2.4. Характеристика трубопровода

При подаче жидкости центробежным насосом в напорный трубопровод подача насоса и развиваемый им напор зависят от сопротивления трубопровода. Кривую, выражающую зависи­мость потери напора трубопровода от производительности пере­качки по нему, называют характеристикой трубопровода и выра­жают ее в тех же координатах, что и характеристику насоса. Об­щая потеря напора Н_о слагается из потерь на трение h и преодо­ление разности нивелирных отметок ΔZ:

Н_о= βQ^2-mlv^mL/D^5-m +ΔZ. (2.5)

Если трубопровод имеет участки с лупингами, то при одинаковых диаметрах лупинга:

H₀ = i (L-x) + i_л х + ΔZ (2.6)

где х - суммарная протяженность лупингованных участков.

Уравнения (2.5) и (2.6) являются аналитическими выраже­ниями характеристики трубопровода. Величины L, D, λ опреде­ляют крутизну характеристики; чем больше вязкость нефти, про­тяженность трубопровода или меньше его диаметр, тем характе­ристика круче. Построение характеристики трубопровода произ­водится с помощью гидравлического расчета. Для этого, задава­ясь рядом значений Q, определяют величины напора Н. Значения Н наносят на график, и полученные точки соединяют плавной кривой, представляющей собой характеристику трубопровода.

2.5. Совмещенная характеристика насосных станций и трубопровода

Если на график Н — Q нанести (рис. 2.3) суммарную харак­теристику насосов и трубопровода, то совместный график назы­вается совмещенной характеристикой.

Точка пересечения характеристик насоса и трубопровода является рабочей точкой насоса, которой соответствуют опреде­ленные значения Q и Н. На рис. 2.3 представлены совмещенные рабочие характеристики насоса и трубопровода. Рабочая характе­ристика трубопровода при геометрическом напоре, равном нулю, представлена кривой 1 (см. рис. 2.3, а). При перекачке жидкости с подъемом на некоторую высоту Н_ст рабочая характеристика перемешивается на графике в положение 2,

Рис. 2.3. Рабочие характеристики центробежного насоса

и трубопровода: а — рабочие характеристики насоса и трубопровода; б — смеще­ние рабочей точки при изменении характеристики трубопровода; 1 — характеристика трубопровода при Н_ст= 0; 2 — характеристика трубопровода с подъемом жидкости на высоту Н_ст; 3 — характе­ристика центробежного насоса.

соответствующее в мас­штабе напоров высоте Н_ст. Точка А — рабочая точка насоса. Ка­ждой характеристике трубопровода соответствует своя рабочая точка, так как ее положение на кривой Н — Q зависит от кривиз­ны линии характеристики.

При проектировании трубопроводов и подборе насосов не­обходимо стремиться к тому, чтобы рабочая точка насоса нахо­дилась на ординате максимального КПД (η). Из рис. 2.3, б видно, что наибольшее значение КПД будет для трубопровода с рабочей точкой А₁ которой отвечают производительность Q, и напор Н₁.

2.6. Расчет сложных трубопроводов

Трубопроводы с постоянным диаметром по всей длине без боковых ответвлений называются простыми. Трубопроводы с из­меняющимся диаметром по длине и с ответвлениями являются сложными трубопроводами.

Потеря напора в сложном трубопроводе, состоящем из ряда последовательных участков разных диаметров (рис. 2.4), опреде­ляется как сумма потерь на всех участках

H = hi + h₂+ ... h_n,

где Н - потеря напора в трубопроводе, составленном из последо­вательно соединенных участков; h_b h₂,..., h,, - потери напора на отдельных участках.

Рис. 2.4. Схема разветвленного трубопровода:

А— насос; 4, 5, 6, 7 — потребители

Если трубопровод состоит из нескольких параллельно включен­ных участков, по которым (рис. 2.5) одновременно происходит перекачка жидкости, то в этом случае потери напора на каждом участке равны между собой:

h, = h₂=...= h_n.

Общий поток Q в этом случае разветвляется на п парал­лельных потоков Qi, Q₂, Q_n. Очевидно, что Q = Qi + Q₂+ ... + Q_n.

Рис. 2.5. Схема кольцевого трубопровода