|
|
Процессы и аппараты нефтегазо- переработки. процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии куиии д., Левеншпиль о
Рис. Ш-16. Индикаторная
диаграмма поршневого насоса:
a — теоретическая идеальная; 6 — действительная нормальная (штрихами показана теоретическая идеальная, стрелками показано направление процесса); А А — линия ат мосферного давления; 00 — линия нулевого давления.
вертикали, давления рв и р'н выходят за пределы теоретической диаграммы, а вблизи точек a' и с' давление колеблется. Эти осо бенности действительной индикаторной диаграммы объясняются следующим. Отклонение линий Ь’с' и d'a' от вертикали связано как с попаданием в камеру насоса воздуха вместе с перекачиваемой жидкостью, так и запаздыванием закрытия клапанов при перемене направления движения поршня. В точках а' и с' открытие клапа нов сопровождается колебаниями давления, отражаемыми на ин дикаторной диаграмме.
Вследствие сопротивления всасывающего и нагнетательного клапанов линии всасывания а'Ь' и нагнетания c'd' проходят соот ветственно ниже и выше, чем на теоретической диаграмме. По скольку давления всасывания и нагнетания, отражаемые на дей ствительной диаграмме, изменяются при перемещении поршня, приходится усреднять эти давления
Рв. ср — ^jPbi/Я
И
Рн. ср = 2 Рн//Я
где п — число отрезков, на которое разбивают абсциссу индикаторной диа граммы.
\ Вид действительной индикаторной диаграммы позволяет су дить о работе насоса и выявлять возможные неполадки. По инди каторной диаграмме можно подсчитать мощность насоса, т. е. ту энергию, которую поршень передал жидкости (индикаторную
мощность). Для насоса одинарного действия работа при ходе вса сывания равна
Аа — (Ро Ра. ср) FSа при нагнетательном ходе
Ан = (Ри. ср — Ро) FS где рй — атмосферное давление.
Работа за один оборот приводного вала будет равна
А — АвAw — (рн. ср — Рв. ср)
Поскольку время одного оборота равно
т = 60/я
А_
х
(рн. ср Рв. ср) PS/1
60
(111,40)
индикаторная мощность
Разность рн. ср — Рв. ср = Pi называется средним индикаторным давлением. Тогда выражение (III, 40) можно записать так
(Ш.41)
В насосе двойного действия с одним поршнем (см. рис. II1-2, а) последний не соприкасается с атмосферой и поэтому на каждую сторону поршня поочередно действуют давления рв. ср и рн. ср. При ходе поршня вправо в правой рабочей камере происходит про цесс нагнетания, а в левой —_ всасывания. Работа поршня по пере мещению жидкости составит
А\ = [(рн. ср — Рв. ср) F "Ь Рв. ср/] S
Когда поршень перемещается влево, в левой рабочей камере осуществляется процесс нагнетания, а в правой — всасывания. Работа поршня будет равна
■4а = 1(Рн. ср — Рв. ср) F — Рн. ср/] *5
Работа поршня по перемещению жидкости за один оборот со ставит
А = Ai -f- А2 = 2 (ри. ср — Ра. ср) (f
Пренебрегая площадью сечения штока / по сравнению с площадью поршня F, получим
А = 2 (Ри. ср —Рв. ср) FS = 2ptFS
Следовательно, индикаторная мощность насоса двойного дей ствия составит
(111,42)
а; . ZPlFStl
Аналогичным образом можно установить, что для насоса трой ного действия
(Ш.43)
(П1.44)
л; 3 PiFStl
60
а для насоса четверного действия
д, _ 4PjFSn
Полный (манометрический) напор жидкости. Мощность насоса может быть найдена также, исходя из следующих соображений (см. рис. Ш-11). Объемный расход жидкости Q должен быть пере дан насосом из приемного резервуара 13 в напорный резервуар 6. При этом необходимо совершить работу для подъема жидкости на высоту Н = Нвс -|- #н, преодолеть все сопротивления гидрав лического канала JJ/z,-, включая инерцию жидкости, и разность давлений в напорном и приемном резервуарах (р2 — Pi)/pg- Тогда полная высота, на которую насос должен поднять жидкость, будет равна
Нп = Нас -Т Нн -|- ^ hi -)- (р2 —Pi)JpS — Ч Т" hi + (Рз —Pi)/pg (III,45)
Эту высоту называют полным или манометрическим напором.
Напор, создаваемый насосом, обычно определяют по показа ниям манометра и вакуумметра, установленных на линиях нагне тания и всасывания, т. е.
НП = Яман + Явак + Йо + К - w\с)/2г (111,46)
где Яман и Н„ап — показания манометра и вакуумметра, м столба перекачивае мой жидкости; h0 — расстояние по вертикали между точками замера давлений.
Очевидно, что мощность, затрачиваемая на перемещение жид кости, будет равна
N„=pgQHn (111,47)
Она называется гидравлической или полезной мощностью.
Уравнение (111,46) применимо к насосам любого действия.
Полезная мощность меньше индикаторной, так как при опре делении не учитываются гидравлические потери в самом насосе и утечки жидкости из рабочей камеры. Отношение полезной мощ ности к индикаторной называется индикаторным к. п. д. т)г
4l=Nn/Nt (Ш,48)
Очевидно, что
Ш=»1гПо (III,49)
где т]г — гидравлический к. п. д.; г|0 — объемный к. п. д.
Мощность N, передаваемая двигателем насосу, будет меньше индикаторной мощности, что обусловлено трением между дета лями насоса; это учитывается механическим к. п. д. г]м
(111,50)
Ni/N = Чм
Из приведенных выражений следует, что N = _ РsQHn
(111,51)
'ПгЛо'Пм Лнас ^Eiac
К- п. д. приводных насосов обычно равен 0,70—0,90. Мощность двигателя выбирают с учетом к. п. д. передачи г]„ и с запасом от J 0 до 20%, т. е.
ЛГдвиг = (МО-1,20) W/Tin (III,52)
Большая величина запаса мощности принимается для насосов при N < 5 кВт.
Эксплуатация поршневых насосов. Перед пуском насоса необ ходимо залить рабочие камеры насоса перекачиваемой жидкостью, проверить состояние системы смазки, открыть задвижки на вса сывающем и напорном трубопроводах. Если имеется байпас, то задвижку на напорном трубопроводе закрывают, а на байпасном открывают. После пуска насоса постепенно закрывают задвижку на байпасе и открывают на напорном трубопроводе. На паровы пускной трубе паровых прямодействующих насосов, кроме того, должны быть открыты краны и продуты паровые цилиндры.
Чтобы остановить насос, выключают двигатель, а при исполь зовании паровых насосов перекрывают паровпускной трубопро вод. После остановки насоса закрывают задвижки на напорном и всасывающем трубопроводах или закрывают паровыпускной вен тиль паровых насосов и продувают паровой цилиндр.
Во время работы насоса необходимо следить за показаниями манометров, вакуумметров и других измерительных приборов. В напорных воздушных колпаках должен поддерживаться нор мальный запас воздуха (примерно 2/3 объема колпака). Периоди чески необходимо проверять плотность сальников и гидравличе ской части насоса.
Поршневые насосы для перекачки нефтепродуктов. На нефте перерабатывающих заводах, нефтебазах, котельных установках для перекачки вязких и горячих жидких нефтепродуктов (мазута, гудрона и т. п.) и в качестве резервных применяют поршневые паровые прямодействующие насосы двойного действия и в мень шей степени — поршневые насосы с приводом от электродвига теля через редуктор. Поршневые насосы предназначаются для перекачки как холодных нефтепродуктов с температурой менее 100° С, так и горячих с более высокой температурой.
Прямодействующие паровые насосы горизонтального типа со стоят из трех основных частей: гидравлической, паровой и сред ника, соединяющего обе части, на котором смонтирована стойка парораспределительного механизма. Гидравлический и паровой поршни расположены на одном штоке. Подача таких насосов регу лируется просто: открытием паровпускного клапана.
Прямодействующие паровые насосы обладают рядом преиму ществ: постоянной готовностью к пуску, надежностью в работе,
Характеристика горячих паровых прямодействующих насосов
|
|
|
Марка
|
насоса
|
|
|
Показатель
|
СЛ-1М
(СЛ-1МС)
|
нпи-зм
|
нпн-з
|
1СП
|
4ПГ
|
нпн-ю
|
Максимальная тем пература нефте продукта, °С Подача, м3/ч
|
220
(320)
|
220
|
220
|
400
|
220
|
220
|
3-7,5
|
3-7,5
|
11-22
|
28-56
|
30-60
|
56-112
|
Наибольшее дав ление нагнета ния, МПа
|
4
|
2
|
2
|
2,5
|
2
|
2,5
|
Число двойных хо дов в 1 мин
|
10—25
|
17—34
|
17—34
|
16—32
|
13—27
|
16—32
|
Давление свежего пара, МПа Противодавление пара, МПа
|
1,2
|
0,6
|
1,2
|
1,2
|
1,0
|
1,2
|
0,05
|
0,1
|
0,05
|
0,4
|
0,05
|
0,4
|
простотой ухода, легкостью регулирования подачи. Однако к. п. д. их невелик и для насосной установки составляет 2,5—3%.
Для работы прямодействующего парового насоса необходимо, чтобы сила, действующая на поршень парового цилиндра, была больше силы, действующей на поршень гидравлической части со стороны перекачиваемой жидкости. Поскольку давление жидкости практически постоянно в течение всего хода поршня, паровая часть должна работать при постоянном давлении, т. е. без рас ширения пара. Это повышает расход пара и уменьшает к. п. д. установки. Крупные прямодействующие насосы расходуют от 25 до 55 кг пара в час на 1 кВт гидравлической мощности.
Приводные поршневые насосы более экономичны, но более дороги и сложнее в эксплуатации, так как имеют отдельные дви гатель и редуктор. Приводные насосы могут создавать высокое давление, величина которого ограничивается механической проч ностью деталей насоса. Насосы типов ДПН-1 и ДПН-2 имеют при вод от двигателя внутреннего сгорания (дизеля).
Подачу поршневых насосов регулируют изменением длины хода плунжера и изменением скорости вращения приводного вала; в паровых прямодействующих насосах — изменением подачи пара в паровые цилиндры. В табл. II1-3 приведена характеристика го рячих поршневых прямодействующих насосов.
|
|
|
Скачать 2.36 Mb.