теоретическая массовая подача компрессора (кг/с). Удельная работа ступени равна
,
- потери мощности на утечки газа через неплотности, газодинамические сопротивления внутри каналов рабочего колеса и дисковые трения наружных поверхностей дисков колеса. Следовательно,
.
Подводимая мощность на вал компрессора превышает индикаторную мощность на величину потерь мощности на механические трение в подшипниках и уплотнениях вала:
Таким образом, общий баланс мощности следующий:
Каждый вид потерь мощности оценивается соответствующим КПД: потери мощности на утечки - , потери мощности гидравлического сопротивления - , потери мощности дисковое трение -,потери мощности на механическое трение - .
Ввиду сложности определения каждого вида потерь отдельно обычно пользуются политропическим КПД:
При испытаниях компрессора политропический КПД определяют по формуле
где и- температура и давление газа на выходе vкомпрессора и на входе в него;
- показатель адиабаты.
В лопастных компрессорах без охлаждения внутренний КПДрекомендуется подсчитывать как адиабатический ,а для охлаждаемых машин - изотермический КПД: .
Современные осевые компрессоры имеют КПД выше, чем центробежные, а именно: КПД осевых дозвуковых компрессоров 0,830,93, для центробежных компрессоров стационарного типа 0,750,86.
8.13 Рабочая характеристика лопастных компрессоров
Рабочая характеристика лопастного компрессора - это график зависимости конечного давления , мощности на валу машиныN и КПД от объемной
подачи в условиях всасывания .
Рабочая характеристика компрессора снижается при испытаниях в условиях сохранения постоянных параметров газа на входе в компрессор
(Тв,рв,в) и постоянном числе оборотов (п=const) и имеет вид, показанный на рисунке9.8
Рисунок 8.8
Кривая имеет, максимум в точке К. Такой вид характеристики соответствует рабочим колесам, применяемым в центробежных компрессорах. Осевые компрессоры обладают характеристикой с еще более ярко выраженным максимумом.
Правая ветвь кривой от точки К является ветвью
устойчивой работы машины , когда. Левая ветвь,
которая обозначена на рисунке 8.7 пунктиром, находится в области
неустойчивой работы -эта зона называется зоной помпажа.
Явление помпажа возникает, когда при малых подачахдавление, создаваемое машиной, меньше, чем в трубопроводе (емкости) за компрессором ,и газ стремится двигаться в обратном
направлении (отсос газа в компрессор). После снижения давления в
емкости (трубопроводе), соответствующей нулевой подаче =0,возобновляется подача газа компрессором, но при давлении в точке .
Так как подача, это ведет к увеличению давления вгазосборнике и снижению давления подачи до Qe. Затем это явлениеповторяется.
Таким образом, при помпаже происходит периодическое колебательное движение газа в направлении к компрессору и в обратном направлении.
Помпаж проявляется в форме вибрации и периодических толчков, которые могут привести машину к аварии, поэтому работа компрессоров при явлениях помпажа недопустима. Так, компрессоры снабжаются различными устройствами (обратный клапан, перепускной клапан и др.) для предотвращения явления помпажа.