Насостардың техникалық сипаттамасы мен қызметі

 

Оның алдындағыдай, Т құбырының сипаттамасын тұрғызып, графикке бөлек істеп тұрған І және ІІ насостарының сипаттамаларын салып, олардың жалпы І + ІІ сипаттамасын анықтайды. Оны тұрғызу үшін Н қысымдар осіне параллель түзулер қатарын салып, олардың бөлек насостардың сипаттамаларымен қиылысуына дейінгі ординаталарын өзгермейтін абсциссалар (тұтынулар) кезінде қосады, яғни бұл сипаттамалар тігінен қосылады. І + ІІ жалпы сипаттаманың желі сипаттамасымен қиылысу нүктесі А жұмыс нүктесі болып табылады, және тізбектей қосылған екі насостың НІ+ІІ толық қысымының мәнін және QІ+ІІ жалпы жіберуін анықтайды. Тізбектей қосылғанға арналған насостарды кірісінде сенімді сальникті нығыздағыштармен жасайды, себебі, жоғарыда айтылғандай, алдағы насостың қысымды патрубогі келесі насостың сорушы патрубогіне жалғанады. Насостық қондырғының ПӘК бұл жағдайда келесі формуламен есептеледі:

 (2.7)

Сорып алу құбырын дроссельдеу арқылы реттеу. Жіберуді азайту сору биіктігін көбейтеді, және насос жұмысының ұнамсыз кавитациялық жағдайларын жасайды, сондықтан сорып алу құбырында жіберуді тиекпен өзгертуді ерекше жағдайда ғана қолданады. Бұл ерекшелік болып қышқылдарды қотару болып табылады. Қышқыл насосқа қысыммен түскен жағдайда сальниктерге әсер ететін қысымды азайту қажеттілігі сорып алу жолында дроссельдеу жүргізуге мәжбүр етеді.

Біліктің айналу жылдамдығын өзгерту арқылы реттеу экономикалық жағынан ең тиімді әдіс болып табылады (6 сурет). Бұл реттеу әдісі кезінде Q – Н насос сипаттамасын жаңа сипаттама қажетті В жұмыс нүктесінен өтетіндей етіп өзгертеді. 2.5-суреттен жіберуді кең диапазонда реттеу насостың ПӘК шамалы өзгеруіне әкелетіндігін көруге болады, яғни

 

Cурет 6 – айналу жылдамдығын өзгерту арқылы насостың жіберуін реттеу

 

Жұмыстық доңғалақтың диаметрін өзгерту арқылы реттеу. Жіберудің азаю жағына қарай режимнің ұзаққа созылған өзгеру жағдайында жұмыстық доңғалақтардың екі комплектісі (бір комплект максималды режимге сәйкес, екінші комплект минималды режимге сәйкес) бар болу керек және оларды насостың тиісті жұмыс жағдайлары үшін ауыстырып отыру керек. Іс жүзінде жұмыстық доңғалақтарды егеп үшкірлеу арқылы насос параметрлерін реттеу әдісі қолдануын тауып жатыр. Бағаттайтын аппараты бар центрден тепкіш насостардың жұмысын реттеудің бұл әдісі кезінде күрекшелерді ғана кесіп тастайды, ал спиральді түрдегі насостарда жұмыстық доңғалақты сыртқы диаметр бойынша үшкірлейді. Бұл жағдайда насостардың сипаттамалары келесі формулаларға сәйкес өзгереді:

 (2.3)

 (2.4)

 (2.5)

мұндағы Н, Q, N, D2 – әдеттегі жұмыстық доңғалақтың сәйкесінше қысымы, жіберуі, қуаты және сыртқы диаметрі;

Н', Q', N', D'2 – үшкірленген жұмыстық доңғалақтың сәйкесінше қысымы, жіберуі, қуаты және сыртқы диаметрі.

Жұмыстық доңғалақтардың диаметрлері әр түрлі болғандағы (275, 260, 245, 230 мм) 5НК-5×1 маркалы центрден тепкіш насосының зерттеулері тәжірибе жолымен алынған қисықтардың теориялық қисықтарға жеткілікті түрде жақсы үйлесуін көрсетті. Теориялық қисықтарын тәжірибе жолымен алынған қисықтармен салыстырғандағы салыстырмалы қателік Q – H 0,85 болатын қисықтар үшін 13%; ал Q – N 0,95 болатын қисықтар үшін 4% болады. Сөйтіп, насостың жұмысының ұсынылған зоналарында (ПӘК ең үлкен мәндері зоналарында) жұмыстық доңғалақтарды үшкірлеу жолымен насостардың параметрлерін реттеу әдісін қолданылуы мүмкін, бірақ қолайлы емес.

 

 

1.4 Насос білігінің айналу жиілігі

 

Насос білігінің айналу жиілігін қозғалтқыш білігінің айналу жиілігін өзгерту арқылы реттеуге болады. Тұрақты ток электр қозғалтқышының, бу турбинасының және іштен жанатын қозғалтқыштың айналу жылдамдығы шамалы, бірақ насос параметрлерін реттеу үшін жеткілікті өзгерткенде, оның ПӘК аз шамада өзгереді. Қозғалтқыштың айналу жиілігі тұрақты бола бергенде де, гидромуфталар немесе магнитті муфталар көмегімен насос білігінің айналу жиілігін реттеуге болады. Төменде реттеудің мүмкін болатын әдістері қарастырылған.

Бу турбиналары және іштен жанатын қозғалтқыштар центрден тепкіш насостардың айналу жиілігін реттеуге ең икемді болып табылады. Іштен жанатын қозғалтқыштар автомобильдердің немесе авто тіркемелердің шассилерінде құрастырылған жылжымалы қотару құралдарындағы центрден тепкіш насостар жетектерінде ең көп тараған. Стационарлық насостық бекеттерде бұл жетектер өте сирек қолданылады.

Гидромуфталар. Насос білігінің айналу жиілігін гидромуфталар арқылы реттеу қозғалтқыштың айналу жиілігі тұрақты болған кезде мүмкін, яғни ол қарапайым айнымалы ток қозғалтқыштарында қолданыла алады. Гидромуфтаның жұмыс істеу принципі көп нәрсе жөнінде центрден тепкіш насостың жұмыс істеу принципін еске түсіреді. Қозғалтқыштың білігінде онымен бірге айналатын муфтаның оң (жүргізуші) жартысы бекітіліп қойылады. Муфтаның бұл жартысының жарты шеңбер арналарындағы сұйық, центрден тепкіш күшпен сыртқа қарай лақтырып тасталады. Осыған ұқсас процесс центрден тепкіш насостың жұмыстық доңғалағында да өтеді, сондықтан электр қозғалтқышының білігінде орналастырылған муфта, іс жүзінде жұмыс доңғалағының түстесуі болады да, насостық доңғалақ деп аталады. Насостық доңғалақтан шығарылатын сұйық симметриялы сол жағында орналасатын және конструкциясы бойынша муфтаның жүргізетін жартысына ұқсас муфтаның жүргізілетін жартысына (турбинаға) түседі. Муфтаның жүргізілетін жартысы шапшаң қысыммен қозғап жіберілетін турбинаның жұмыстық доңғалағына ұқсасуы мүмкін. Муфтаның екі жартысын қосқан кезде, арасында май айналып жүретін тарамдалған қалашықтар орналасқан тұйық сақиналы қуыстар пайда болады. Сұйық, турбинаның жұмыстық доңғалағында сырттан ортаға жүріп, қайтадан муфтаның жүргізетін жартысының жарты шеңбер арналарына түседі де, түсіндіріліп жазылған айналып жүру жолын қайталайды. Жүргізуші біліктен жүргізілетін білікке энергияны беру сұйық орта (жұмыстық сұйық) арқылы іске асырылады. Жұмыстық сұйық ретінде май немесе су қолданыла алады.

Муфтаның бір жартысынан екіншісіне энергияны беру үшін жүргізуші және жүргізілетін муфтаның айналу жиіліктері, олардың арасында сырғанау болатындай әр түрлі болуы керек. Жүргізуші біліктің айналу жиілігін реттеу гидромуфтаға жұмыстық сұйықты жіберудің өзгеруі арқылы жасалынады. Гидромуфтаға жұмыстық сұйықтың түсуі тоқтатылса, айналдырып жіберілетін центрден тепкіш насос та тоқтайды. Гидромуфтамен реттегенде, толық жүктеме кезінде 3% шамасында болатын сырғанау шығындары орын алады, бұл гидромуфта ПӘК 0,97 бөлігіне сәйкес болады. Насостың айналу жиілігінің өсуімен ПӘК азаяды:

 (2.8)

мұндағы: n1 – жүргізуші біліктің (қозғалтқыштың) айналу жиілігі;

             n2 – жүргізілетін біліктің (насостың) айналу жиілігі.

Айналу жиілігін өзгерту арқылы реттеу гидромуфтадағы шығындарды қоса есептегеннің өзінде дроссельді реттеумен салыстырғанда елеулі экономикалық пайда әкеледі.

Электромагниттік муфталар. Насостардың айналу жиілігін қозғалтқыштың айналу жиілігі тұрақты болған кезде муфтаның магниттік жүйесінің элементтерінде магнит ағынын өзгерту жолымен іске асырылады.

Тұрақты ток қозғалтқыштары. Тұрақты ток қозғалтқышының роторының айналу жиілігін реостат арқылы реттеуге болады. Тұрақты ток қозғалтқыштары центрден тепкіш насостардың жетектерінде қолданбайды дерлік, себебі айнымалы ток желісінен тұрақты токты алу түрлендіргіштерді қоюмен және үлкен капиталды шығындармен байланысты болады.

Айнымалы ток электр қозғалтқыштары. Айнымалы ток асинхронды электр қозғалтқыштары сенімді және арзан болғандықтан, олардың негізінде жасалынған центрден тепкіш насостарының электр жетектерін қолдану неғұрлым мақсатқа сәйкес болады.

Екі жақтан қоректенетін қозғалтқыштар, оның ішінде вентильді каскадтар берілетін энергияның негізгі бөлігі түрлендіруге ұшырамайтын жалғыз-ақ реттелінетін элект жетек жүйесі болады деуге де болады. Бұл жағдай вентильді каскадтардың негізгі артықшылықтарын анықтайды:

- түрлендіруші құрылғылардың қуаттылығы жетек қуатының реттеу тереңдігіне пропорционалды болатын бір бөлігін ғана құрайды, бұл технологиялық жағдайлар талап ететін жылдамдық реттеу диапазоны үлкен емес болған кездегі каскадтарды қолданудың ең мақсатқа лайықты болғандығына себепші болады;

- жетек тұтынатын энергияның бір бөлігі ғана түрлендірілгендіктен, түрлендіру кезіндегі энергия шығындары да шамалы ғана болады, сондықтан, жүйе реттелетін электр жетектерінің арасындағы ең үлкен ПӘК мәніне ие болады;

- орныққан режимдерде асинхронды қозғалтқыштың негізгі магнит ағынының тұрақтылығы қозғалтқыштың қолданылуының айтарлықтай жақсы болуына және жетектің динамикалық қасиеттерінің жақсы болуына себепші болады, өйткені коммутациялық және авариялық режимдерді қоспағанда, магнитті ағынды басқарудың қажеті болмайды;

• вентильді каскадтар және екі жақтан қоректенетін қозғалтқыштардың негізінде жылдамдықты, моментті, қалыпты немесе динамикалық қасиеттері жақсы технологиялық параметрлерді автоматты реттеудің тұйықталған жүйелерінің құрылуы мүмкін;
• жетектің сенімділігі жеткілікті түрде жоғары болады, себебі тіпті түрлендіргіш құрылғылардың істен шығу нәтижесінде жетек жылдамдықты реттеусіз жұмыс істей бере алады; бұл қасиет шахталық вентиляторлар, атомдық электр станцияларының циркуляциялық насостары секілді жауартылығы аса жоғары қондырғылар үшін өте маңызды болады;
• жетек негізін конструкциясы бойынша қарапайымдау, арзандау және қолданған кезде азырақ күтім талап ететін фазалық роторы бар асинхронды қозғалтқыш құрайды.

Конструкция жағынан асинхронды қозғалтқыштың көңіл қоюды талап ететін тек бір ғана кемшілігі болады, ол – мойынтіректердің біраз ғана тозып қалған кезде қозғалтқышты жөндеу қажеттілігіне себепші болатын ауа саңылауының аз болуы. Ауа саңылауын көбейту қозғалтқыштың қуат коэффициентін едәуір төмендетіп жібереді. Алайда жауаптылығы жоғары жетектер үшін ауа саңылауын кеңейткен дұрыс болады, бұл қозғалтқыш қуат коэффициентін нашарлатады, бірақ оның эксплуатациялық сенімділігін айтарлықтай көтереді.

Екі жақтан қоректенетін қозғалтқыштардың вентильді каскадтармен салыстырғанда қосымша артықшылықтары болады. Олардың ең маңыздылары болып келесілерді санауға болады:

• екі жақтан қоректенетін қозғалтқышты қоректендіретін желіде айналып жүретін реактивті қуатты реттеудің мүмкіндігі; жетектің қуат коэффициентін оның білігіндегі жүктеменің кең шектерде өзгерген кезде оптималды етіп ұстап тұру мүмкіндігі;
• моментті, жылдамдықты және активті қуатты реттегендегі жетектің реттеу жүйелерінің инерциялылығының аз болуымен, әрі қозғалтқыштық, әрі де тежеуіштік режимдердің жүзеге асырылуымен, жүктемелік қабілетінің жоғары болуымен, және де тұрақты ток қозғалтқыштарына қарағанда асинхронды қозғалтқыштарының инерция моментінің азыраз болуымен сараланатын динамикалық қасиеттерінің жоғары болуы;
• бұрыштық жылдамдықтың екі жаққа қарай, оның ішінде синхронды жылдамдықтан жоғары реттелу мүмкіндігі.

Екі жақтан қоректенетін қозғалтқыштардың және вентильді каскадтардың кемшілігі де болады, ол жылдамдық бойынша реттеу диапазонының шектелгендігі. Бірақ бұл, ЕЖҚ-машиналары центрден тепкіш насостарының жетектерінде қолданылғанда болар-болмас жағдай болады, себебі бұл диапазон центрден тепкіш насостар өнімділігін реттегенге аса жеткілікті болады.

Вентильді каскадтарға екі жақтан қоректенетін машиналардан айырмасы келесі кемшіліктер тән болады: қуат коэффициенті төмен болады, негізгі схемаларда тежеуіш режимдердің жоқтығы, асинхронды қозғалтқыш қолдануының біршама нашарлауы және оның жүктемелік қабілетінің азаюы.

Екі жақтан қоректенетін қозғалтқыштар негізінде аса құнды қасиеттері – ең жақсы динамикалық және энергетикалық сипаттамаларына ие электр жетектерін құруға болады. Екі жақтан қоректенетің машиналарын қолдану өнімділікті арттыру үшін жылдамдықты синхронды мәнінен жоғары көтеруді талап ететін қазір істейтін асинхронды жетектерді жаңарту кезінде елеулі нәтиже беруі мүмкін.

Бұл бөлімде жазылғандардың барлығын қорытындылап, мұнай өндірісінде қызмет ететін центрден тепкіш насостардың өнімділігін реттеу үшін екі жақтан қоректенетін машинаны қолданған ең орынды, мақсатқа лайықты болады деп айтуға болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         2 Жаңа үлгідегі насостардың жұмысын қарау

 

2.1 Жаңа үлгідегі насостар жүйесінің негізгі элементтерін таңдау

 

Екі жақтан қоректену схемасы бойынша орындалған электр жетек келесі элементтерден тұрады: фазалы роторы бар асинхронды қозғалтқыштан; тікелей байланысы бар комплектілі тиристорлі жиілік түрлендірігішінен; қоректендіруші желінің кернеуін асинхронды қозғалтқыш роторының кернеуімен келістіретін трансформаторлардан; реттеу жүйесінен; қалып пен жылдамдықтың датчигінен; жіберуші роторлы құрылғысынан.

Центрден тепкіш насос үшін қозғалтқышты таңдау қозғалтқыштың қуатын есептеуден басталады. Насостың параметрлері белгілі болған жағдайда, қозғалтқыштың қуаты келесідей есептелінеді:

 (3.1)

   мұндағы: kЗ – қор коэффициенті (1,1-1,4);

γ – тасымалданатын сұйықтың тығыздығы, Н/м3 (шикі мұнай үшін ішіндегі қоспалардың мөлшеріне байланысты 7500-9300 Н/м3 шамасында болады);

Q – насос  өнімділігі, яғни жіберуі, м3/с;

Н – насос қысымы (күші), м;

ηп – беріліс коэффициенті (насос қозғалтқышпен тікелей байланысқан кезде ηп=1);

ηн – насос пайдалы әсер коэффициенті (қысымы 39000 Па жоғары центрден тепкіш насостары үшін 0,6-0,75; 39000 Па төмен болса 0,3-0,6 деп алынады, ПӘК каталогтардағы мәліметтер бойынша анықтаған дұрыс болады).

Мұнайды және мұнай өнімдерін алыс қашықтықтарға құбырлар арқылы тасымалдау үшін қолданылатын насостар 6-7 МН/м2 қысымдарында қалыпты істей алады. Насостардың жіберуі құбыр диаметріне байланысты 0,0278-1,15 м3/с (100-4000 м3/сағ) болады.