Проектирование насосной установки промежуточной нефтеперекачивающей станции (ПНПС)

Для трех последовательно включенных насосов:

Следовательно, для обеспечения  заданного режима работы трубопровода следует выбрать сборку из трех последовательно включенных насосов.

Таблица 3

Характеристика насоса НМ 7000-210(125)

 

	Н, м
0	323,6	0
500	323,2	12
1000	322	22
2000	318	39
3000	311	53
4000	300	65
4500	295	70
5000	288	74,5
5500	280	78
6000	272	81,5
6500	263	84
7000	254	86
7500	243,16	87,5
8000	232	88
8500	220	88,5
9000	208	88,02
9500	195	87
10000	181	85

 

Проверяем необходимость учета  вязкости.

Число Рейнольдса для магистральных  насосов:

Коэффициент быстроходности:

Переходное значение числа Рейнольдса:

Т.к. , делать пересчет характеристик насосов с воды на нефть нет необходимости.

 

 

 

 

2.2 Приведение характеристик насосов к входу в трубопровод

Для приведения характеристик насосов  к входу в трубопровод построим характеристику Н-Q участка магистрального трубопровода для зоны гидравлически гладких труб:

Уравнение для трех насосов с учетом давления на входе:

Решение системы из этих уравнений  определит режим работы установки:

 

Рис. 3. Рабочая точка системы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Методы плавного регулирования работы НПС

2.3.1 Метод перепуска части подачи с выхода на вход первого насоса

Рассмотрим приведение этих параметров ко входу в трубопровод методом  перепуска части подачи с выхода на вход первого насоса.

Для подачи :

- по характеристике насосов:

- по характеристике трубопровода:

Следовательно, характеристику насосов  следует опустить на

Падение напора на выходе насосной сборки из четырех насосов:

Характеристики насосов примут вид:

 

 

Рис. 4. Регулирование байпасированием

 

Рис. 5. КПД насосов после байпасирования

 

 

 

 

Для , :

КПД:

Мощность трех насосов:

При отсутствии регулирования:

Для обеспечения полученного режима работы станции необходимо установить регулирующий клапан по следующим данным:

Таблица 4

Данные для установки регулирующего  клапана

 

	Единицы измерения	Обозначение	Величина
Расход принимаем			930
Напор в начале участка принимаем	м		704
Напор в конце участка	м		42
Длина трубопровода	м		20
Кинематический коэффициент вязкости нефти
Плотность нефти			875
Температура Арланской нефти		Т	40
Давление насыщенного пара	Па

Расчет проведем в следующей  последовательности:

Принимаем коэффициент запаса .

Условная пропускная способность  клапана:

 По ГОСТ 23866-87 выбираем предварительно клапан с условным проходом .

Проверяем влияние вязкости на расход нефти.

Число Рейнольдса:

Т.к. , влияние вязкости на расход нефти не учитывается.

Скорость нефти в трубопроводе:

Для зоны гидравлически гладких  труб:

Для зоны смешанного трения:

Коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси) по формуле Альтшуля для :

Потери напора в трубопроводе по формуле Дарси-Вейсбаха:

Повторим выбор типоразмера  клапана с учетом сопротивления  трубопровода:

Выбираем клапан с условным проходом .

 

 

 

Проверяем возможность возникновения кавитации.

Коэффициент сопротивления клапана:

Для односедельного и двухседельного клапанов коэффициент кавитации  при подаче жидкости:

- на затвор 

- под затвор

Давление перед клапаном (пренебрегая  сопротивлением трубопровода до клапана):

Перепад давления, при котором возникает  кавитация:

- на затвор при :

- под затвор при :

Перепад давления на клапане:

Отсутствие кавитации обеспечивается, если .

Следовательно, это условие выполняется при применении односедельного и двухседельного клапанов и подачи нефти под затвор.

Таким образом, выбираем клапан регулирующий двухседельный с мембранным исполнительным механизмом (МИМ) 25с48(50)нж ТУ 51-0303-14-98.

Технические данные и характеристики:

1. Назначение арматуры: регулирующая.

2. Условный проход: Ду 25; 40; 50; 80; 100; 150; 200.

3. Рабочая среда: жидкая или газообразная, нейтральная к материалам деталей, соприкасающихся со средой.

4. Давление рабочее: 1,6; 2,5; 4,0; 6,3 МПа.

5. Расходная характеристика: линейная, равнопроцентная.

6. Набивка в сальниковую камеру  в зависимости от заказа: ФУМ-В; Ф4К20; Графлекс; Керлар.

7. Температура рабочей среды - не более +300 °С.

8. Направление подачи среды: на золотник.

9. Положение запорного органа: «НО» - нормально открытый; «НЗ» - нормально закрытый.

10. Окружающие условия:

- влажность от 30 до 80 % во всем диапазоне температур;

- температура от - 50 до + 50°С.

11. Требования безопасности по ГОСТ 12.2.063-81.

12. Установочное положение арматуры на трубопроводе: любое, рекомендуемое МИМ вверх.

13. Условия эксплуатации по ГОСТ 15150 У1, Т1.

14. Герметичность в затворе:  протечки в затворе при Р = 0,4 МПа не более 2,6 дм³/мин.

15. Полный средний срок службы – не менее 30 лет.

16. Средняя наработка на отказ не менее 12000 часов (3000 циклов).

17. Давление командного воздуха в МИМ - от 0,015 до 0,105 МПа; давление управляющего воздуха при работе МИМ с позиционным реле 0,25 МПа.

18. Время закрывания или открывания: не регламентируется.

19. Присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей фланцев - по ГОСТ 12815 в исполнении 5, ряд 2.

20. Клапаны могут быть укомплектованы ручным дублером; пневмопозиционером; электропневмопозиционером; фильтром-стабилизатором; фильтром-редуктором; дистанционными электрическими или пневматическими сигнализаторами крайних положений.

1. Крышка нижняя 

2. Гайка

3. Шпилька

4. Прокладка

5. Втулка

6. Корпус

7. Седло

8. Плунжер

9. Седло

10. Втулка

11. Прокладка

12. Гайка

13. Шпилька

14. Шток промежуточный

15. Крышка верхняя

16. Кольцо

17. Гайка круглая

18. Втулка сальника

19. Фланец сальника

20. Шток

21. Гайка

22. Муфта

23. Указатель

24. Мебранно-исполнительный механизм.

 

Рис.6. Клапан регулирующий двухседельный с мембранным исполнительным механизмом (МИМ) 25с48(50)нж ТУ 51-0303-14-98

 

2.3.2 Метод регулирования дросселированием

При приведении характеристик насосов  к рабочей точке путем дросселирования, дроссель, установленный перед входом в трубопровод должен обеспечить перепад напора при расходе .

В качестве дросселя можно установить нормальную диафрагму или запорно-регулирующую арматуру.

При предварительном расчете  можно принять коэффициент расхода  .

Площадь выходного отверстия:

Условный диаметр дросселя:

 

 

Характеристика дросселя:

Характеристика участка трубопровода:

КПД:

Мощность трех насосов:

 

 

Рис. 7. Регулирование дросселированием

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выберем задвижку клиновую ЗКЛ2-250 «Благовещенского арматурного завода».

Рис. 8. Задвижка клиновая ЗКЛ2-250 «Благовещенского арматурного  завода»:

1-Корпус; 2-Крышка; 3-Клин; 4-Шпиндель; 5-Гайка; 6-Шпилька; 7-Набивка сальника; 8-Маховик

 

2.3.3 Метод регулирования изменением частоты вращения ротора насосов

В качестве третьего варианта рассмотрим приведение характеристик насосов  к рабочей точке путем изменения  частоты вращения одного из последовательно включенных насосов при:

Отсюда:

Частота вращения ротора регулируемого  насоса:

При :

КПД нерегулируемого насоса:

КПД регулируемого насоса:

Напор одного нерегулируемого насоса :

Напор одного регулируемого насоса :

Напор четырех нерегулируемых насосов  :

Напор трех нерегулируемых и одного регулируемого насоса :

КПД установки:

Приводная мощность установки: