Влияние вязкости нефти на характеристику магистрального насоса

КР 09.МТД.084.ПЗ

					КР 09.МТД.084.ПЗ
Изм.	Кол.уч.	№ документа	Подп.	Дата
Выполнил		Шмидт И.В.			Записка пояснительная	Лит			Лист	Листов
Проверил		Политаева О.Ю.				у				22
Т.контр.						ИДПО УГНТУ гр.МТД-11-01
Н. контр.
Утв.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1.    ХАРАКТЕРИСТИКА НАСОСОВ  ....………………….........................  2

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МАГИСТРАЛЬНЫХ НАСОСАХ..................  2  

1.2. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ НАСОСНОГО

       АГРЕГАТА................................................................................................. 4

1.3. ТЕХНИЧЕСКАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА НАСОСА НМ 10000-210......  6

2.   ВЛИЯНИЕ ВЯЗКОСТИ НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ НА

       ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСОВ............................................................  8

3.   ИСЛЕДОВАНИЕ НАПОРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦЕНТРО-

        БЕЖНЫХ НАСОСОВ ПРИ ПЕРЕКАЧКЕ ВЯЗКИХ НЕФТЕЙ И

        НЕФТЕПРОДУКТОВ И МЕТОДЫ ПЕРЕСЧЕТА ПАСПОРТНЫХ

        ХАРАКТЕРИСТИК НАСОСОВ С ВОДЫ НА ВЯЗКУЮ

        ЖИДКОСТЬ.............................................................................................   10

4.   ПЕРЕСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСА НМ 10000-210 С

       ВОДЫ НА ПЕРЕКАЧИВАЕМЫЙ ПРОДУКТ.....................................   19

5.   ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО ДОПУСТИМОГО ЗНАЧЕНИЯ

        МАКСИМАЛЬНОЙ ВЯЗКОСТИ ПРИ РАБОТЕ

        МАГИСТРАЛЬНОГО  НАСОСА...........................................................   25

     СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………......   26

ПРИЛОЖЕНИЕ А ..........................................................................................   27

 

 

 

1.ХАРАКТЕРИСТИКА НАСОСОВ

1.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ  О МАГИСТРАЛЬНЫХ НАСОСАХ

Агрегаты нефтяные электронасосные  центробежные магистральные типа НМ на подачи 1250, 2500, 10000 м³/час предназначены для транспортирования по магистральным трубопроводам нефти с температурой от –5⁰С до +80⁰С, с кинематической вязкостью не более 3 см²/с, с содержанием механических примесей по объему не более 0,05% и размером не более 0,2мм 

Насосы изготовлены  по I группе надежности ГОСТ 6134-87 в климатическом исполнении УХЛ, категории размещения 4 ГОСТ 15150-69.

В условном обозначении  электронасосных агрегатов, например НМ 10000 - 210 цифры и буквы обозначают:

«НМ»- насос магистральный;

10000 – подача, м³/час;

210 – напор, м

 

Основные технические  параметры приведены в таблице 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 – Технические характеристики насосов НМ 1250-260, НМ 2500-230, НМ 10000-210

Наименование показателей	Обозначение типоразмера				Примечание
	НМ1250-260	НМ 2500-230	НМ 10000-210
			Q=10000 м3/час;	Q=12500 м3/час;
Подача, м3/с (м3/час)	0,347 (1250)	0,694(2500)	2,778(10000)	3,472(12500)
Напор, м	260	230	210	210
Допускаемый кавитационный запас, м	20	32	65	95
Частота вращения, с-1 (об./мин.)	50 (3000)	50 (3000)	50 (3000)	50 (3000)
Предельное давление, кгс/см2	75	75	75	75
Мощность (Р= 860 кгс/см2)	950	1560	5550	7900
КПД (на воде) %, не менее	80	86	89	87	Допускается отклонение после 10000 часов работы минус 2%
Внешняя утечка через  одно концевое уплотнение, л/ч, не более	0,25	0,25	0,25	0,25
Давление в камере уплотнения, кгс/см2, не более	55	55	55	55
Норма расхода масла  на два подшипника насос электродвигатель м3/с (м3/час)	2,8х 10-4 (1) 4,0х10-4(1,44)	2,8х 10-4 (1) 4,0х10-4(1,44)	2,8х 10-4 (1) 4,0х10-4(1,44)	2,8х 10-4 (1) 4,0х10-4(1,44)
Уровень звука на опорном радиусе 3м, дБа, не более	85	87	100		Определяется при постановке насосов на серийное производство
Габаритные размеры (длина  х ширина х высота), мм	1840х1400х1200	2135х1800х1405	2505х2600х2125	2505х2600х2125
Масса, кг	2805	3915	9791	9791
ДВИГАТЕЛЬ
Напряжение, В	6000 или 10000
Мощность, кВт	1250	2000	6300	8000
Частота вращения, с-1(об./мин)	50 (3000)
Род тока	переменный

 

По согласованию с  заказчиком насосы могут поставляться со сменными роторами со следующими параметрами (таблица 2)

 

Таблица 2

Обозначение типоразмеров	Подачи, % от номинальной
	50	70	125
	Частичные подачи, м3/час
НМ 1250-260	-	900	1565
НМ 2500-230	1250	1800	3150
НМ 10000-210	5000	7000	12500

 

1.2. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ НАСОСНОГО АГРЕГАТА

Принцип действия насоса заключается в преобразовании механической энергии в гидравлическую за счет взаимодействия жидкости с рабочими органами.

Насос центробежный горизонтальный, одноступенчатый, спирального типа, с рабочим колесом двухстороннего входа, с подшипниками скольжения с принудительной смазкой.

Базовой деталью насоса является корпус

С горизонтальной плоскостью разъема и лапами, расположенными в нижней части. Нижняя и верхняя  части соединяются шпильками  с колпачковыми гайками. Горизонтальный разъем корпуса уплотняется паронитовой прокладкой и по контуру закрывается щитками.

Входной и напорный патрубки расположены в нижней части корпуса  и направлены в противоположные стороны.

Ротор насоса состоит  из вала, с насаженными на него рабочим  колесом, защитными втулками, дистанционными кольцами и крепежными деталями. Правильная установка ротора в корпус в осевом направлении достигается подгонкой толщины дистанционного кольца. Направление вращения ротора - по часовой стрелке если смотреть со стороны привода. Опорами ротора служат подшипники скольжения. Центровка ротора насоса в корпусе производится перемещением корпусов подшипников с помощью регулировочных винтов, после чего корпуса подшипников штифтуются. При перезаливке или замене вкладышей, следует центровку ротора произвести заново.

Смазка подшипников  – принудительная. Количество масла, подводимое к подшипникам, регулируется с помощью дроссельных шайб, устанавливаемых  на подводе масла к подшипникам. Осевое усилие ротора воспринимают два  радиально-упорных подшипника. Концевые уплотнения ротора – механические, торцовые, гидравлически разгруженные. Конструкция торцевого уплотнения допускает разборку и сборку насоса без демонтажа крышки и корпусов подшипников. Герметизация торцовых уплотнений обеспечивается действием пружин, создающим плотный контакт неподвижного и вращающихся колец. В насосе предусмотрена система охлаждения концевых уплотнений за счет прокачивания жидкости импеллером через камеру торцового уплотнения. Жидкость забирается из подвода через отверстие в корпусе насоса и сбрасывается в подвод в сторону рабочего колеса. Импеллерные втулки имеют различную винтовую нарезку: левую – со стороны двигателя и правую – со стороны опорно-упорного подшипника.

Соединения концов валов  насоса и двигателя производится при помощи зубчатой или пластинчатой муфты. Смазка зубчатой муфты консистентная  ЛИТОЛ-24 или ЦИАТИМ-221.

 

Таблица 3 – расход смазки для зубчатой муфты

Насосный агрегат	Расход смазки для зубчатой муфты (на одну заправку), л
НМ 1250-260	1.8
НМ 2500-230	1.8
НМ 10000-210 с ротором Q=12500м3/ч	3.4

 

Первую замену смазки рекомендуется произвести через 200 – 300 ч. эксплуатации зубчатой муфты.

При применении в качестве привода, двигателя в обычном  исполнении, насос и двигатель  устанавливаются в изолированных  друг от друга помещениях. Изолирование помещений осуществляется с помощью воздушной завесы, образующейся в щелевом зазоре между зубчатой втулкой электродвигателя и воздушной камерой при подаче в камеру сжатого воздуха. Минимальный перепад давления между воздушной камерой и помещением насосной - 0,02 м.

 

 

 

 

 

1.3. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА  НАСОСА НМ 10000-210

 

Производительность, м3/ч	Напор, м	Частота вращения, об/мин	Допусти- мый кавитаци-онный запас, м	Коэффици-ент полезного действия, %	Предель-ное давление, МПа	Масса, кг
10000	210	3000	65	89	7,5	9791

 

 

Рисунок 1 – характеристика насоса НМ 10000-210

 

Для обеспечения заданных объёмов перекачки нефти используются роторы разных диаметров, значения которых  указаны в таблице 5.

 

Таблица 5. Диаметры рабочих колес подпорных и магистральных

                агрегатов насосных станций Курганского  НУ на нефтепроводе НКК

 

ЛПДС, НПС	Агрегат		№   1		№ 2		№  3		№ 4
			Д1, мм	Д2, мм	Д1, мм	Д2, мм	Д1, мм	Д2, мм	Д1, мм	Д2, мм
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Юргамыш	Подпорный	26QlCM/2	Д=645 – 4 агрегата, Q=5000 все 4 насоса
	Основной	НМ10000-210	595	495	595	495	470	460	485	475
Медведское	Основной	НМ10000-210	595	495	485	475	470	460	595	595
Мишкино	Основной	НМ10000-210	485	475	470	560	595	495	595	495

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ВЛИЯНИЕ ВЯЗКОСТИ НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСОВ

 

         Вязкость нефтей и нефтепродуктов может меняться в широких пределах. Вязкость влияет на форму напорной характеристики насоса при Re≤Re_п. В этом случае потери напора по длине и , где h_τ0 - потери в неподвижной трубке, k₁ и b₁ – параметры, зависящие от числа Re, кинематических и конструктивных величин, становятся доминирующими, возрастая уменьшением числа Re. Тогда, согласно соотношения , с ростом вязкости перекачиваемой жидкости напор насоса будет падать (увеличивается k₃).

На рис.2 Изображены напорные характеристики и КПД модельного насоса НМ 2500-230 (коэффициент геометрического подобия  λ=0,75) при различных вязкостях перекачиваемой жидкости и частоте вращения n=1450 об/мин. Пунктирной линией обозначены точки, соответствующие оптимальным режимам. Коэффициент быстроходности насоса n_s=122, начальный наружный диаметр колеса D₂=262мм. Как видно, напор насоса при увеличении вязкости от 0,01·10^-4 м²/с (холодная вода) до 7,2·10^-4 м²/с (Re=2,3·10³÷1,66·10⁶) понизился на оптимальном режиме с 20 до 16 м, а КПД при этом упал более чем в 2 раза ( с 0,84 до 0,4). При Q=0 напор насоса от вязкости не зависит. Переходное число Re_п для этого насоса равно примерно 7,5·10⁴ (ν_п= 0,3·10^-4 м²/с). Отмечается некоторое возрастание напора при малых вязкостях (до 0,2·10^-4 м²/с) по сравнению с напором на воде (кривая 2). На кривых КПД такого явления не наблюдается. При всех вязкостях, больших, чем у воды, КПД снижается.

Рис.2 Характеристики модельного насоса НМ-2500-230 при различных вязкостях перекачиваемой жидкости:

1 – ν=0,103·10^-4 м²/с; Re=1,62·10⁶ ;

2 – ν=0,01·10^-4 м²/с; Re=1,66·10⁵ ;

3 – ν=0,48·10^-4 м²/с; Re=3,45·10⁴ ;

4 – ν=1,05 ·10^-4 м²/с; Re=1,58·10⁴ ;

5 – ν=1,35·10^-4 м²/с; Re=1,23·10⁴ ;

6 – ν=2,5·10^-4 м²/с; Re=6,65·10³ ;

7 – ν=4,45·10^-4 м²/с; Re=3,76·10³ ;

8 – ν=6,6·10^-4 м²/с; Re=2,51·10³ ;

9 – ν=7,2·10^-4 м²/с; Re=2,3·10³ .

Аналогичная закономерность наблюдается на характеристиках модельного насоса НМ 7000-210. Однако переходное число Re_п  меньше и составляет примерно 6·10⁴ , а n_s=170. Поскольку Re_п меньше, этот насос имеет начало снижения напорных характеристик при большем значении вязкости (ν_п=0,7·10^-4 м²/с). Снижение КПД при росте вязкости перекачиваемой жидкости можно объяснить, анализируя зависимости: