|
|
|
|
|
ДП. 150411. 00.00.00 ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
11
|
Изм.
|
Лит.
|
№документа
|
Подпись
|
Дата
|
Описание конструктивных особенностей насосов типа НКВ
Насосы марки НКВ – это центробежные насосы, предназначенные для перекачки нефти и нефтепродуктов, имеющие одно консольно расположенное рабочее колесо с односторонним входом жидкости и одно предвключенное винтовое колесо (шнек). Насосы марки НКВ выпускаются с производительностью от 16 до 1800 м3/ч и напором от 80 до 320 м.ст.ж.
Рисунок 1 – Центробежный насос марки НКВ-360/200
Основными частями насоса являются: корпус насоса 1, крышка насоса 2, гайка 3, вал 4, корпус подшипников 5, колесо рабочее 6, подшипники: радиально-упорные (шариковые) 7, радиальные (роликовые) 8, уплотнение вала 9, колесо винтовое 15.
Корпус насоса выполняется совместно с опорными лапками и входным и выходным патрубками.
Крышка насоса присоединяется к корпусу насоса с помощью шпилек 10 с гайками 11 и шайбами 12.
Стык корпуса и крышки уплотняется спирально-навитой прокладкой 13.
Крышка корпуса в месте выхода вала имеет сальниковую камеру, в которую могут устанавливаться либо сальниковая набивка и фонарь сальника (при изготовлении насоса с уплотнением вала типа СГ), либо сальниковая набивка
|
|
|
|
|
|
ДП. 150411. 00.00.00 ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
12
|
Изм.
|
Лит.
|
№документа
|
Подпись
|
Дата
|
(при изготовлении насоса с уплотнением вала типа СО). Также возможна установка холодильника торцового уплотнения при условии изготовления насоса с некоторыми типами уплотнений, применяемых при высоких температурах. В монтируемом насосе используется торцовое уплотнение 70УТТ5.
Рубашка охлаждения камеры сальников выполняется закрытой.
В корпусе насоса, крышке насоса и корпусе подшипников имеется система
отверстий: подвода и отвода уплотнительной и охлаждающей жидкости из насоса и т.д.
На валу насоса устанавливаются колесо рабочие с уплотняющим кольцом, детали сальникового или торцового уплотнения, кольцо 14, колесо винтовое 15.
Вал насоса вращается на двух подшипниковых опорах. Опора, расположенная у муфты, состоит из двух радиально-упорных подшипников, смонтированных по типу сдвоенных, обращенных друг к другу широкими бортами наружных колец.
Вторая опора состоит из одного радиального роликового подшипника.
Внутренние кольца радиально-упорных подшипников от осевого перемещения закрепляются с помощью шайбы 21 и гайки 20, которые одновременно крепят полумуфту 16 зубчатой муфты и распорную втулку 17.
Рабочее и винтовое колеса посажены на цилиндрическую шейку консольной части вала и закрепляются с помощью специальной гайки с левой резьбой 3.
Смазка подшипников циркуляционная. Кольцо 14, вращаясь вместе с валом, забрасывает масло в лоток крышки, откуда оно стекает в маслопроводящий лоток, отлитый на внутренней стенке корпуса подшипников.
Из лотка масло по сверленным каналам в корпусе подшипников и каналам в комплектовочных шайбах, установленных между подшипниками, поступает равномерно к подшипникам, а затем по предусмотренным стокам попадает в масляную ванну.
Работа насоса состоит в следующем. При вращении рабочего колеса жидкость, залитая в насос перед его пуском, увлекается лопатками шнека и рабочего колеса, под действием центробежной силы движется от центра к периферии вдоль лопаток и подается через спиральную камеру в нагнетательную трубу. Поэтому на выходе в колесо в том месте, где всасывающая труба примыкает к корпусу, создается разрежение, под действием которого рабочая жидкость всасывается в насос. Таким образом, устанавливается непрерывное движение жидкости в насосе.
Главное отличие насосов типа НКВ от нормального ряда центробежных насосов – это наличие винтового колеса (шнека). Шнек обеспечивает равномерную, прямолинейную подачу жидкости на вход рабочего колеса, что уменьшает риск возникновения кавитации.
|
|
|
|
|
|
ДП. 150411. 00.00.00 ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
13
|
Изм.
|
Лит.
|
№документа
|
Подпись
|
Дата
|
Обоснование выбора конструкционных материалов
При выборе материального исполнения следует учитывать механические, физико-химические и технологические свойства, стоимость и дефицитность определенных материалов. Использование без нужды дорогих материалов влечет за собой убытки и экономическую нецелесообразность. Свойства материалов должны удовлетворять рабочим условиям агрегата.
К изготовлению валов, их сборке и установке предъявляют высокие требования. Валы, работая при большой частоте вращения, подвергаются действию поперечных сил, поэтому они должны быть прочными, обладать гибкостью и хорошо обрабатываться.
Сложные фасонные детали насоса (корпус, колесо и др.) возможно изготовить только литьем, поэтому материал должен обладать хорошими литейными свойствами, быть прочным и изностойким.
Материалы для изготовления деталей торцовых уплотнений выбирают главным образом в зависимости от температуры и свойств перекачиваемой среды.
В насосе Н-6, 6а используется материальное исполнение “С”.
Выбранное материальное исполнение предлагает изготовление вала из легированной стали 40Х , которая имеет хорошие прочностные характеристики. Сталь 40Х хорошо обрабатывается резанием и имеет высокую коррозионную стойкость. Уплотняющие кольца лабиринтных уплотнений также изготавливают из этой стали.
Корпус и колесо насоса изготавливается из литейной стали 25Л. Эта сталь способна работать при высоких давлениях и температуре до 450º С. Она имеет хорошие литейные свойства и хорошо сопротивляется коррозионному и эрозионному износу.
Для крепления и соединения узлов насоса используются различные виды крепежа: шпильки, винты, отжимные болты, штифты и др. Крепеж насоса выполняется из углеродистой стали 35. Углеродистая сталь 35 обладает хорошими прочностными характеристиками и хорошо обрабатывается резанием.
Втулки торцового уплотнения изготавливаем из графита ПК-О, пропитанного феноло-формальдегидной смолой. Данный материал хорошо обрабатывается, что обеспечивает быструю приработку трущихся поверхностей.
Подшипники изготавливаются из специальной подшипниковой стали ШХ15. Она имеет высокую твердость и износостойкость.
Насос Н-6,6а перекачивает фракцию НК-85ºС при температуре 79º С. Механические и физико-химические свойства выбранных материалов соответствуют рабочим условиям агрегата. Материалы недефицитны и имеют хорошие технологические свойства.
|
|
|
|
|
|
ДП. 150411. 00.00.00 ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
14
|
Изм.
|
Лит.
|
№документа
|
Подпись
|
Дата
|
2 Специальная часть
|
|
|
|
|
|
ДП. 150411. 00.00.00 ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
15
|
Изм.
|
Лит.
|
№документа
|
Подпись
|
Дата
|
Исходные данные
Марка насоса – НКВ 360/200 – С в 70УТТ У2 ТУ 26-02-766-84
Перекачиваемая среда – фракция НК-85º С
Температура среды – 80º С
Упругость паров фракции, pn – 0,105 МПа
Плотность среды, ρ – 720 кг/м3
Кинематическая вязкость, ν – 1,3*10-6 м2/с
Давление на свободную поверхность в питательной емкости, P1 – 0,16 МПа
Давление на свободную поверхность в колонне, P2 – 0,8 МПа
Давление гидроиспытания корпуса насоса, Pпр. – 7,5 МПа
Масса агрегата, m – 2235 кг
Подпор, h1– 10 м
Геометрическая высота нагнетания, h2 – 28 м
Таблица 2– Характеристика трубопроводов насоса Н-14,14аа
-
Показатель
|
Всасывающий
|
Нагнетательный
|
Диаметр трубопровода, м
|
0,3
|
0,2
|
Длина трубопровода, м
|
30
|
30
|
Количество резких поворотов на 90º
|
3
|
3
|
Количество полностью открытых задвижек
|
1
|
1
|
Количество переходов
|
1
|
1
|
Подача, м3/ч
|
315 (Q)
|
315 (Q)
|
Тип труб
|
бесшовные
|
бесшовные
|
Состояние труб
|
новые
|
новые
|
Дополнительное сопротивление
|
-
|
обратный клапан
|
|
|
|
|
|
|
ДП. 150411. 00.00.00 ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
16
|
Изм.
|
Лит.
|
№документа
|
Подпись
|
Дата
|
2.2 Содержание расчета
|
|
|
|
|
|
ДП. 150411. 00.00.00 ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
17
|
Изм.
|
Лит.
|
№документа
|
Подпись
|
Дата
|
Определение потребного напора [1]
Среднюю скорость течения жидкости во всасывающем трубопроводе σвсас., м/с вычисляем по формуле
 , (1)
где Q – подача через всасывающий трубопровод, Q=315 м3/ч;
d1 – внутренний диаметр всасывающего трубопровода, d1=0,3 м.
Среднюю скорость течения жидкости в напорном трубопроводе σнагн., м/с вычисляем по формуле
где d2 – внутренний диаметр напорного трубопровода, d2=0,2 м.
Среднюю скорость течения жидкости в напорном трубопроводе, идущем в колонну К-3 σнагн.1, м/с вычисляем по формуле
Среднюю скорость течения жидкости в напорном трубопроводе, идущем в АВЗ-12 σнагн.2, м/с вычисляем по формуле
|
|
|
|
|
|
ДП. 150411. 00.00.00 ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
18
|
Изм.
|
Лит.
|
№документа
|
Подпись
|
Дата
|
Критерий Рейнольдса Re, вычисляем по формуле
 , (2)
где ν – кинематическая вязкость перекачиваемой жидкости, ν = 1,3*10-6 м2/с.
Во всех трубопроводах устанавливается турбулентный режим течения жидкости, т.к. на всех участках Re >2300.
Коэффициент трения по длине трубопровода λ, вычисляем по формуле
 , (3)
где Δ – шероховатость стенок, Δ=0,014 мм (1.табл.2).
|
|
|
|
|
|
ДП. 150411. 00.00.00 ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
19
|
Изм.
|
Лит.
|
№документа
|
Подпись
|
Дата
|
Потери напора на трение ∑hтр., м вычисляем по формуле
 , (4)
где L – длина участка трубопровода, Lвсас.=30 м, Lнагн.=30 м, Lнагн.1=100 м, Lнагн.2=50 м.
Потери на преодоление местных сопротивлений ∑hмп, м вычисляем по формуле
 , (5)
где ζ – коэффициент местного сопротивления (2. табл.2).
Потери напора h1-2, м вычисляем по формуле
|
|
|
|
|
|
ДП. 150411. 00.00.00 ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
20
|
Изм.
|
Лит.
|
№документа
|
Подпись
|
Дата
|
Потребный напор Hн, м вычисляем по формуле
 , (6)
где h1 – геометрическая высота всасывания, h1=10 м;
h2 – геометрическая высота нагнетания, h2=28 м;
ρ – плотность перекачиваемой жидкости, ρ=720 кг/м3;
P1 – давление в емкости Е-3, P1=0,16*106 Па;
P2 – давление в колонне К-3, P2=0,8*106 Па.
|
|
|
|
|
|
ДП. 150411. 00.00.00 ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
21
|
Изм.
|
Лит.
|
№документа
|
Подпись
|
Дата
|
Расчет привода насоса [1]
Цель расчета – подобрать электродвигатель, необходимый для нормальной работы насоса.
Необходимую мощность электродвигателя насоса N, Вт вычисляем по формуле
 , (7)
где η – КПД насоса, η=0,8;
k – коэффициент возможной перегрузки, k=1,2;
H – напор насоса, H=187,9 м;
Q – производительность насоса, Q=0,0875 м3/с.
На основании расчетов 2.2.1 и 2.2.2 принимаем электродвигатель ВАО2-450М-2 с номинальной мощностью N=200 кВт и насос НКВ 360/200 –394 С 70УТТ У2 ТУ 26-02-766-84,
где “Н” – нефтяной;
“К” – с консольным расположением рабочего колеса;
“В” – с предвключенным колесом;
“360” – производительность насоса, м3/ч;
“200” – напор насоса, м.ст.ж.;
“394” – диаметр рабочего колеса уменьшен при обточке до 394 мм;
“С” – насос изготовлен из углеродистой стали;
“70УТТ” – с торцовым уплотнением вала типа “Тандем” диаметром 70 мм;
“У2” – климатическое исполнение.
|
|
|
|
|
|
ДП. 150411. 00.00.00 ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
22
|
Изм.
|
Лит.
|
№документа
|
Подпись
|
Дата
|
Расчет допустимой высоты всасывания [1]
Цель расчета – определить высоту установки насоса, обеспечивающую бескавитационную работу насоса.
Допускаемую высоту всасывания или минимальный подпор hs, м определяем по формуле:
 ,
где pа – абсолютное давление на свободную поверхность жидкости в емкости Е-3, кгс/см2;
pп – упругость паров фракции НК-85º С при рабочей температуре, pп=1,05 кгс/см2;
Δh – допустимый кавитационный запас для насоса НКВ-360/200, Δh=7,5 м;
hвсас – потери напора во всасывающем трубопроводе, hвсас=0,88 м.
Принимаем hs = 12 м (допускаемая высота всасывания).
|
|
|
|
|
|
ДП .150411. 00.00.00 ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
23
|
Изм.
|
Лит.
|
№документа
|
Подпись
|
Дата
|
Расчет корпуса насоса [1]
Корпус насоса рассчитываем как короткую цилиндрическую оболочку.
Рисунок 2– Расчетный эскиз
Напряжение, возникающее в оболочке σ1, σ2, МПа вычисляем по формуле
 , (11)
где p – давление гидравлического испытания корпуса, p=7,5 МПа;
R – внутренний радиус цилиндрического корпуса, R=0,217 м;
h – толщина стенки корпуса насоса, h=0,034 м.
Условие прочности для коротких сферических оболочек
 , (12)
где ε – коэффициент влияния толщины стенки корпуса, ε=1;
σт – предел текучести стали 25Л при 80º С, σт =200 МПа;
n – коэффициент запаса прочности для стали, n=3.
23,9 МПа < 66,67 МПа
Условие прочности выполнено.
|
|
|
|
|
|
ДП. 150411. 00.00.00 ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
24
|
Изм.
|
Лит.
|
№документа
|
Подпись
|
Дата
|
Расчет и выбор стальных канатов для строп [3]
При монтаже насоса максимальное разрывное усилие возникает при подготовке агрегата в предмонтажное положение.
Рисунок 3 – Схема строповки
Разрушающая нагрузка, возникающая в канате от веса агрегата S, Н вычисляем по формуле
 , (13)
где k – коэффициент неравномерности загрузки стропов, k=1,35 (4.стр.58);
G – вес агрегата, Н;
 (14)
n – число ветвей стропа, n=4;
α – угол наклона стропа к оси, проходящей через центр тяжести, α=30º.
|
|
|
|
|
|
ДП. 150411. 00.00.00 ПЗ
|
Лист
|
|
|
|
|
|
25
|
Изм.
|
Лит.
|
№документа
|
Подпись
|
Дата
|
Необходимое разрывное усилие F0, Н вычисляем по формуле
 , (15)
где zр – коэффициент использования, zр=2,5 (4.стр. 57).
Для стропов принимаем стальной канат типа ЛК-РО (6×36×1 о.с.) по ГОСТ 7668-69 диаметром проволоки 13,5 мм, с временным сопротивлением разрыву 180 кг×с/мм2 и разрывным усилием F0= 104000 Н.
| |
Скачать 2.51 Mb.