Сооружение газонефтепроводов и газонефтехранилищ

Определим аналитическую зависимость напора, развиваемого насосом от его подачи по точкам (Q1, H1) и (Q2, H2):

, (26)

где и - коэффициенты, которые рассчитываются на основании системы двух уравнений с двумя неизвестными:

(27)

(28)

где и напоры,взятые с заводской напорной характеристики Н = F(Q) (Приложение Ж);

и - коэффициенты, которые рассчитываются на основании системы двух уравнений с двумя неизвестными.

Формула для расчета данных коэффициентов:

2.4 Оценка правильности вычисления коэффициентов с помощью погрешности

Главной задачей подпорного насоса является взять нефть из резервуара и подать ее на вход основного насоса, перекачивающего нефть (или нефтепродукты) по трубопроводу. С помощью подпорных насосов создается избыточное давление (подпор) на входе в основные насосы станции, которое обеспечивает их бескавитационную работу, поскольку разности высотных отметок остаточного уровня взлива нефти в резервуаре (оси приемо-раздаточного патрубка резервуара) и оси входного патрубка основного насоса не хватает, чтобы преодолеть довольно значительный кавитационный запас последнего, составляющий от 20 м (2,0 атм.) для насосов НМ 1250-30 до 87 м (8,7 атм.) для насосов НМ 10000-210. Подпорные насосы, применяемые для создания такого давления, требуют гораздо меньших значений давления на входе. Необходимый кавитационный запас для подпорных насосов находится в пределах от 0,22 атм. (2,2 м) до 0,5 атм. (5 м) и может быть обеспечен за счет разницы высотных отметок уровня взлива «местного» остатка в резервуаре и оси входного патрубка насоса.

Напорная характеристика подпорных насосов выражается уравнением:

,(32)

где , и - коэффициенты приведены в Приложении З;

, - подача насоса, определяемая по Приложению З;

В отличие от основных магистральных насосов на перекачивающих станциях подпорные насосы соединяют как правило параллельно (расходы нефти в насосах суммируются, а напор, создаваемый каждым насосом, остается одним и тем же), для того чтобы обеспечит требуемый подпор при меньшей подаче в каждом из отдельно взятых насосов. Ведь, как известно, при параллельном соединении насосов общий поток жидкости разделяется на части, составляющие подачи этих насосов. Поэтому стремятся, чтобы либо производительность одного насоса, либо производительность нескольких (двух или трех) параллельно соединенных насосов была равна производительности (подаче) основного магистрального насоса. Наиболее распространённая схема соединения подпорных насосов - два работающих и один резервный.

По приложению З подбираем подпорный насос, исходя из . Подпорный насос - НПВ 1250-30, с подачей 1250 и напором 30м.

Подача подпорного насоса в оптимальном режиме:

,(33)

где , - коэффициенты, определяемые по Приложению З.

м3/ч.

При которой КПД равен:

(34)

где , - коэффициенты, определяемые по Приложению З;

- подача насоса в оптимальном режиме.

Напор, развиваемый насосом на воде в оптимальном режиме равен:

;(35)

где - коэффициенты, определяемые по Приложению З;

- подача насоса в оптимальном режиме.

.

Напорная характеристика подпорных насосов выражается уравнением:

; (36)

где- коэффициенты, определяемые по Приложению З;

- подача насоса, определяемая по Приложению З;

м.

В соответствии с данным расчетом напорная характеристика подпорных насосов будет равна 291,5 м.

4. ПЕРЕРАСЧЁТ ХАРАКТЕРИСТИК ОСНОВНОГО И ПОДПОРНОГО НАСОСА С ВОДЫ НА ВЯЗКИЕ ЖИДКОСТИ

4.1 Перерасчёт основного насоса с воды на маловязкую жидкость

В каталогах приведены характеристики ЦБН снятые в воде. При транспортировке маловязких нефтей и нефтепродуктов эти характеристики изменений не претерпевают. Однако с ростом вязкости перекачиваемой жидкости они ухудшаются. Вследствие этого, выбрав магистральные или подпорные насосы, необходимо оценить целесообразность перерасчёта паспортных характеристик основных и подпорных насосов, приведённых заводом изготовителем для воды в случае отклонения свойств транспортируемой жидкости от свойств воды.

Определим число Рейнольдса и сравним его с переходным числом Рейнольдса:

, (37)

где (Приложение Д);

(Приложение Е);

.

;

Параметр учитывает влияние вязкости перекачиваемой жидкости на значение потерь энергии на трение внутри самого насоса.

Рисунок 2 - Зависимости коэффициентов пересчета , и от числа Рейнольдса в насосе .

, (38)

где ns - коэффициент быстроходности насоса на режиме максимального КПД, являющийся индивидуальной характеристикой насоса.

, (39)

где n - число оборотов ротора (рабочего колеса) насоса, об/мин. (Приложение Д);

- подача (м3/ч) насоса при работе на воде с максимальным КПД;

- напор насоса при работе на воде с максимальным КПД;

, - соответственно число последовательно установленных рабочих колес (ступеней насоса) и сторон всасывания рабочего колеса;

- напор, создаваемый одной ступенью,

- расход, приходящийся на одну сторону рабочего колеса.

;

;

При весьма больших числах Рейнольдса ( ? ) сила трения перестает зависеть от числа Reп, а зависит только от подачи Q; характеристика насоса не зависит от вязкости нt перекачиваемой жидкости, а зависит только от диаметра и угловой скорости вращения рабочего колеса; в пересчете характеристики с воды на вязкую жидкость нет необходимости, так как соответствующие коэффициенты пересчета и равны 1 в соответствии с рисунком 2.

Если число Рейнольдса меньше переходного числа Рейнольдса, то характеристики центробежного нагнетателя, построенные на воде, отличаются от характеристик нагнетателя, работающего на более вязкой жидкости (коэффициенты hмв, aмв, bм. в), то они пересчитываются, т.к. КН и КQ<1.

, (40)

где - граничное число Рейнольдса;

- поправочный коэффициент.

Величины и , такжекак и являются функцией от :

; (41)

где ns - коэффициент быстроходности насоса на режиме максимального КПД, являющийся индивидуальной характеристикой насоса.

.

(42)

где ns - коэффициент быстроходности насоса на режиме максимального КПД, являющийся индивидуальной характеристикой насоса.

4.

Определяем данный коэффициент:

.

Рассчитаем величины коэффициентов при работе насоса на высоковязкой жидкости:

; (43)

; (44)

. (45)

где - коэффициенты, определяемые по Приложению Е;

- коэффициент КПД;

- коэффициент подачи;

;

;

.

Определить подачу насоса в оптимальном режиме:

Максимальный КПД, на высоковязкой нефти достигаемый при подаче определяется по формулам:

, (46)

где - коэффициенты, при работе насоса на высоковязкой жидкости;

.

При которой КПД и напор насоса соответственно равны:

(48)

где - коэффициенты, при работе насоса на высоковязкой жидкости;

- подача насоса в оптимальном режиме;

; (49)

где - коэффициенты, которые рассчитываются на основании системы двух уравнений с двумя неизвестными;

- подача насоса в оптимальном режиме;

;

.

Пусть данное значение равно 845,06 м.

4.2 Перерасчёт подпорного насоса с воды на маловязкую жидкость