Сравнение способов регулирования работы насосов на магистральном нефтепроводе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Кафедра "Транспорт и хранение нефти и газа"

Отчет по лабораторной работе

на тему: "Сравнение способов регулирования работы насосов на магистральном нефтепроводе"

Выполнил: студент группы ММТ-51-17-01

И.Е. Слепнев

Проверил: к.х.н., доцент

П.Ю. Пузин

Уфа - 2018

Введение

Цель работы. Получение экспериментальных напорных характеристик насосов нефтеперекачивающих станций с постоянной частотой вращения с последующей их аппроксимация неполным полиномом второй степени во всем диапазоне изменения расхода, а также снятие характеристики трубопровода. Сравнение способов регулирования работы насосов на магистральном нефтепроводе методом дросселирования и методом изменения частоты вращения вала насоса.

Теоретическая часть. Для центробежных насосов магистральных нефтепроводов напорные характеристики (зависимость напора H от подачи Q) имеют вид полого падающих кривых. Рабочая область этой характеристики достаточно хорошо аппроксимируется выражением

(1.1)

где a - постоянный коэффициент, характеризующий напор при нулевой подаче;

b - постоянный коэффициент, характеризующий крутизну напорной характеристики.

Коэффициенты a и b обычно определяются при аппроксимации N экспериментально полученных значений напора и подачи или по заводской характеристике насоса, снятых на воде.

Напор, развиваемый насосом, можно найти по формуле:

(1.2)

где и - давление перекачиваемого продукта до и после насоса соответственно; напорная насос нефтеперекачивающая дросселирование

- плотность перекачиваемого продукта;

- ускорение свободного падения.

Последовательное соединение насосов используется для увеличения напора перекачиваемой жидкости. При этом эффективность такого соединения достигается только в случае, если подачи этих насосов при оптимальных режимах близки друг к другу. Последовательная схема включения используются на нефтеперекачивающих станциях для создания большого напора.

При последовательном соединении производится сложение напоров насосов, соответствующих одинаковым подачам (рисунок 1).

При последовательном соединении s однотипных насосов аналитическая зависимость суммарной напорной характеристики может быть представлена в виде

(1.3)

Рисунок 1 - Суммарная характеристика H(Q) центробежных насосов при последовательном соединении: 1 - напорная характеристика одного насоса; 2 - напорная характеристика двух насосов; 3 - напорная характеристика трех насосов

В качестве основного допущения для выполнения данной лабораторной работы примем, что все насосы на исследуемом стенде имеют одинаковую напорную характеристику. При этом развиваемый насосами перепад давления непосредственно можно измерить только на станциях НС 2 и НС 3, которые оснащены датчиками давления на входе и на выходе станции. Датчиками давления измеряется суммарный перепад давления, развиваемый двумя последовательно соединенными насосами. Отключение одного из насосов на измеряемой линии повлечет необходимость учета потерь давления на трубопроводе от включенного насоса до датчика давления. Поэтому на измеряемой линии должны работать оба насоса. Вышеописанным ограничениям для аппроксимации напорной характеристики соответствуют следующие режимы работы трубопровода: 2-2-2 (измерение перепада давления на НС 2 и НС 3); 2-2-1 (измерение перепада давления на НС 2); 2-2-0 (измерение перепада давления на НС 2); 1-2-0 (измерение перепада давления на НС 2).

Ход работы

Схема лабораторного стенда изображена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Принципиальная гидравлическая схема лабораторного стенда

Таблица 1 - Экспериментальные данные характеристики насосов

Таблица 2 - Экспериментальные данные характеристики трубопровода

Рисунок 3 - Совмещенная характеристика НПС и МНП по экспериментальным точка

Регулирование режимов работы магистрального трубопровода.

При отсутствии перекачивающих агрегатов с регулируемой частотой вращения ротора насоса эксплуатация нефтепровода может происходить на различных режимах, смена которых происходит дискретно при изменении вариантов включения насосов и перекачивающих станций. Расход Q, который устанавливается в трубопроводе при различных режимах, определяется из уравнения баланса напоров и зависит от количества включенных насосов, их напорных характеристик и схемой их включения (параллельно, последовательно).

К основным факторам, влияющим на режимы работы системы "ПС - трубопровод", можно отнести следующие:

- переменная загрузка трубопровода, вызванная различной закономерностью работы поставщиков и потребителей;

- изменение реологических параметров перекачиваемого продукта вследствие сезонного изменения температуры, а также влияния содержания воды, парафина, растворенного газа и т. п.;

- технологические факторы - изменение параметров насосов, их включение и отключение, наличие запасов нефти или свободных емкостей и т. д.;

- аварийные или ремонтные ситуации, вызванные повреждениями на линейной части, отказами оборудования ПС, срабатываниями предельной защиты.

Некоторые из этих факторов действуют систематически, некоторые - периодически. Все это создает условия, при которых режимы работы системы "ПС - трубопровод" непрерывно изменяются во времени.

Из уравнения баланса напоров следует, что все методы регулирования можно условно разделить на две группы:

- методы, связанные с изменением параметров перекачивающих станций:

1) изменение схемы соединения насосов;

2) регулирование с помощью применения сменных роторов или обточенных рабочих колес;

3) регулирование изменением частоты вращения вала насоса;

- методы, связанные с изменением параметров трубопровода

1) дросселирование;

2) перепуск части жидкости во всасывающую линию (байпасирование).

Метод дросселирования на практике применяется сравнительно часто, хотя и не является экономичным. Он основан на частичном перекрытии потока нефти на выходе из насосной станции, то есть на введении дополнительного гидравлического сопротивления.

Изменение частоты вращения вала насоса - прогрессивный и экономичный метод регулирования. Применение плавного регулирование частоты вращения роторов насосов на ПС магистральных нефтепроводов облегчает синхронизацию работы станций, позволяет полностью исключить обточку рабочих колес, применение сменных роторов, а также избежать гидравлических ударов в нефтепроводе. При этом сокращается время запуска и остановки насосных агрегатов. Однако, в силу технических причин, этот способ регулирования пока не нашел широкого распространения.

Рисунок 4 - Совмещенная характеристика при регулировании методом дросселирования

Рисунок 5 - Совмещенная характеристика при регулировании методом уменьшения частоты вращения вала насоса

Вывод: в ходе лабораторной работы, была построена совмещенная характеристика макета, при 2, 4 и 6 работающих насосов, после чего было произведено регулирование режима работы сначала дросселированием, а после изменением частоты вращения вала насосов. Метод регулирования путем изменения частоты вращения вала насосов выгоднее со стороны меньших затрат на электроэнергию, но для этого нужно проектировать и сооружать частотно-регулируемый привод на НПС, что также очень затратно. В данной лабораторной работе погрешность полученных экспериментальных точек велика из-за человеческого фактора.

Размещено на Allbest.ru