Лабораторная работа 3. Регулирование режимов работы центробежных насосов
 Скачать 44.13 Kb.
|
|
Лабораторная работа №3 Тема: Регулирование режимов работы центробежных насосов Цель работы: Получение навыков построения совмещенной характеристики НПС и трубопровода, расчета режимов работы при регулировании. Ход работы Нефтеперекачивающая станция оснащена К насосами марки Х, работающих в режиме последовательного соединения и подающих нефть с плотностью ρ и вязкостью ν в магистральный нефтепровод длиной L с внутренним диаметром D. Таблица 1 Численные значения параметров насоса, нефтепровода, нефти
Существующие методы регулирования работы НПС подразделяются на методы плавного и ступенчатого регулирования. К теоретически возможным методам плавного регулирования относятся: перепуск, дросселирование, изменение числа оборотов ротора насосов. К методам ступенчатого регулирования относят: изменение числа работающих насосов НПС, изменение схемы соединения насосов на НПС, изменение числа ступеней у многоступенчатых насосов, замена роторов (рабочих колёс) насосов, изменение диаметра рабочего колеса насосов. Метод регулирования перепуском состоит в перепуске части жидкости с выхода насоса вновь на его вход (рис.1а). При этом происходит изменение характеристики трубопроводной системы, на которую работает насос и изменяется месторасположение рабочей точки НПС. Это влечёт за собой изменение режима работы нефтепровода. Рассмотрим данный случай подробнее. Допустим, в начальный момент НПС 1 работала без перепуска на нефтепровод 2 (рис.1б). Рабочая точка системы занимает положение М, производительность нефтепровода равна Q0. Откроем задвижку на перепускном трубопроводе 3. Жидкость теперь движется не только по одному нефтепроводу 2, но и по перепускному трубопроводу 3. С гидравлической точки зрения это означает появление в системе дополнительного элемента – трубопровода 3. Теперь для нахождения рабочей точки системы необходимо первоначально найти суммарную H-Q характеристику трубопроводов 2 и 3. Эти трубопроводы согласно рис. 1 соединены между собой параллельно. Поэтому для нахождения их суммарной характеристики следует сложить 2 и 3 путём сложения их абсцисс (Q) при одинаковых ординатах (H). В итоге получается кривая (2+3). Рабочей точкой системы при работе НПС с перепуском будет точка МП.  Рис. 1. Изменение режимов работы НПС перепуском Как видно, при работе с перепуском производительность НПС возрастает с Q0 до QП. Посмотрим, какое количество жидкости при этом будет поступать в нефтепровод 2. Нефтепровод 2 расположен на выходе НПС и находится под напором станции, равным согласно МП величине НП. При напоре НП нефтепровод 2 будет пропускать через себя, если следовать его H-Q характеристике, производительность Q2, меньшую первоначальной Q0, существовавшей при перекачке без перепуска. Таким образом, при перекачке с перепуском производительность нефтепровода всегда только снижается. Данный метод регулирования является неэкономичным, т.к. при его осуществлении производительность нефтепровода снижается, а производительность НПС, напротив, возрастает. Это вызывает перерасход энергии на единицу транспортируемой нефти. Регулирование режима работы НПС дросселированием состоит в создании потоку искусственного сопротивления в виде сужения площади поперечного сечения потока в каком-либо его месте (сечении). Реализуется данный метод на узлах регулирования НПС с помощью управляемых со щита станции и автоматикой регуляторов давления или регулирующих заслонок.  Рис.2. Изменение режимов работы НПС дросселированием Суть данного метода показана на рис.2. При полностью открытом дроссельном органе D (заслонке, регуляторе и т.д.) рабочей точкой системы является точка М, производительность системы (нефтепровода) равна Q0, гидропотери в ней Н0. Если дроссельный орган D прикрыть, то его сопротивление увеличится, и к потерям напора в нефтепроводе, отображённом на рис.2б, 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 Qд. Интересно проследить, как изменяется напор НПС при дросселировании. Согласно рис.2б, напор, развиваемый станцией при дросселировании, увеличивается до Нд, потери же напора в нефтепроводе, напротив, уменьшаются. При производительности Qд они в соответствии с Н-Q характеристикой собственно нефтепровода 2 (без учёта дроссельного органа) составляют 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. Напорная характеристика центробежного насоса описывается уравнением: Н = а - bQ2 = 272-0,260*10-5*25000000=207,0 м где Н – напор (м), соответствующий подаче насоса Q (м3/ч); а (м) и b (м/(м3/ч)2) – эмпирические коэффициенты аппроксимации напорных характеристик насосов (табл. 2.) Таблица 2 Коэффициенты α и b аппроксимации напорных характеристик для некоторых нефтяных центробежных насосов серии НМ
При последовательном соединении К одинаковых насосов их суммарная напорная характеристика будет следующей: Н = К (а - bQ2)=3*207,0=621 м При параллельном соединении К одинаковых насосов их суммарная напорная характеристика определится выражением:  Потери напора в нефтепроводе могут быть определены по уравнению Лейбензона:  ,где h – потери напора, (м); Q - производительность нефтепровода, (м3/с); ν – кинематическая вязкость нефти, (м2/с); L – длина нефтепровода, (м); D – внутренний диаметр нефтерповода, (м); β и т – безразмерные коэффициенты, значения которых зависят от режима движения жидкости в трубопроводе (например, для турбулентного режима в области гидравлически гладких труб β = 0,0247, m=0,25). Экономичность работы НПС в условиях их эксплуатации определяется главным образом энергозатратами, то есть расходом мощности. Мощность, потребляемая НПС в целом (всеми ее насосно-силовыми агрегатами) рассчитывается по формуле:  =845*9,81*207,0*1,389/0,76=3,14 МВт.где Н и Q – напор и производительность станции, определяемые по ее рабочей точке; ηнпс – КПД НПС. |