Ухта 2010

Выполнил

ст. гр. ПЭМГ-1-06 М. Н. Кузьмичев

 

Проверил

С. В. Петров

 

Ухта 2010

По проектной пропускной способности Q = 8179 м³/ч (из лабораторной работы №2) подбираем марку насоса. Выбираем насос НМ 7000-210; n=50 c^-1 (3000 об/мин).

Строим характеристику Q-H для данного насоса.

Н, м

Q, м3/ч

Характеристики насосов построены на воду, ее необходимо пересчитать на нефть. Для этого определяем эквивалентный диаметр рабочего колеса по формуле:

, (1)

где D_экв – эквивалентный диаметр рабочего колеса, см;

D₂, В₂ – соответственно диаметр и ширина рабочего колеса, см; D₂ =46,5 см, В₂ = 6,1 см (табл. 20 );

К_л – коэффициент сужения выходного сечения рабочего колеса лопатки; К_л= 0,9.

см.

Найдём число Рейнольдса Re на выходе из колеса по формуле

, (2)

где Q_н - номинальная подача насоса, м³/ч; Q_н = 7000 м³/ч.

– кинематическая вязкость при t = –8 °С, м²/с; =61,7·10^-6.

.

По табл. 21 определяем поправочные коэффициенты к подаче и напору. Так как Re>80000, то K_Q = 1, K_H = 1. Следовательно, характеристика Q-H насоса, построенная на воду, соответствует характеристике насоса, построенной на нефть.

Число насосных станций рассчитывается по формуле:

, (3)

где Н_ст - напор на выходе из насосной станции, м; Н_ст=600,24 м [из лабораторной работы №1];

Dh - дополнительный напор, м, Dh=60м [таблица 14];

H - полная потеря в трубопроводе;

.

Число станций принимаем равным 5 с учетом лупинга длиной 64,8 км (из л/р №3).

Определив развиваемый напор насоса Н^* (из характеристики насоса при проектной пропускной способности), м, создаваемый для требуемой подачи, можно определить число насосов, установленных на одной насосной станции.

, (4)

где n – число насосов на одной насосной станции;

H_cт – напор, развиваемый одной насосной станцией, м; Н_ст=600,24 м (из лабораторной работы №1);

Н^* – напор, развиваемый насосом для данной подачи, м; Н^*=223 м.

Округляя до ближайшего целого, принимаем число насосов n=3. Кроме того, устанавливаем один резервный насос.

Общее число насосов на всём трубопроводе определяем, умножая количество насосов на одной станции на число насосных станций на трубопроводе.

n₀=n_cт·n, (5)

где n₀ – общее число насосов на трубопроводе;

n_cт – число насосных станций на трубопроводе; n_cт=5.

n₀=5*3=15.

Подбираем электродвигатели для насосов исходя из потребляемой мощности насосов, которая расчитывается по формуле:

, (6)

где N_н – мощность электродвигателя,кВт;

_t – плотность нефти при расчетной температуре, кг/м³; _t=889,15 кг/м³;

_н – КПД насоса, доли единиц; _н=0,89 (табл. 19).

кВт.

Подбираем для насосов электродвигатели марки СТД-5000-2 (табл. 19 ), с мощностью 5000 кВт и частотой вращения 3000 об/мин.

Для обеспечения кавитационного запаса устанавливаем параллельно два подпорных агрегата НПВ 5000-120 (n=1500 об/мин).

Н, м

Q, м3/ч

По графику определяем подпорный напор Н^**=265 м, развиваемый насосами для подачи Q=8179 м³/ч.

Строим совмещённую напорную характеристику всех рабочих насосов и характеристику трубопровода в одной координатной плоскости.

Выбираем 5 соседних значения Q, близкие к проектному, определяем потерю напора и по полученным данным строим напорную характеристику трубопровода.

Q=8179 м³/ч=2,272 м³/с

, (7)

где D_вн – внутренний диаметр трубопровода, м; D_вн=1,0 м.

.

Для определения режима потока найдем число Рейнольдса в первой переходной зоне, Re_1пер:

, (8)

где k – эквивалентная шероховатость, мм; k=0,2 мм [табл. 12].

.

Так как 2300<Re < Re_1пер, то режим потока турбулентный в зоне гидравлически гладких труб.

, (9)

i_л=i*0,296

где - гидравлический уклон, м/м;

l – коэффициент гидравлического сопротивления.

Коэффициент гидравлического сопротивления для турбулентного режима в зоне гидравлически гладких труб определяется по формуле:

; .

Подставив найденное значение в формулу (9) определим значение гидравлического уклона:

м/м.

i_л=3,85·10^-3 ·0,296=1,14·10^-3 м/м.

Полная потеря напора в трубопроводе H, м, определяется по формуле:

, (10)

где 1,01 - коэффициент, учитывающий местное сопротивление в трубопроводе;

Х_л – длина лупинга, м, Х_л=64,8·10³ м.

L_р – расчетная длина трубопровода, м; L_р=700·10³ м;

Dz – разность отметок начала и конца трубопровода, м; Dz=130-100=30 м.

м.

Остальные значения Н, м, рассчитываются аналогично и сводятся в таблицу 1.

Таблица 1

	Q, м3/ч	Q, м3/c	Re	l	i·10-3, м/м	Нл, м
		1,39		0,025	1,64
		1,67		0,024	2,27
		1,94		0,023	2,94
		2,22		0,023	3,85	2573,8
		2,272		0,022	4,03	2638,1
		2,5		0,022	4,67
		2,78		0,021	5,51

 

Исходя из совмещенной напорной характеристики определили координаты рабочей точки: Q_р=9400 м³/ч; Н_р=3350 м.

Параметры расчетной точки: Q_расч=8179 м³/ч; Н_расч=2573 м.

Так как рабочая точка при пересечении характеристик находится выше, чем расчетная, поэтому производим обточку рабочего колеса основного насоса.

Диаметр рабочего колеса после обточки определяется по формуле:

,

где D₂^’ – диаметр рабочего колеса после обточки, см;

D₂ – диаметр рабочего колеса до обточки, см; D₂=48,5 см;

Н^’ – расчетный напор, м;

Н_р – напор из совмещенной характеристики, м.

см.

Подача насоса после обточки рабочего колеса:

,

где Q^’ – подача насоса после обточки рабочего колеса, м³/ч;

Q_р – подача насоса из совмещенной характеристики, м³/ч.

м³/ч.

После обточки рабочего колеса насоса на совмещенной характеристике находим координаты новой рабочей точки:

м³/ч; м.