Конструктивные особенности

модульная конструкция повышает степень готовности насоса к эксплуатации; уплотнения полностью адаптированы по присоединительным размерам к нефтяным насосам и не требуют доработки деталей насосов; уплотнения снабжены всеми функциональными отверстиями, необходимыми для наиболее типичных подсоединений согласно API; каждое уплотнение в сборе испытано на стенде в динамическом режиме и не требует регулировки или разборки перед монтажом; легко и просто устанавливается, исключаются ошибки при монтаже.

Давление

до 35 кгс/см2. Температура до плюс 380°С.

Диаметр валов

50-90 мм.

Исполнение по материалам

металлические детали – нержавеющая сталь марок К, Е; сильфон – сталь К, халестеллой; вторичное уплотнение – терморасширенный графит; материалы пар трения – углеграфит с пропиткой, карбид кремния, карбид вольфрама

26. Техническая характеристика и устройство подпорных насосов

Насосы магистральных нефтепроводов должны отвечать следующим требованиям:

• большие подачи при сравнительно высоких напорах;

• долговременность и надежность непрерывной работы;

• простота конструкции и технологического обслуживания;

• компактность;

• экономичность.

Этим свойствам отвечают центробежные насосы. Другие типы насосов для перекачки нефти по магистральным трубопроводам в настоящее время не применяются.

Для нормальных условий эксплуатации магистральных центробежных насосов абсолютное давление перекачивающей жидкости на входе должно превышать давление насыщенных паров. При нарушении этого условия перекачка жидкости прекращается. Если же это произойдет внутри рабочих органов насоса, то возникает явление кавитации, приводящее к разрушению лопаток насоса. Поэтому для надежной и безотказной работы магист­ральных центробежных насосов требуется обеспечение необходимого подпора, который обычно создается вспомогательными подпорными насосами (на ГПС), либо за счет напора, передаваемого от предыдущих ПС. Подпорные насосы должны иметь хорошую всасывающую способность, которая достигается благодаря сравнительно низкой частоте вращения вала и применению специальных предвключенных колес. Устанавливают подпорные насосы как можно ближе к резервуарному парку. Чтобы обеспечить заполнение насосов нефтью и уменьшить гидравлические потери напора во всасывающей линии, подпорные насосы часто заглубляют.

В качестве подпорных насосов нормального ряда применяют насосы серии НМП (нефтяной магистральный подпорный) и серии НПВ (нефтяной подпорный вертикальный), технические характеристики которых приведены в табл. 1.2. Для вновь проектируемых магист­ральных нефтепроводов предпочтительней использовать вертикальные подпорные насосы.

Рабочие характеристики насосных агрегатов и станций

Характеристиками центробежных насосов называются зависимости развиваемого напора H, потребляемой мощности N, коэффициента полезного действия η и допустимого кавитационного запаса Δh от подачи Q (рис. 1.3). Рис. 1.3. Характеристики центробежного насоса

Характеристикой перекачивающей станции принято называть суммарную зависимость напорных характеристик H(Q) для всех работающих насосов на ПС.

На рис. 6.9 представлена конструктивная схема вертикаль­ного подпорного насоса НПВ 25ОО-80.

Данный насос относится к классу одноступенчатых насо­сов (т.е. насосов с одним рабочим колесом) двухстороннего входа. На каждом входе 14 для повышения всасывающей способности установлены предвключенные шнековые колеса 15 и 17. Роторная часть насоса с рабочим колесом 16 монти­руется на вертикальном валу 13 внутри секций 7, соединен­ных с корпусом 2 насоса. Посредством крышки 8 насосмонтируется на опорном фланце наружного стакана 1. Вы­кидной патрубок соединен с напорным трубопроводом (линия нагнетания), ведущим к основным насосам станции. У выхода вала из патрубка в крышке имеется торцевое уплот­нение 12. Вал опирается на опорно-упорный шариковый подшипник. На фонаре насоса вертикально установлен элек­тродвигатель, работающий на открытом воздухе. Роторы на­соса и двигателя соединены зубчатой муфтой. Нижней опо­рой ротора служит подшипник скольжения. Нефть из резер­вуара поступает в насос через приемный патрубок (линия всасывания) и далее по входам /•/ при содействии предвклю-ченных шнековых колес 15 и 17 попадает в рабочее колесо 16. Нефть высокого напора после рабочего колеса движется внутри корпуса 2 по секции 4 и через выкидной патрубок уходит к основным насосам станции.

На перекачивающих станциях подпорные насосы соеди­няют, как правило, параллельно, для того чтобы обеспечить требуемый подпор при меньшей подаче в каждом из отдель­но взятых насосов. Ведь, как известно, при параллельном соединении насосов общий поток жидкости разделяется на части, составляющие подачи этих насосов. Наиболее распро­страненная схема соединения подпорных насосов — два ра­ботающих и один резервный.

27 Расчет рабочего колеса ЦБН

В центробежном насосе жидкость поступает к оси рабочего колеса и под действием центробежных сил, возникающих при вращении жидкости лопастями рабочего колеса, перемещается к периферии.

К рабочему колесу центробежного насоса жидкость подводится в осевом направлении с абсолютной скоростью с_0. Жидкость, поступающая на вход в колесо, отклоняется от осевого направления в радиальное, приобретая абсолютную скорость с. Дальнейшее движение жидкости по каналам между лопатками характеризуется непрерывным увеличением абсолютной скорости, которая на выходе будет равняться с₂. За время поворота лопатки рабочего колеса частица жидкости, движущаяся вдоль лопатки и вращающаяся вместе с ней, описывает некоторую траекторию, по касательной к которой направлена абсолютная скорость с₂ на выходе из рабочего колеса.

Окружная скорость жидкости на входе в рабочее колесо u₁ соответствует скорости данной точки на внутренней окружности рабочего колеса и определяется по формуле:

u₁ = (π·D₁·n)/60.

Окружная скорость жидкости на выходе из рабочего колеса u₂ соответствует скорости точки на наружной окружности колеса, где расположены концы лопаток,

u₂ = (π·D₂·n)/60,

где D₁ – внутренний диаметр рабочего колеса, м;

D₂ – наружный диаметр рабочего колеса, м;

n – частота вращения рабочего колеса, мин ^–1.

Частицы жидкости движутся и вдоль лопаток с относительной скоростью w₁ на входе в рабочее колесо и w₂ на выходе из него. Относительные скорости направлены по касательной к лопаткам рабочего колеса.

Геометрическая связь между скоростями частиц жидкости выражается треугольником скоростей (рис.6в). Угол, образуемый между вектором абсолютной скорости с и вектором окружной скорости u, обозначают α, а угол между касательной к лопатке и касательной к окружности в направлении, обратном окружной скорости, - буквой β. Угол β определяет направление относительной скорости w.

H_т = (u₂ · c₂ ·cosα₂ - u₁ · c₁ ·cosα₁) / g,

где H_т – теоретический напор насоса, м;

u₁, u₂ – окружные скорости на входе и выходе в рабочее колесо, м/с;

c₁, c₂ – абсолютные скорости на входе и выходе в рабочее колесо, м/с;

α₁, α₂ – углы между абсолютной и окружной скоростями на входе и выходе рабочего колеса;

g – ускорение свободного падения, м/с².

Это уравнение называется основным уравнением центробежного насоса.

Конечное число лопаток учитывается введением поправочного коэффициента k<1, значения которого находятся в пределах 0,6 ÷ 0,9. Потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений внутри насоса учитываются гидравлическим коэффициентом полезного действия η_г, значения которого находятся в пределах 0,7 ÷ 0,9 и зависит от конструкции насоса и точности обработки его проточной части.

Таким образом, действительный напор, развиваемый насосом, меньше теоретического

H = η_г·k· (u₂ · c₂ ·cos α₂ - u₁ · c₁ ·cos α₁) / g.

Наличие утечек в насосе (объемных потерь) также уменьшает действительный напор, развиваемый насосом.

Наибольший напор получается при α₁ = 90 °, т.е. когда cos α₁ = 0, поэтому кривизну лопаток на входе в рабочее колесо принимают такой, чтобы cos α₁ = 0.

Под коэффицентом быстроходности n_s понимают число оборотов такого насоса, который подобен данному насосу, создает при работе на воде напор, равный одному метру (Н=1м) и развивает мощность N = 0,736 кВт при наибольшем значении полного коэффициента полезного действия насоса.

Коэффициент быстроходности n_s – важный показатель, характеризующий тип насоса, который одновременно учитывает три основных показателя лопастного насоса: подачу, напор и частоту вращения.

Коэффициент быстроходности n_s в значительной степени определяет форму рабочего колеса.