Насостардың техникалық сипаттамасы мен қызметі

 (1.2)

мұндағы: рН, zH, vH – айдамалау жағындағы ағымның қысымы, белгіленуі және жылдамдығы;

рВ, zВ, vВ – насос кірісіндегі параметрлер.

Қуат. Насостың жұмсалатын P қуаты ватт және киловатпен өлшенеді. Оны анықтау үшін Pп пайдалы қуаты белгілі болуы қажет:

 (1.3)

Pп пайдалы қуатының P жұмсалатын қуатқа қатынасы насостың жалпы η пайдалы әсер коэффициентін анықтайды:

 (1.4)

Жұмсалатын қуат P келесі формуламен анықталады:

 (1.5)

Жылдамдық коэффициенті. Жылдамдық коэффициенті қалақтық насостардың салыстырмалы сипаттамасы болып саналады. Ол ұқсас насостар сериясының конструкциялық ерекшеліктерін сипаттайды, және ұқсастық теңдіктерін пайдаланып, берілген жағдайларда жұмыс істеу үшін насостарды таңдауға мүмкіндік береді. ns жылдамдық коэффициенті немесе салыстырмалы айналу жиілігі деп қысымы 1 метрге жеткен кезде 0,736 кВт қуат тұтынатын насостың айналу жиілігін айтады. Ұқсастық теориясының теңдіктерін насостар үшін пайдалансақ, келесі формуланы алуға болады:

 (1.6)

n айналу жиілігі берілген болған кезде ns жылдамдық коэффициенті өнімділік Q және қысым Н өскен сайын жоғарлайды.

Мұнай кен орындарында мұнайды және мұнай эмульсияларын тасымалдағанға негізінен центрден тепкіш және поршеньдік насостар қолданылады.

Центрден тепкіш насостарда сұйық қозғалысы жұмыстық доңғалақтардың сұйықты айналдырған кезде пайда болатын центрден тепкіш күштердің әсерінің нәтижесінде іске асырылады. Білікке орнатылған қалақтары бар жұмыстық доңғалақ корпустың ішінде айналады, сору патрубогімен доңғалақтың ортасына түсетін сұйық доңғалақпен бірге айналып, центрден тепкіш күшпен сыртқа қарай лақтырылады да, айдамалаушы патрубок арқылы шығып кетеді.

Центрден тепкіш насостар бір доңғалақты (бір сатылы) және бірнеше доңғалақты (бірнеше сатылы) насостар болып бөлінеді. Бірнеше сатылы насостарда алдағы сатылардың әр қайсысы соңынан келетін сатының қабылдауына жұмыс істейді, бұның есебінен насос қысымы үлкееді.

Мұнай өнеркәсібінде көбінесе бір және бірнеше сатылы, НД және НК типті секциялы центрден тепкіш насостар қолданылады

Егер де бір насостың керекті жіберуді немесе қысымды қамтамасыз етуге шамасы келмесе, бірнеше насостың параллельді немесе тізбектей қосылуы қолданылады. Мұнайды бір құбырға тартып шығаратын бірнеше центрден тепкіш насостың параллель қосылуы өте кең тараған.

Центрден тепкіш насостардың келесідей артықшылықтары болады: шағын габариттер, біршама төмен баға, клапандардың және қайталамалы-үдемелі бөлшектердің болмауы, жоғары жылдамдықты қозғалтқыштарға тікелей қосу мүмкіншілігі, механикалық қоспалары бар мұнайды қотару мүмкіншілігі, центрден тепкіш насостармен жабдықталған насостық бекеттерді автоматтаудың ыңғайлығы.

Центрден тепкіш насосқа қозғалтқыш таңдаған кезде, қозғалтқыштың айналу жиілігіне көңіл бөлу керек, себебі центрден тепкіш насостарда қуат, қысым, өнімділік және айналу жиілігі келесі теңдіктермен байланысады:

 (1.7)

 (1.8)

 (1.9)

 (1.10)

         мұндағы М – қозғалтқыш моменті.

Мұнайды және мұнай өнімдерін құбырлық тасымалдауға арналған насостар 6-7 МН/м2 қысымдарында жұмыс істей алады. Қысымның шамасы құбырлардың төзімділігімен анықталады. Құбырдың диаметріне байланысты насостардың жіберуі 0,0278-1,15 м3/с (100-4000 м3/сағ) болады. Бір насостық бекеттің жіберу қашықтығы 100 км және одан да жоғары болады. Кәсіпкершіліктер арасында шикі мұнайды тасымалдау үшін кіші жіберуі бар насостар қолданылады. Магистральды мұнай құбырлары үшін ең ысырапсыз қондырғы болып екі немесе үш насостардан тұратын агрегат болып табылады.

Ең көп тараған насостарының негізігі техникалық мәліметтері 1-кестеде келтірілген:

 

Кесте 1. Насостардың техникалық мәліметтері

 

Насос маркасы	Жіберуі м3/сағ	Қысымы, м	Электрлі қуаты, кВт	Айналу жиілігі, мин-1	Массасы, кг
Бір сатылы бақылау насостары
1,5-К	6-14	20,3-14	2,2	2900	60,5
2К-6	10-30	34,5-24	4	2900	78
ЗК-6	45	54	20	2900	301
ЗК-9	30-54	34,8-27	7	2900	141
4К-6	90	87	55	2900	496
НК типті насостар
НК-65/35	65-35	7-24	13-90	3000	80-200
НК-200/120	200-180	7-21,0	35-180	3000	100-300
НК-560/335	560-335	7-30	100-600	3000	200-700
МС типті бірнеше сатылы секциялы насостар
ЗМС-10×2	34	46	7	1950	185
ЗМС-10×3	34	69	10	2950	213
ЗМС-10×4	34	92	14	2950	241
ЗМС-10×5	34	115	17	2950	269
4МС-10×2	60	66	17	2950	220
4МС-10×3	60	99	25	2950	254
4МС-10×4	60	132	33	2950	280
4МС-10×5	60	165	42	2950	324
Бірнеше сатылы мұнай насостары
8НД-9×2	150-180	95-140	29	1500	1837
8НД-9×3	200-250	210-305	45	1500	3370
8НД-10×5	300	420	500	2950	3492
8МБ-9×2	400	300	400	3000	1875
14Н-12×2	1100	370		3000	4900

 

Қазіргі уақытта мұнай тасымалдаушы бекеттерінің центрден тепкіш насостарының жұмыс істеу режимдерін шапшаң басқару үшін реттелетін электр жетегін пайдалану күннен-күнге өсуде. Айналу жиілігі бойынша реттелетін насос электр жетегін ендіру мұнай тасымалдаушы бекеттерінің технологиялық параметрлеріне байланысты жұмсалатын қуатты берілген қуаттың жартысына дейін төмендетуіне мүмкіндік береді. Насостық агрегаттың өнімділікті реттеу режимінде реттелетін электр жетегін қолдану, берілген қысым мен жіберуге сәйкес агрегаттың айналу жиілігін тиімді ұстап тұруына жағдай жасайды. Мұнай тасамалдаушы бекетінің өнімділігін басқару жүйесін бүкіл магистральді автоматты басқару жүйесіне қосу мүмкіндігі де болады.

 

 

1.3 Насостардың өнімділік көрсеткіштері

 

Мұнай өнімдерін тасымалдаған кезде насостың жұмыс істеу режимі резервуардан резервуарға тасымалдағанда мұнай өнімінің деңгейі айнымалы болуына байланысты, мұнай өнімінің тұтқырлығынын жыл мезгілдері және тәулік бойынша өзгеруіне байланысты, тұтқырлығы әр түрлі болатын сан қилы мұнай өнімдерінің сорттарын бірізді тасымалдауына байланысты, технологиялық режимнің өзгеруіне байланысты айнымалы болуы мүмкін.

Желінің (мұнай құбырының) сипаттамасы Дарси – Вейсбах формуласымен анықталады, және Н – Q координаттар жүйесінде парабола болып көрсетіледі (2 сурет). Ламинарлы режимнің тік сызықты учаскесі бар парабола болуы мүмкін. Егер де бір-бірімен құбыр арқылы біріктірілген резервуарлар бір деңгейде орналасқан болса, онда 2 құбырының сипаттамасы координаттар басынан шығады, кері жағдайда ±Δz деңгейлер айырымын ескеру қажет (1, 3 қисықтары).

 

 

Cурет 2 – Әр түрлі деңгейлерде орналасқан құбырлардың сипаттамалары

 

Центрден тепкіш насосының өзін-өзі реттеуі. Егер Н – Q насос сипаттамасына гидравликалық кедергілер салдарынан қысым шығындарының өзгеруін анықтайтын Н = f (Q2) желі сипаттамасын салсақ, насостың Н және Q жұмыс режимі А қиылысу нүктесіне сәйкес келеді (2.2-сурет).

А нүктесі насостық құбырлық жүйенің жұмыс нүктесі деп аталады. Желінің сипаттамасы өзгерген кезде (кедергісі үлкейгенде не азайғанда) А нүктесі автоматты түрде насостың режимінің өзгеруін сипаттап отыра, оның Н – Q қисығы бойымен қозғалады. Желі сипаттамалары өзгерген сайын насос жұмыс істеу режимінің өзгеру үрдісі насостың өзін-өзі реттеу деп аталады.

Насостық қондырғылардың бұл қасиетін желінің кедергісін жасанды түрде өзгерту арқылы (айдамалау желісіндегі тиекті жауып не ашып) қолданады.

Реттеу әдістері әр түрлі болуы мүмкін: айдамалау және сорып алу құбырларын дроссельдеу арқылы реттеу, біліктің айналу жылдамдығын өзгерту арқылы реттеу, жұмыстық доңғалақтардың өлшемдерін өзгерту арқылы реттеу.

 

Cурет 3 – Насос жіберуін дроссельді реттеу

 

Айдамалау құбырын дроссельдеу арқылы реттеу тиек (задвижка) көмегімен іске асырылады. Тиектің күйін өзгерте тұра, мәні QA мөлшерінен нольге дейін кез-келген жіберуді алуға болады (2-сурет). QA мөлшерінен артық жіберуді алу мүмкін емес (тұтқырлығы жоба бойынша алынған сұйықтың тұтқырлығынан кем сұйықты тасымалдау жағдайын қоспағанда), себебі насостарды желіге Qc = QA есебімен таңдайды. QA жіберуі насостың максималды ηmax.пайдалы әсер коэффициентіне сәйкес келеді. Технологиялық мұқтаждықтарға байланысты жіберудің QА мөлшерінен Q = 0 дейін өзгерту насостың ПӘК η = ηmax мәнінен η = 0 дейін айтарлықтай түсуіне кездесіп отырады. Сондықтан тиекпен реттеген кезде экономикалық мақсаттылықты да ескерген жөн.

QB < QA болғандағы насостың толық қысымы Нг өрдің геометриялық биіктігінің, h құбырында және h3 тиегінде қысым шығындарының қосындысынан шығады, яғни

 (2.1)

Дроссельді реттеу кезінде насос тудыратын бүкіл қысым желіде тиімді қолданбағандықтан, насостық қондырғының ПӘК азаяды да, келесі формула бойынша анықталады:

 (2.2)

мұндағы: Nп – насос тудыратын пайдалы қуат;

NB – насос қолданатын қуат;

ηВ –В нүктесіндегі насостың ПӘК (ηB < ηmax);

ηқоз – В нүктесіндегі қозғалтқыштың ПӘК (электр қозғалтқышының сипаттамасы бойынша ηқоз < ηқоз mах).

Осыдан дроссельді реттеудің ең қарапайым әдіс болғанмен экономикалық тиімді емес екендігін көруге болады. 2-суреттегі тиімді реттеу ауданы ПӘК ηР = ηmах мәнінен ηР = 0,8ηmах мәніне дейін өзгеруі бойынша әр насос үшін бөлек анықталатын Qp жіберуі және Нр қысымы аудандарына сәйкес келеді. 4 сипаттамасының үдеме ауданы бар насостардың беруін тиекпен дроссельдеген кезде, егер желіде немесе дроссельде кедергінің өсуіне байланысты жұмыс нүктесі сипаттаманың жоғарғы жағына өтетін болса, тұрақсыз режим пайда болуы мүмкін. Осыған байланысты осындай сипаттамаларға ие болатын насостардың жұмысын жіберуді тиекпен дроссельдеген кезде насостардың шығыстарындағы қысымды желіде гидравликалық соққы болмас үшін Н0 мәнінен, яғни Q = 0 болғандағы қысымнан асыруға болмайды.

 

Cурет 4 – Насостардың параллельді жұмыс істеуі

 

Центрден тепкіш насостардың параллель жұмыс істеуі. Егер қотарланатын сұйықтың тұтынуы кең шектерде өзгеріп жатса, желіге параллельді екі немесе одан көп насостар (олардың әрқайсы жоғары ПӘК зонасында жұмыс істейтін болса) қосылуы мүмкін (2.3-сурет, а). Жіберу азайған кезде параллельді жұмыс істеп тұрған насостардың саны азаяды, ал тұтыну минималды болған жағдайда тек бір насос қана істейді. Бұл тәсіл бұталы насостық бекеттерінде мұнай қабаттарын сумен толтыру кезінде кеңінен қолданылады. Насостар жіберудің барлық қисындастыруында жоғары ПӘК зонасында жұмыс істеу керек. Насостардың параллель жұмыс істеуінің үлкен жіберуі бар бір дана насостың жұмысымен салыстырғандағы артықшылығы – бір насос бұзылып қалғанда, жіберу тоқтатылмайды, сәл ғана азаяды. Запас насостар орнатылған болса, бұл жіберу сақталынуы мүмкін. Параллель жұмыс істеу үшін насостарды таңдау Т құбырының сипаттамасымен желілік қысым насос қысымының максималды ПӘК кезінде болатын қысымына сәйкестенетіндей үйлесуі керек. Сонымен бірге насостар сипаттамаларының пара-парлығы міндетті шарт емес.

Насостардың параллель жұмысын зерттеу келесі түрде орындалады. Жоғарыдағыға ұқсастырып Т құбырының сипаттамасы салынады (4-сурет, ә). Одан кейін графикке І және ІІ параллель жұмыс істеп тұрған насостардың сипаттамасы салынады да, олардың І + ІІ жалпы сипаттамасы салынады. Насостардың кез келген саны үшін де есеп сол сияқты шығарылады.

Жалпы сипаттаманы тұрғызу үшін көлденең оське параллель түзулер қатарын салып, оларды бөлек насостардың сипаттамаларымен қиылысу нүктелерінің абсциссаламен (тұтынулармен) өзгермейтін ординаталар (қысымдар) кезінде қосу керек, яғни бұл сипаттамаларды көлденең қосу керек. Оның нәтижесінде, екі параллельді істеп тұрған насостардың І + ІІ жалпы сипаттамасын анықтайтын а, b, с,..., нүктелерінің қатарын алады. Егер насостар бірдей болса, жалпы сипаттама бөлек насос сипаттамасының әр нүктесінің абсциссасының екі есе үлкейтуі арқылы алынады. І + ІІ жалпы сипаттаманың желі сипаттамасымен қиылысу нүктесі А екі параллельді жұмыс істеп тұрған QІ+ІІ жіберуін және НІ+ІІ қысымын анықтайды. Әр насостың жіберуін анықтау үшін бұл нүктеден бөлек насостардың сипаттамаларымен қиылысуына дейін көлденең түзу өткізу керек. В және С қиылысу нүктелері QI бірінші насостың және QІІ екінші насостың жіберуін анықтайды.

Графиктен насостар тура сол құбырда жұмыс істегенде олардың жұмыс нүктелері В' және С' болатындығын, QІ және QІІ жіберулерінен көп болатын Q'І және Q'ІІ жіберулері ол нүктелерге сәйкестенетінін көруге болады. Сонымен, параллель істеп тұрған екі насостың жалпы жіберуі сол насостардың бөлек істеп тұрғандағы жалпы жіберуін тең болмай, одан әрқашан да кем болады. Насостар бірдей болған дербес жағдайда (2.3-сурет, б), параллельді жұмыс кезіндегі жалпы жіберу QI+ІІ жіберуі екі есе көбейтілген бір бөлек істеп тұрған жіберуінен аз болады. Бұл көзқарастан қарағанда, ең тиімсіз болып, сипаттамасы тіке көтерілетін, яғни диаметрі жеткіліксіз және ондағы гидравликалық кедергілер тұтыну өсуімен өте тез көтерілетін құбырда насостардың параллель жұмысы болып табылады. Насостары параллельді жұмыс істейтін және Н қысымы өзгермейтін қондырғының ПӘК келесі формула бойынша анықталады:

 (2.6)

Насостардың тізбектей қосылып жұмыс істеуі. Тізбектей қосылып жұмысы кезінде (5-сурет, а) қотаруды насостан насосқа жүргізеді: сұйық қабылдау құбырынан бірінші насосқа кіреді, одан шығып, екінші насосқа жеткізіледі, одан шығып үшіншісіне барады және т. с. с. Осылайша, сұйық барлық насостардан өтіп, соңында ақырғы насостан желіге түседі. Тізбектей жұмысты зерттеуді жоғарыдағыға ұқсас етіп орындайды (5-сурет, ә).

 

Cурет 5 – Насостардың тізбектей қосылып жұмыс істеуі