Н и ПС Лекции НАСОСЫ и НПС 14-17. Лекции по дисциплине Насосы и перекачивающие станции насосы и перекачивающие станции составил доцент
 Скачать 16.77 Mb.
|
ИЗМЕНЕНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ НПС НА НЕФТЕПРОВОДСуществующие методы изменения работы НПС подразделяются на методы плавного и ступенчатого изменения. Метод ступенчатого изменения Методы ступенчатого изменения - режимы работы НПС и нефтепровода при их осуществлении изменяется ступенчато. К методам ступенчатого изменения режима относят:
При изменение числа последовательно :работающих насосов НПС на нефтепровод происходит следующее (рис.17) При работе одного насоса на нефтепровод рабочей точкой будет  с расходом  и напором  . При последовательной работе двух насосов на нефтепровод рабочей точкой будет  с напором  и расходом . При этом увеличится расход  , и, соответственно, возрастут гидравлические потери  и напор  .. Рис. 17. Характеристики двух одинаковых, последовательно соединенных насосов  и трубопровода  При изменение числа параллельно работающих насосов НПС на нефтепровод происходит следующее (рис. 18 ) Рабочей точкой одного работающего насоса на нефтепровод будет точка  , которой соответствует напор и расход . Рабочей точкой двух параллельно работающих насосов НПС на нефтепровод будет , которой соответствует напор и расход  . Рис. 18. Характеристика параллельной работы двух  одинаковых центробежных насосов и трубопроводаМетод изменения режимов работы МН изменением диаметра рабочего колеса насоса на НПС состоит в том, что диаметры рабочих колес центробежных насосов НМ, НПВ и НМП могут быть изменены на другой диаметр или может быть произведена обточка колеса на станке. Обточка в пределах 10% практически не приводит к снижению КПД насосов, H-Q характеристика же насоса при этом изменяется подобно тому, как это происходит при изменении числа оборотов ротора насоса (рис19)  Рис. 19. Изменение Q - H характеристики с изменением диаметра рабочего колеса При изменении наружного диаметра рабочего колеса обточкой, характеристики насоса пересчитываются по следующим формулам и таблице 6.3:  , (6.36) , (6.37) , (6.38)где: Q , Q1 – подача насоса до и после обточки рабочего колеса соответственно, м3/c; H , H1 – напор насоса до и после обточки рабочего колеса соответственно, м; Δh, Δh1 – кавитационный запас насоса до и после обточки рабочего колеса соответственно, м; D , D1 – диаметр рабочего колеса насоса до и после обточки соответственно, м; L, r – показатели, принимаемые для каждого типа насоса в соответствии с коэффициентом быстроходности согласно таблице 9. Таблица 9 Зависимость показателей степени L, r от коэффициента быстроходности
Расчет обрезки колеса, если известно что до обрезки насос при заданной подаче развивал напор Н, а требуется напор H1 при той же подаче может быть рассчитана с применением формулы:  (6.40)Метод плавного изменения К теоретически возможным методам плавного изменения относятся: перепуск, дросселирование, изменение числа оборотов ротора насосов. Метод изменения режима работы НПС перепуском состоит в перепуске части жидкости с выхода насоса вновь на его вход. Таким образом, при перекачке с перепуском производительность нефтепровода всегда только снижается. Данный метод изменения регулирования является неэкономичным, т.к. при его осуществлении производительность нефтепровода снижается, а производительность НПС, напротив, возрастает. Это вызывает перерасход энергии на единицу транспортируемой нефти, поэтому он не применяется Изменение режима работы НПС дросселированием состоит в создании потоку искусственного сопротивления в виде сужения площади поперечного сечения потока в каком-либо его месте (сечении). Изменение режима работы НПС данным методом также вызывает перерасход энергии на единицу транспортируемой нефти, поэтому он применяется в отдельных случаях на короткое время Суть данного метода показана на рис. 20. При полностью открытом дроссельном органе D (заслонке, регуляторе и т.д.) рабочей точкой системы является точка М, производительность системы (нефтепровода) равна Q0, гидравлические потери в ней равны Н0. Если дроссельный орган D прикрыть, то его сопротивление увеличится, и к потерям напора в нефтепроводе, отображённом на кривой 2, прибавляя потери напора в дроссельном органе. Общие потери напора в системе возрастут, им будет соответствовать кривая 2'. Рабочая точка системы и НПС переместится в положение Мд, производительность нефтепровода снизится до Qs , напор, развиваемый станцией при дросселировании, увеличивается до Нд, потери же напора в нефтепроводе, напротив уменьшаются и составят Н'д Напор, соответствующий разности Нд - Н'д, развивается НПС не производительно, т.к. теряется на дроссельном органе. Таким образом, при дросселировании производительность нефтепровода всегда только уменьшается. Данный метод регулирования также неэкономичен, т.к. НПС непроизводительно развивает излишний напор, что делает дороже транспорт нефти в связи с перерасходом энергии.  Рис. 20. Изменение режимов работы НПС перепуском дросселированием При изменении режима работы НПС изменением числа оборотов ротора насосов происходит смещение H-Q характеристик насосов, как это показано на рис. 21. С увеличением числа оборотов характеристика смещается вправо и вверх в соответствии с зависимостями H = H0 ۰( n/n0 )2 ; Q = Q0۰n/n0 Как видно из рисунка, при данном методе регулирования насос развивает напор и подачу, строго соответствующие сопротивлению и пропускной способности нефтепровода. Поэтому при данном методе не наблюдается излишний расход энергии. Это самый экономичный метод измнения режимов работы МН.  Рис. 21. Изменение Q - H характеристики с изменением числа оборотов ротора насоса Способы изменением числа оборотов ротора насосов Изменение режима работы НПС изменением числа оборотов ротора насосов производится с помощью частотно-регулируемого электропривода или гидравлической муфтой скольжения. Частотно-регулируемый электропривод насосного агрегата строится на базе тиристорного преобразователя частоты (ТПЧ). ТПЧ представляет собой полупроводниковое устройство, принцип работы которого состоит во включении - отключении (коммутации) во времени ключевых элементов (тиристоров) по определенному закону, обеспечивающему смену знака среднего значения напряжения (тока) с определенной частотой. Существуют два основных вида ТПЧ: с непосредственной связью (циклоконверторы) и с промежуточным звеном. Последние, в свою очередь, подразделяются на ТПЧ с промежуточным звеном постоянного тока и ТПЧ с промежуточным звеном постоянного напряжения. Известны четыре основные системы электропривода с ТПЧ:
Основными достоинствами системы электропривода с ТПЧ являются возможность плавного регулирования числа оборотов как ниже, так и выше номинальной частоты вращения, высокий КПД во всем диапазоне регулирования, простота управления. Гидравлическая муфта скольжения включает в себя два колеса (насосное и турбинное), имеющих форму полутора. С внутренней стороны рабочие полости, разделенные радиальными лопатками, заполняются рабочей жидкостью (маслом). Насосное колесо гидромуфты закрепляется на ведущем валу, соединенном с валом приводного двигателя, а турбинное закреплено на ведомом валу и соединяется с валом насоса. Насосное колесо, вращаясь с частотой п1 через лопатки сообщает энергию жидкой среде, которая под действием центробежной силы перемещается к периферии. Далее, поступая на лопатки турбинного колеса, жидкая среда передает полученный запас энергии, заставляя его вращаться с частотой п2. При передаче энергии от насосного колеса турбинному частоты их вращения не совпадают (п2 < п,) за счет проскальзывания. Величина скольжения, а, следовательно, и частота вращения ведомого вала зависит от степени заполнения полостей гидромуфты жидкой рабочей средой. Применение гидромуфт позволяет плавно регулировать частоту вращения ротора насоса в широком диапазоне, относительно просто автоматизировать управление насосами и дает возможность запускать и останавливать центробежный насос с открытой задвижкой. |