Гидравлический расчет трубопровода и подбор центробежного насосного агрегата

Пересчет характеристики магистрального насоса НМ 360-460 с воды на перекачиваемую жидкость методом Аитовой-Колпакова. Построение совмещенной характеристики трубопровода и группы насосов. Проверка всасывающей способности и расчет щелевого уплотнения.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 24.03.2015
Размер файла 520,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Гидравлический расчет трубопровода и построение его характеристики

2. Подбор насоса

3. Пересчет характеристики магистрального насоса НМ 360-460 с воды на перекачиваемую жидкость методом Аитовой-Колпакова

4. Построение совмещенной характеристики трубопровода и группы насосов

5. Возможные варианты регулирования подачи насоса

5.1 Дросселирование

5.2 Регулирование воздействием на привод, изменением числа оборотов вала насоса

5.3 Регулирование подачи обточкой рабочего колеса

6. Проверка всасывающей способности

7. Расчет щелевого уплотнения

Список использованных источников литературы

1. Гидравлический расчет трубопровода и построение его характеристики

Определим диаметр трубопровода на нагнетательной линии, принимая скорость перекачиваемой жидкости V=3,5 м/с.

= = м

Полученный диаметр нагнетательной линии не соответствует ГОСТу. Следовательно, принимаем ближайший, соответствующий ГОСТ 20295-85

dн=219мм б=5мм;

dн=219-2*5=209мм.

Т. к. диаметр на нагнетательной линии уменьшился, следовательно изменилась и скорость. Найдём действительную скорость жидкости в нагнетательной линии трубопровода

=

Найдем режим течения перекачиваемой жидкости

=

=

=

Т. к. Rен, ReперI< Rен < RеперII, следовательно режим течения жидкости - турбулентный, в зоне смешанного трения. Находим коэффициент гидравлических сопротивлений по формуле Альтшуля

Найдём потери напора по длине используя формулу Дарси-Вейсбаха

= =379,77м,

где lнприв = lн * Кприб = 7000*1,02=7140;

Кприб =1,02 - коэффициент привидения, учитывающий местные потери.

Как правило, всасывающий патрубок в отличии от нагнетательной линии делается больше по диаметру, учитывая это найдём диаметр трубопровода во всасывающей линии, скорость перекачиваемой жидкости примем V=2,5 м/с

= = 0,225 м.

Полученный диаметр всасывающей линии не соответствует ГОСТу. Следовательно, принимаем ближайший, соответствующий ГОСТ 20295-85

dв=273мм б=5мм;

dв=273-5*2=263мм.

Тогда скорость перекачиваемой жидкости во всасывающей линии будет

=

Найдем режим течения жидкости

=

=

=

Т. к. Rев, ReперI< Rев < RеперII, следовательно режим движения жидкости - турбулентный, в зоне смешанного трения. Находим коэффициент гидравлических сопротивлений по формуле Альтшуля

Потери на всасывающей линии находим по формуле Дарси-Вейсбаха

=,

Найдём потребный напор насоса для осуществления процесса перекачки, в заданном режиме используя уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2:

Уравнение Бернулли для сечений 3-3 и 4-4:

Определяем потребный напор:

При Qпотреб=360 м3/ч, Нпотреб=400,69 м.

Аналогично рассчитываем потребный напор для различных значений Q, результаты заносим в таблицу 1

Таблица 1

На основе полученных данных строим характеристику трубопровода

2. Подбор насоса

По Qпотр и Hпотр проводим подбор магистральных насосов. Выбрали 1 секционный насос серии НМ 360-460 с диаметром рабочего колеса 300 мм.

Насосы магистральных нефтепроводов соответствуют, в основном, ГОСТ 12124-87 "Насосы центробежные нефтяные для магистральных трубопроводов" (типы и основные параметры). Стандарт распространяется на насосы основные, подпорные, а также насосы для откачки утечек. Он определяет 11 типов основных насосов, а с учетом сменных роторов -- 20 типов. Основные насосы изготовляются на подачи от 125 до 12500 м3/ч. При подачах до 750 м изготовляют секционные насосы с последовательным соединением колес (рисунок - 1).

Секционные магистральные насосы имеют подачу до 710 м3/ч. Согласно ГОСТ 12124-87, предусмотрены пять типов секционных насосов: НМ 120-550, НМ 250-475, НМ З60-460, НМ 500-300 и НМ 710-280. Эти насосы многоступенчатые горизонтальные в однокорпусном секционном исполнении с рабочими колесами одностороннего входа.

Насос НМ 360-460 - четырех ступенчатый он состоит из ротора, крышек всасывания и напорной, секций, направляющих аппаратов, узлов уплотнения и подшипниковых опор.

Ротор насоса состоит из вала, рабочих колес, предвключенного колеса, разгрузочного диска и втулок.

Рабочее колесо литое, одностороннего входа. Направляющий аппарат - литой. Для обеспечения бескавитационной работы насоса устанавливается литое предвключенное колесо.

Осевое усилие ротора уравновешено разгрузочным диском. Концевые уплотнения ротора - механические торцевые. Опоры ротора - подшипники скольжения с кольцевой смазкой и водяным охлаждением.

Крышки всасывания и напорная стягивается стяжными шпильками, образуя вместе с секциями корпус насоса.

Насос и электродвигатель, соединенные зубчатой муфтой, устанавливают на отдельных фундаментных рамах.

Направление вращения вала - по часовой стрелке, если смотреть со стороны электродвигателя. Для расширения области применения насосов допускается уменьшение подачи и напора в пределах рабочей зоны, указанной на характеристике насоса.

1 - зубчатая муфта, 2 - вал, 3 - подшипник скольжения, 4 - торцевое уплотнение, 5 - крышка всасывания, 6 - уплотнительная втулка, 7 - предвключенное колесо, 8 - уплотнительное кольцо, 9 - секция, 10 - рабочее колесо, 11- направляющий аппарат, 12- уплотнительное кольцо, 13 - напорная крышка, 14 - пята насоса, 15 - разгрузочный диск, 16 - разгрузочная втулка, 17 - корпус концевого уплотнения, 18 - устройство отжима ротора

Рисунок 1 - Нефтяной магистральный секционный насос

Характеристика насоса НМ 360-460 (n=2970 об/мин; D2=300 мм).

Таблица 2

Q, м3

0

80

160

240

320

400

480

Н, м

535

535

530

515

485

440

380

з, %

0

35

60

75

80

83,5

80

N, кВт

310

330

400

487,5

575

627,5

675

Схема расположения насосов

3. Пересчёт характеристики магистрального насоса НМ360-460 с воды на перекачиваемую жидкость методом Аитовой - Колпакова

где ns - коэффициент быстроходности;

j - число ступней, j=4;

i - одно или двухстороннего действия, i=1;

Reпер=

Так как Reх > Reпер наступает автомодельный режим и пересчеты характеристик по напору и подачи не требуется, следовательно: Нн = Нв и

Qн = Qв.

Но с изменением вязкости жидкости меняются дисковые потери, что ведёт к изменению КПД и мощности насоса.

Пересчет к.п.д. с воды на перекачиваемую жидкость

где зв - к.п.д на воде;

зн - к.п.д. на перекачиваемую жидкость;

A - коэффициент связанный с дисковыми потерями, определяемый коэффициентом быстроходности ns и рассчитываемый с учетом вязкости нефти, ns = 97,62 => A = 1000;

б - коэффициент связанный с гидравлическими потерями, зависящий от числа Re и определяется по графику б = 0,04;

Reв, Reн - числа Рейнольдса, определяемые по воде и вязкой жидкости.

Число Reв при перекачке воды равно:

Пересчет мощности с воды на перекачиваемую жидкость

Расчетные данные заносим в таблицу 3

Таблица 3

4. Построение совмещенной характеристики трубопровода и группы насосов

5. Возможные варианты регулирования подачи

5.1 Дросселирование

Метод дросселирования на практике применяется сравнительно часто, хотя и не является экономичным. Он основан на частичном перекрытии потока нефти на выходе из насосной станции, т.е. на введении дополнительного гидравлического сопротивления. При этом рабочая точка смещается в сторону уменьшения расхода.

Высота изменения характеристики трубопровода равна

hдрсВ=444,87-400,69=44,18 м.

Оценка эффективности

зн=76,5% при Q=360 м3

>Дздоп=2%,

следовательно дросселирование не приемлемо.

5.2 Регулирование воздействием на привод, изменением числа оборотов вала насоса

Изменение частоты вращения вала - прогрессивный и экономичный метод регулирования, позволяющий полностью исключить обточку рабочих колес.

Согласно теории подобия центробежных насосов параметры их работы при измени частоты вращения вала связаны соотношениями:

=

Строим параболу подобия Н=СQ2

Таблица 4

Q, м3

0

40

80

120

160

200

240

280

320

360

400

Н, м

0

4,94

19,78

44,52

79,14

123,66

178,08

242,39

316,59

400,69

494,67

Парабола пересекает напорную характеристику насоса в точке К, Q при n, Q при n.

Из выражений приведённых выше найдём число оборотов вала центробежного насоса в минуту n:

n==2801,66

По формулам и пересчитаем напорную характеристику НМ при числе оборотов в минуту n=2970 об/мин.

Данный метод регулирования является самым эффективным, так как при изменении числа оборотов вала насоса, КПД насоса при этом не меняется.

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

1)

2)

3)

4)

5)

6)

)

Результаты заносим в таблицу 5

Таблица 5

Q, м3

0

75,46

150,93

226,39

301,86

377,32

452,79

Н, м

476,07

476,07

471,62

458,27

431,57

391,53

338,14

5.3 Регулирование подачи обточкой рабочего колеса

Обточка рабочих колес по наружному диаметру широко применяется в трубопроводном транспорте нефти. Этот способ может быть эффективно использован при установившемся на длительное время режиме перекачки. Следует отметить, что уменьшение диаметра рабочего колеса сверх допустимых пределов приводит к нарушению нормальной гидродинамики потока в рабочих органах насоса и значительному снижению к.п.д.

Строим параболу обточки НВ=aBQ2

Строим параболу обточки для подач

Q1 = 320 м3/ч , Q2 = 360 м3/ч, Q3 = 400 м3

Н 1= 3202 * 0,003092 = 316,59 м;

H2 = 3602 * 0,003092 = 400,69 м;

H3 = 4002 * 0,003092 = 494,67 м.

Эта парабола пересекает напорную характеристику насоса в точке К с подачей QК = 378,57 м3/ч. Тогда диаметр обточенного колеса будет

Строим новую напорную характеристику насоса:

1)

2)

3) ;

4) ;

5) ;

6) ;

7)

Результаты заносим в таблицу 6

Таблица 6

Q, м3

0

75,46

150,93

226,39

301,86

377,32

452,79

Н, м

476,07

476,07

471,62

458,27

431,57

391,53

338,14

При 60<ns<120 допускается обточка рабочих колес до 20%. В нашем случае ns=97,62 и д=5,6% - условие выполняется, следовательно, регулирование подачи путем обточки рабочего колеса приемлемо.

6. Проверка всасывающей способности

Определим запас энергии на входе в насос, используя уравнение Бернулли

.

Располагаемый кавитационный запас

=.

Расчёт показал, что располагаемый кавитационный запас больше допустимого (для насоса НМ360-460 hдоп =4 м) в этом случае в насосе кавитация не возникает, подпорный насос не нужен.

7. Расчет щелевого уплотнения

Наиболее широко распространенный вид бесконтактного уплотнения в центробежных насосах - щелевое уплотнение. Оно ставится у входа в насос, между колесом и корпусом, для уменьшения перетока жидкости между областями высокого и низкого давления

В корпусе насоса 1 фиксируется неподвижно втулка 3 с буртиком, которая по диаметру Д1 плотно прилегает к корпусу. Между втулкой и выточкой колеса 2 по техническим требованиям устанавливается малый зазор д в пределах 0,3…0,4 мм, который обеспечивает колебания вала в пределах зазоров подшипников без заедания колеса о корпус. Отношение длины выточки к ее диаметру находится в пределах 0,12…0,15.

Определим утечки через щелевое уплотнение насоса на оптимальном режиме, если известно, что диаметр щели D=90 мм, д1=0,25 мм, д2=0,6 мм, н=0,18.10-4м2

Расход через коническую щель примерно равен расходу через цилиндрическую с зазором

Выполним расчет в первом приближении.

Перепад напора на щели

Скорость

Число Рейнольдса

Так как 3753,2>1900, то режим турбулентный

Коэффициент Дарси вычисляется по формуле Блазиуса (для турбулентного режима)

Коэффициент расхода

Скорость в щели

Утечки

Второе приближение

Число Рейнольдса

Коэффициент Дарси

Коэффициент расхода

Скорость в щели

Утечки

Повторяя аналогичные вычисления для последующих приближений, соответственно получим следующий ряд расходов: 19,42 м3/ч; 19,37 м3/ч. Как видно, второе и третье приближение отличаются друг от друга не более чем на 1%, а потому расчёты можно закончить. Таким образом, утечки при указанных условиях на две стороны составят 38,74 м3/ч, что соответствует объёмному к.п.д.

магистральный насос трубопровод всасывающий

При этом скорость в щели составляет величину V =44,81 м/с.

В процессе эксплуатации насосов и щелевых уплотнений последние изнашиваются, зазор возрастает, что увеличивает утечки. Возрастание этих утечек со временем - одна из причин снижения к.п.д. насоса.

Список использованных источников

1 П.И. Тугунов, В.Ф. Новоселов, А.А. Коршак, А.М. Шаммазов, Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов, Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2002.

2 Л.Г. Колпаков, Эксплуатация магистральных насосов, Уфа: УГНТУ, 1993.

3 А.М. Нечваль, Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов, Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2001.

4 А.А. Коршак, А.М. Нечваль, Трубопроводный транспорт нефти, нефтепродуктов и газа, Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2005.

5 Альбом основного и вспомогательного оборудования насосных и компрессорных станций нефтегазопроводов, Уфа: УГНТУ, 2004.

6 Каталог нефтяные магистральные и подпорные насосы, Москва: ЦИНТИхимнефтемаш, 1973.

7 С.М. Вайншток, Г.Г. Васильев, Г.Е. Коробков, А.А. Коршак, М.В. Лурье, А.Д. Прохоров, А.М. Шаммазов, Трубопроводный транспорт нефти, Москва: Недра, 2002.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Гидравлический расчет трубопровода и построение его характеристики, подбор насоса. Характеристика насоса, его устройство, особенности эксплуатации. Пересчет характеристики с воды на перекачиваемый продукт. Варианты регулирования подачи, расчеты.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 21.08.2012

  • Гидравлический расчет трубопровода и построение его характеристики, подбор насоса. Характеристика насоса, его устройство, особенности эксплуатации. Пересчет характеристики с воды на перекачиваемый продукт. Возможные варианты регулирования подачи.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 27.04.2014

  • Определение величины потребного напора для заданной подачи. Паспортная характеристика центробежного насоса. Построение совмещенной характеристики насосов и трубопровода. Определение рабочей точки. Регулирование режима работы для увеличения подачи.

    курсовая работа [352,3 K], добавлен 14.11.2013

  • Расчет трубопровода, выбор центробежного насоса. Методы регулировки его работы в схеме циркуляционной мойки резервуаров и трубопроводов. Расчет сопротивлений трубопровода и включенных в него аппаратов. Разбивка трубопровода насосной установкой на участки.

    курсовая работа [258,3 K], добавлен 10.04.2012

  • Расчет водопроводной сети, определение расчетных расходов воды и диаметров трубопровода. Потери напора на участках нагнетательного трубопровода, характеристика водопроводной сети, выбор рабочей точки насоса. Измерение расчетной мощности электродвигателя.

    контрольная работа [652,9 K], добавлен 27.09.2009

  • Простые и сложные трубопроводы, их классификация по принципу работы. Расчет гидравлических характеристик трубопровода. Выбор базовой ветви трубопровода. Расчет требуемой производительности и напора насоса. Подбор насоса и описание его конструкции.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 31.10.2011

  • Классификация центробежных насосов, скорость жидкости в рабочем колесе. Расчет центробежного насоса: выбор диаметра трубопровода, определение потерь напора во всасывающей и нагнетательной линии, полезной мощности и мощности, потребляемой двигателем.

    курсовая работа [120,8 K], добавлен 24.11.2009

  • Расчет внутреннего диаметра трубопровода, скорость движения жидкости. Коэффициент гидравлического трения, зависящий от режима движения жидкости. Определение величины потерь. Расчет потребного напора. Построение рабочей характеристики насосной установки.

    контрольная работа [187,7 K], добавлен 04.11.2013

  • Гидравлический расчет системы подъема нефти из скважины погружным центробежным насосом. Построение графика потребного напора и определение рабочей точки. Выбор погружного электрического центробежного насоса, пересчет его характеристик на вязкую жидкость.

    курсовая работа [282,7 K], добавлен 13.02.2013

  • Характеристика насосов; гидравлическая сеть, определение потерь энергии на преодоление сопротивлений. Расчет трубопроводов с насосной подачей: параметры рабочей точки, всасывающей линии при безкавитационной работе, подбор двигателя, подача насоса в сеть.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 26.10.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.