Эксплуатация МН (МНПП) и оборудования НПС (стр. 11 )

Уравнение параболы обточки:

H=CQ2

Предположим, что нужно определить степень обточки рабочего колеса ЦБН, при котором была бы обеспечена подача QB

1-  Характеристика потребного напора; 2- Напорная характеристика насоса с исходным диаметром; 3- Парабола обточки; А – Рабочая точка; QB– Требуемая подача

Рис. 3.21 Совмещенная характеристика нефтепровода и насоса при регулировании обточкой рабочего колеса

формулы пересчета:

НЕЛЬЗЯ

Пример: точки А и В не являются подобными. Следовательно на исходной характеристике насоса надо найти такую точку С, которая была бы подобна точке В. Для этого построим параболу обточки

1.  Коэффициент параболы обточки

С=

Принимая произвольные значения подачи определим соответствующие значения напоров и построим параболу обточки

3 – парабола обточки

Так как точки В и С подобны, можно применить формулы подобия

Новый диаметр рабочего колеса

Далее следует рассчитать степень обточки и сравнить ее с максимально допустимой.

Применение сменных роторов

Все насосы серии НМ комплектуются сменными роторами на подачу 0,5Q0 и 0,7 Q0

НМ 10000 – 210

Кроме этого насос НМ 10000 – 210 дополнительно комплектуется ротором на подачу 1,25Q0

Параллельное и последовательное соединение насосов

При последовательном соединении насосов подача их остается постоянной, а напоры складываются

1 – характеристика первого насоса

2- характеристика второго насоса

3 – суммарная напорная характеристика первого и второго насосов

При параллельном соединении насосов их подачи складываются, а напор остается постоянным

H1 = H2 = H

Q1 + Q2 = Q

Из этих уравнений следует H1 = H2

Такое соединение применимо для повышения производительности

2- суммарная характеристика 2-х параллельных насосов

1 – характеристика одного насоса

Режим работы нефтепровода при отключении перекачивающих станций

Временное отключение какой-либо перекачивающей станции может быть вызвано перебоями в системе энергоснабжения, аварией, ремонтными работами и т. п. При выходе из строя перекачивающей станции режим нефтепровода резко изменится. Рассмотрим нефтепровод, состоящий из одного эксплуатационного участка с n перекачивающими станциями. Все ПС оборудованы однотипными насосами. Запишем уравнение баланса напоров

,(1.70

где aП, bП, aМ, bМ – коэффициенты напорной характеристики подпорного и магистрального насоса;

mM i – число работающих магистральных насосов на i-й перека­чивающей станции;

mП – число работающих подпорных насосов на ГПС.

Из уравнения баланса напоров производительность нефтепровода со всеми работающими станциями составляет

.

Если бы нефтепровод был рассчитан на работу при любых напорах (давлениях), то при отключении любой одной станции расход в трубопроводе составил бы

.

Очевидно, что Q*<Q.

В действительности величины напоров и подпоров перекачивающих станций должны удовлетворять условиям

,

где HПС max i, DHmin i – разрешенные значения напора и подпора i-й ПС.

В качестве примера рассмотрим работу нефтепровода с четырьмя перекачивающими станциями [3]. Примем для простоты, что все перекачивающие станции оснащены однотипными насосами, нефтепровод состоит из одного эксплуатационного участка, перевальные точки по трассе нефтепровода отсутствуют (L=LР), ограничения по напору и подпору ПС одинаковы (HПСmax, DHmin).

Рассмотрим случай, когда аварийное отключение произошло на станции ПС-4 (рис. 3.22).

Рис. 3.22 Расчетная схема нефтепровода

Перекачивающая станция, расположенная до отключенной (ПС-3), будет работать на сдвоенный перегон, то есть протяженность третьего линейного участка будет равна l3-4=l3+l4.

Проверим выполнение граничных условий (1.73). Результаты вычислений представим в табличной форме (табл. 3.6).

Таблица 3.6

Расчетные значения подпоров и напоров ПС

Участок	Подпор на входе ПС	Напор ПС	Напор на выходе ПС	Потери напора на участке
1		HCT1=mM1×(aM––bMQ*2-m)	HПС1=DH1+ +HCT1	H1=1,02×f×l1×Q*2-m+z2-z1
2	DH2= HПС1-H1	HCT2=mM2×(aM––bMQ*2-m)	HПС2=DH2+ +HCT2	H2=1,02×f×l2×Q*2-m+z3-z2
3+4	DH3= HПС2-H2	HCT3=mM3×(aM––bMQ*2-m)	HПС3=DH1+ +HCT3	H3-4=1,02×f×(l3+l4)×Q*2-m+ +zK-z3
КП	DHКП= HПС3-H3-4= hОСТ

Графическое решение задачи о регулировании работы нефтепровода при отключении одной из перекачивающих станций показано на рис. 3.23.

Рис. 3.23. Совмещенная характеристика ПС и участков нефтепровода

Условные обозначения :

1 - характеристика участка 1,02.f. l1.Q2-m + Dz1 , (Dz1= z2-z1);

2 - характеристика участка 1,02.f.(l1+l2).Q2-m + Dz2 , (Dz2= z3-z1);

3 - характеристика участка 1,02.f.(l1+l2+l3).Q2-m + Dz3 , (Dz3= z4-z1);

4 - характеристика участка 1,02.f.(l1+l2+l3+l4).Q2-m + Dz4+ hост, (Dz4= zК-zН);

a-b, a’-b’ - подпор на ПС-2 ; c-d, c’-d’ - подпор на ПС-3;

kM – общее число работающих магистральных насосов

При нормальной эксплуатации нефтепровода (в работе находятся все перекачивающие станции с тремя магистральными насосами) рабочая точка находится в положении A. Если при отключении ПС-4 на остальных станциях число работающих насо­сов не изменится, то рабочая точка переместится в положение B. Производительность нефтепровода снизится до величины Q*. Подпоры на входе ПС определяются величиной вертикальных отрезков между характеристиками ПС и характеристикой рассматриваемого участка:

-  подпор на ПС-2 – отрезок a – b;

-  подпор на ПС-3 – отрезок c – d.

Как видно из характеристики (рис. 3.23), подпоры на станциях, расположенных до отключенной ПС, возрастают по мере удаления от начала нефтепровода. Очевидно, что будут возрастать и напоры ПС. Если имеются ограничения по допустимым напорам и подпорам, то наибольшее значение гидравлического уклона, соответствующее максимально возможной производитель­ности нефтепровода при отключении с-й ПС (рис. 1.28), можно получить из условия

,

откуда предельное значение расхода составит

.

Рис. 3.24. Графическое определение наибольшего значения гидравлического уклона при отключении ПС

Зная предельный расход Qmax нетрудно рассчитать суммарные потери напора в трубопроводе H’ и определить напоры, развиваемые магистральным и подпорным насосами (hМ’ и hП’). Требуемое общее количество работающих магистральных насосов можно найти по формуле

.

При округлении kM в большую сторону избыток напора погашается дросселированием.

В рассматриваемом примере выполнению условия соот­ветствует kM=5. Как видно из совмещенной характеристики (рис. 3.24), на первой и второй ПС в работе должно находиться по два магистральных насоса, а на третьей – один. Рабочая точка в этом случае будет в положении C, производительность нефтепровода составит Q**. Величина подпора на входе ПС-2 соответствует отрезку a’–b’, а подпор на ПС-3 – отрезку c'–d'.

Распределение подпоров и напоров ПС, соответствующих расходам Q, Q* и Q** показано на рис. 3.25

Рис. 3.25 Распределение подпоров и напоров при отключении ПС

Режимы (цифрами показано количество работающих магистральных насосов на ПС):

– 3 - 3 - 3 - 3 (Q)

– 3 - 3 - 3 - 0 (Q*)

– 2 - 2 - 1 - 0 (Q**)

В случае равнинного нефтепровода достаточно отключить каждую вторую станцию. Тогда в работе будут находиться ПС-1 и ПС-3. Распределение подпоров и напоров ПС будет относительно равномерным, однако обязательно выполнение условия (1.73). В рассматриваемом случае при kM=5 потребуется дросселирование избыточного напора на ПС-1 и ПС-3.