Гидравлический расчет трубопровода и построение его характеристики, подбор насоса

 

 

 

Характеристики  насоса НПВ 2500-80 при работе на воде,

 

Q	H,м	N,кВт	η,%
0	100	300	0
400	100	320	24
800	100	370	50
1200	98	410	63
1600	93	460	76
2000	90	500	80
2400	80	550	81
2800	71	600	80

 

1. Определяем коэффициент быстроходности насоса

 

_{где i=2 – число  входов в рабочее  колесо, j=1 – число  ступеней насоса.}

 

Определим переходное число Рейнольдса

 

 

Определяем число Рейнольдса

 

 

Так как  Re_н < Re_пер, то режим перекачки – неавтомодельный, пересчет подачи Q и напора  H, КПД и N требуется.

2) Пересчет напора

 

3) Пересчет подачи

 

 

 

       2) Пересчет КПД 

 

Выбираем коэффициенты, которые  учитывают гидравлические  и дисковые

потери α и А:

 

α = 0, 12

А = 300

Значение КПД для остальных  значений подач приведены в таблице  с 

 

результатами расчета.

 

3) Пересчет мощности

 

Значение мощности для остальных  значений подач приведены в таблице  с результатами расчета.

 

Характеристики  насоса на перекачиваемом продукте

 

Q, м3/ч	H,м	N,кВт	η,%
0	92,60	0	0
356,4	92,60	246,67	21,94
712,8	92,60	317,54	41,05
1069,2	90,75	373,01	48,79
1425,6	86,12	445,26	55,32
1782	83,34	493,69	57,09
2138,4	74,08	545,80	57,51
2494,8	65,75	592,43	57,09

 

 

5. Совмещенная характеристика трубопровода  и группы насосов

 

Характериска  трубопровода

Q,м3/ч	H,м
0	33
250	60,48
500	87,96
750	115,45
1000	142,94
1250	170,43
1500	197,43
1750	349,34
2000	432,61
2250	524,09
2500	623,53

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Харатеристика насосов 

 

насос НМ2500-230		2 насоса НМ2500-230		насос НПВ2500-80
Q,м3/ч	H,м	Q м3/ч	H,м	Q м3/ч	H,м
0	262,08	0	524,16	0	92,6
362,4	260,208	362,4	520,416	356,4	92,6
724,8	255,528	724,8	511,056	712,8	92,6
1087,2	248,04	1087,2	496,08	1069,2	90,748
1449,6	241,488	1449,6	482,976	1425,6	86,118
1812	231,192	1812	462,384	1782	83,34
2174,4	221,832	2174,4	443,664	2138,4	74,08
2536,8	207,792	2536,8	415,584	2494,8	65,746

 

 

Графическое изображение представлено в  приложении 1.

 

т. А – рабочая точка Q=2340 м³/ч, H=560 м.

 

6 Возможные варианты регулирования  насоса, расчет, графические построения

         6.1 Дросселирование

Введение  дополнительного сопротивления  в нагнетательный трубопровод увеличивает  крутизну характеристики трубопровода, что сдвигает рабочую точку А в сторону уменьшения подачи:

КПД этого способа регулирования

Этот метод является неэкономичным, т.к. КПД уменьшился более чем на 2%.

Графическое изображение представлено в  Приложении 2

6.2 Байпасирование

КПД этого способа регулирования

Этот метод является неэкономичным, т.к. КПД уменьшился более чем на 2%.

Графическое изображение представлено в  Приложении 3

  6.3 Изменение частоты вращения вала

Этот способ основан на пересчете  характеристики насоса с одной частоты 

 

вращения на другую с помощью  частных формул подобия:

 

 

Из этого следует, что

 

 

- уравнение параболы подобия

 

С – коэффициент параболы подобия 

 

 

Для расчета и построения параболы возьмем еще несколько  значений

 

Q	Н
0	0
300	6,48
600	25,92
900	58,32
1200	103,68
1500	162
1800	233,28
2100	317,52

 

 

Для построения новой характеристики насоса построим ещё несколько аналогичных  парабол подобия для разных расходов M, N, D. Затем из частных формул подобия рассчитаем соответствующие подобные подачи для трех точек:

Аналогично для точек N, D.

Данный метод регулирования  является самым эффективным, так  как при изменении числа оборотов вала насоса, КПД насоса при этом не меняется.

Графическое изображение представлено в  Приложении 4

6.4 Обточка рабочего колеса 

Обточка рабочих колес по наружному диаметру широко применяется в трубопроводном транспорте нефти. Этот способ может  быть эффективно использован при установившемся на длительное время режиме перекачки.

 Следует  отметить, что уменьшение диаметра  рабочего колеса сверх допустимых  пределов приводит к нарушению  нормальной гидродинамики потока  в рабочих органах насоса и  значительному снижению к.п.д.

          

- уравнение параболы обточки

 

 α - коэффициент параболы обточки

=

Построим  параболу обточки. Результаты построения сведем в таблицу

 

 

Для расчета и построения параболы возьмем еще несколько  значений

Q	Н
0	0
300	6,48
600	25,92
900	58,32
1200	103,68
1500	162
1800	233,28
2100	317,52

 

Степень обточки

Процент обточки

Для построения новой характеристики насоса построим ещё несколько аналогичных  парабол обточки для разных расходов. Далее из частных формул подобия  найдем соответствующие подобные подачи:

;

  ;

Аналогично находим для остальных  точек N, D.

Графическое изображение представлено в  Приложении 5

 

7 Заключение

          Таким образом, из 4-х методов  наиболее целесообразно использовать  изменение частоты вращения вала. Также применим  метод обточки  рабочего колеса. Дросселирование  и байпасирование являются экономически  невыгодными из-за большого снижения КПД насоса.

 

  Список использованных источников

 

1. Тугунов П.И., Новоселов., Коршак А.А., Шамазов А.М:

Типовые расчеты  при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов. Уфа: 2002

2. Каталог Центробежные нефтяные насосы для магистральных трубопроводов: Москва 1989, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ.

3. Католог  Центробежные нефтяные магистральные и подпорные  насосы:

Москва 1973, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ.