Проектирование ГНПС Волгоград

 Подачи нашей станции Qчас (4211,1 м3/ч) и Qmax час  (4505,8 м3/ч) попадают в рабочую зону характеристик насоса марки:

 

Таблица 2.1

 

Характеристики основного насоса

Марка насоса	Рабочая зона (0,8Qн – 1,2Qн), м3/час	Развиваемый напор Н при Qчас/Qmax час, м	КПД при Qчас/Qmax час, %
НМ 5000-210	4000-6000	200-180	87/86

 

  Для нас подходит насос  марки - НМ 5000-210, так как рабочая  и максимальная производительность ГНПС находится в рабочей зоне. Насос НМ 5000-210 обеспечивает рабочую производительность станции.

 

Определим количество основных насосов

 

 Для создания требуемого   напора H’нс = 296 м на нефтеперекачивающей станции определим требуемое количество рабочих насосов:

 

                                             

                                                   (17)

 

 где  n ــ количество насосов;                                                        

       Н’нс ــ  требуемый напор станции, [м];

         ННАСв.д. -  напор одного насоса по необрезанному диаметру рабочего колеса равному   450 мм и при Q max/час, [м];

 

 

 

 

 

В нашем случаи для Qmax час напор по необрезанному диаметру рабочего колеса, будет равен ННАСв.д.. = 200 м.               

 

 

     

При числе основных рабочих насосов n=2, принимаем число резервных насосов в количестве два.

Действительный напор одного основного насоса:

 

                                                                         (18)

     

Подбор подпорных насосов

 

  Подпорный насос подбираем по подаче основных насосов и напору на входе основных насосов, т.е. подпору.

  Подача подпорного насоса должна равняться подаче выбранного основного насоса, при невозможности подбора нужного насоса допускается принимать насос на подачу меньшую подачи основного насоса и предусмотреть параллельное соединение насосов на подпорной НС.

  По характеристикам подпорных  насосов нам подходит  насос  НПВ 5000 – 120 с рабочей зоной (4000-6000) м3/ч. Так как Qmax=4505.8 м3/ч, то для обеспечения данной производительности требуется подпорных насос НПВ 5000-120 рабочих плюс один насос в резерве. Напор одного подпорного насоса составит:  

Hп=125 м.

  Таким образом нам необходимо 2 основных насоса и 2 резервных основных насосов, и 2 подпорных и 2 резервных подпорных насоса.

 

Таблица 2.2

Характеристики насоса

Марка насоса	Подача, м3/час	Рабочая зона (0,8Qн1,2Qн) м3/час	Развиваемый напор Н при Qчас/Qmax час, м	КПД при Qчас/Qmax час, %
НПВ5000-120	5000	4000-6000	125	85

 

Для внутристанционных перекачек выберем насос марки 14НДсН имеющий следующие характеристики:

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.3

Характеристики насоса

Марка насоса	Подача, м3/час	Рабочая зона (0,8Qн– 1,2Qн), м3/час	Развиваемый напор Н при Qчас/Qmaxчас, м	КПД при Qчас/Qmax час, %
14НДсН	1260	1008-1512	37	87

 

2.2. Пересчет характеристик насосов  с воды на нефть

      

При перекачке вязких жидкостей напор и подача на режиме максимального к.п.д. меньше, чем при работе на воде, так как увеличиваются потери на трение, а мощность возрастает главным образом из-за увеличения дисковых потерь. На основании чисто теоретических заключений невозможно определить характеристику насоса, перекачивающего вязкий нефтепродукт, даже если известна его характеристика при работе на воде.

Характеристику насоса, перекачивающего вязкие нефтепродукты, строят путем пересчета характеристик, построенных для воды,  с учетом поправочных коэффициентов.

Значения поправочных коэффициентов kQ, kH, kη определяют либо по графикам , либо по таблицам, путем интерполяции .Число Рейнольдса, необходимое для определения поправочных коэффициентов, вычисляют по формуле

 

                                               

                                            (19)

    

  где      Re - число Рейнольдса;

    Qном ــ оптимальная подача насоса, м3/с;

   νt ــ  кинематическая вязкость жидкости при температуре перекачки,                                                                              

    D2 - наружный диаметр рабочего колеса, м;

    b2 -  ширина лопатки рабочего колеса на наружном диаметре, м;

    ψ -   коэффициент сжатия сечения каналов лопатки на выходе

               (ψ= 0,9÷0,95).

 

 Произведем пересчет характеристик  для основного насоса НМ 5000-210:

 

 Характеристику насоса, перекачивающего  вязкие нефтепродукты, строят путем  пересчета характеристик, построенных  для воды,  с учетом поправочных коэффициентов.

Значение поправочных коэффициентов kQ, kH, kη определяют по графику рис.1. Зависимость поправочного коэффициента для определения необходимого избытка удельной энергии на приеме от числа Рейнольдса представлена на рис.2

 

 

       

    

       Рис.1. Зависимость  поправочных              Рис.2. Зависимость поправочных 

     коэффициентов от числа Рейнольдса                     коэффициентов избытка                                      

                                                                               удельной энергии на входе  в насос

 

 

  Число Рейнольдса, необходимое  для определения поправочных коэффициентов, вычисляют по формуле

                                                                                        (20)

    где      Re - число  Рейнольдса;

      Qном ــ производительность насоса, м3/с;

       νt ــ  кинематическая вязкость жидкости при температуре перекачки, м2/с;

      D2 - наружный диаметр  рабочего колеса, [м];

      b2 -  ширина лопатки  рабочего колеса на наружном  диаметре, [м];

      ψ -   коэффициент сжатия сечения каналов лопатки на выходе                                                                                                                                           (ψ= 0,9÷0,95). 

 

 

        При Re > 7·103 коэффициенты kQ и kH мало отличается от единицы, т.е. увеличение гидравлических потерь при пересчете с воды на нефть незначительно. Коэффициент kη при этих значениях Re существенно отличается от единицы, что объясняется увеличением потерь на дисковое трение. И только при Re = 5·104 значение  kη соответствует единице.     В нашем случае kQ = kH =1 ,  kη =0,982;

     

       Характеристика  ∆hдоп.н - Q пересчитывается по формуле:

                                      

                                     (21)

       где     ∆hдоп.н ــ допустимый кавитационный запас для нефтепродукта, м; 

       ∆hдоп   - допустимый  кавитационный запас для воды, м;

       ∆Hкрt  ــ термодинамическая поправка, м;

       ∆hν ــ вязкостная поправка, м.

 

                          

                     (22)

                 

где  PS – давление насыщенных паров жидкости при максимальной  

                          температуре перекачки, Мпа;

     ρmax -  плотность жидкости при максимальной температуре перекачки, т/м3.

 

                                  (23)

 

       где      Re - число Рейнольдса во входном  патрубке насоса;

      υвх - скорость потока  во входном патрубке насоса, м/с;

       g ــ ускорение свободного падения, м/с2.        

 

       Согласно расчетам (см. раздел 1 данной курсовой работы) ρmax=835,1 кг/м3. Рs=0,050 МПа, Dвх=0,7 м – диаметр  входного патрубка насоса. 

                              

 

                    

                  (24) 

                                 

                                (25)

 

        по характеристике насоса

         =  40 м  при Qmax=4505.8 м3/ ч

 

          (26)

 

       Пересчет  характеристики  Q-N производится по перечисленным характеристикам Q-H и η- Q с помощью формулы:

 

                                             (27)

 

       где        ρ – плотность, кг/м3;

       Q – макс. часовая  подача станции, м3/ч;

       Hв и ηв – напор и к.п.д для воды

        

 Пересчет выполняем для трех  – четырех подач из рабочей  зоны характеристики насоса. Полученные данные сводим в таблицу 2.4.

 

Таблица 2.4

Пересчет характеристик основного насоса (η- Q, N-Q, ∆hдоп-Q) при подачах из рабочей зоны насоса.

Q, м3/ч	υвх, м/с	Re	η, %	∆hдоп.н, м	H, м	N, кВт
4505,8	3,25	30274	0,86	40,13	200	2421,6
4000	2,89	26911	0,89	35,06	220	2285,3
4800	3,47	32293	0,85	48,17	180	2349
5600	4,04	37675	0,82	60,3	160	2525,2

 

  Произведем пересчет характеристик для подпорного насоса НПВ 5000-120:

 

             

                   (28)

   

В нашем случае kQ=kH =1,  kη = 0,984

При QП.MAX=4505,8  м3/ч:

 

           (29)

 

                            

                             (30)

       по характеристике насоса

               

                      (31)

              

                   (32)

 

 

 

 Таблица  2.5

Пересчет характеристик подпорного насоса (η- Q, N-Q, ∆hдоп-Q) при подачах из рабочей зоны насоса

Q, м3/ч	υвх, м/с	Re	η, %	∆hдоп.н, м	H, м	N, кВт
3200	2.3	16225	0,78	5,5	140	1310,8
4200	3	21295	0,85	5,66	120	1370,3
4505,8	3,25	22845	0,82	5,73	110	1396,9
5200	3,7	26265	0,80	5,83	100	1502,2

 

2.3. Подбор двигателей к  насосам

 

Подбор двигателей для привода насоса проводится по мощности и частоте вращения вала насоса nн и двигателя nд на основе технических характеристик двигателей

                                         

                                        (33)

 

  где        N ــ требуемая мощность двигателя, Вт;