Эксплуатация МН (МНПП) и оборудования НПС (стр. 8 )

Рис. 3.11 Суммарная характеристика H(Q) последовательно соединенных насосов

1 – одного насоса; 2 – двух насосов; 3 – трех насосов

Напорная характеристика центробежного насоса может быть описана уравнением параболы где а и b – коэффициенты, определяемые по заводской характеристике насоса.

При параллельном соединении p однотипных насосов их суммарная напорная характеристика имеет вид

При последовательном соединении s однотипных насосов аналитическая зависимость суммарной напорной характеристики может быть представлена в виде S-количество последовательных насосов

Если соединяемые насосы разнотипны, то коэффициенты для их суммарной характеристики при последовательном соединении можно определить по формулам

.

Кавитация в ЦБН. Кавитанционная характеристикаЦБН

Кавитацией называют процесс нарушения сплошности потока жидкости в результате образования в нем пузырьков пара или газа при снижении абсолютного давления ниже давления насыщенных паров. При дальнейшем перемещении в зону высокого давления пузырьки начинают схлопываться создавая ударную волну( локальное давление при схлопывании, может составлять порядка 80 МПа). При этом кавитация приводит к таким явлениям как:

1.  Снижение подачи, полезной мощности, напора, КПД, так как часть полости колеса заполняется кавитационной каверной.

2.  Эррозия- механическое разрушение материала стенок корпуса и колеса

3.  Коррозия-химическое разрушение металла в зоне кавитации, кислородом воздуха выделяющегося из жидкости

4.  Местное повышение температуры при схлопывании пузырьков

5.  Шум и вибрация

В ЦБН кавитация возникает на тыльной стороне лопатки вдоль входной кромки.

1- кавитационная каверна

2 - гидродинамический след

Гидродинамический след- область жидкости пронизанная газовыми пузырьками

Различают три режима кавитации:

1.  Режим начальной кавитации при котором образуются лишь небольшие каверны.

Кавитационная зона состоит из каверны 1 и гидродинамического следа 2. Эта зона не достигает выхода из рабочего колеса.

2.  Режим развитой кавитации ( критический режим) при котором кавитационная зона достигает выхода из канала.

При этом меняется направление вектора абсолютной скорости и снижается напор насоса.

3.  Суперкавитационный режим – кавитационная каверна полностью покрывает выходное сечение канала, при этом резко падают подача и напор

Количественная оценка кавитационных характеристик насоса производится с помощью кавитационного запаса.

Кавитационным запасом ЦБН называется превышение удельной энергии на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров при температуре перекачки

Для оценки кавитационного состояния насоса проводят кавитационные испытания, при этом строят частные кавитационные характеристики (ЧКХ)

ЧКХ ЦБН называется зависимость напора наоса от кавитационного запаса при постоянной подаче

Порядок кавитационных испытаний

При полностью открытой задвижке на всасывании, измеряют подачу Q, давление на всасывающем и нагнетательном патрубках насоса.

Определяют напор насоса по формуле:

Где – абсолютные давления на выходе и входе в насос

Скорость определяют из уравнения неразрывности:

Далее рассчитываюткавитационный запас , по приведенной выше формуле и по результатам расчетов строят первую точку.

Далее постепенно прикрывают задвижку на всасывании, тем самым снижая давления на входе в насос и следовательно снижая кавитационный запас.

Постоянство подачи обеспечивается регулированием задвижки на нагнетании для каждого очередного прикрытия задвижки. На всасывании снимаются соответствующие значения напора H и кавитационного запаса , которые наносятся на график ( не менее точек)

Затем проводят горизонтальную прямую, соответствующую 3 –х% падению напора до пересечения с экспериментальной кривой, точка пересечения дает 𝛥hкр, то есть критический кавитационный запас, при котором эксплуатация насоса запрещается

I-начальная кавитация

II- развитая кавитация

III – супер кавитация

Допускаемый кавитационный запас определяется следующим образом

hдоп= А𝛥hкр

А = 1,2…1,3

Для НМ: А=1,25

Дальше проводятся кавитационные испытания для различных значений подач (5…7)

Для них рассчитываются 𝛥hкр иΔhдоп, и в результате строят кавитационную характеристику ЦБН

Кавитационная характеристика ЦБН – зависимость допускаемого кавитационного запаса от подачи

Наносится на общую паспортную характеристику насоса

Характеристики приводов насосов и их математическое представление

Обратимся теперь к устройствам, которые обеспечивают вращение вала рабочего колеса центробежного нагнетателя. Как уже говорилось, такие устройства называют приводом насоса. В качестве привода к основным и подпор­ным насосам используются преимущественно асинхронные и синхронные электродвигатели высокого напряжения. Из асинхронных двигателей часто применяют электродвигатели с короткозамкнутым ротором серии АТД (табл. 6.5).

Двигатели серии АТД монтируют в одном помещении с насосами, поскольку они изготовляются во взрывобезопас­ном исполнении. Это достигается тем, что в корпусе двигате­ля поддерживается достаточное избыточное давление воздуха, исключающее проникновение в двигатель паров нефти. Одна­ко при использовании асинхронных двигателей мощностью от 2,5 до 8,0 МВт требуется установка в помещениях насос­ной дорогостоящих статических конденсаторов больших мощностей (которые при колебаниях нагрузки станции и температуры окружающей среды часто выходят из строя), а также комплекса высоковольтного оборудования, усложняю­щего схему электроснабжения.

Основные характеристики асинхронных электродвигателей

Марка	Номинальная мощность,	Номинальное напряжение’, кВ	КПД при номинальной нагрузке, %	Частота вращения вала, об/мин
кВт
АТД-800	800	6/3	94,5	2980
АТД-1000	1000	6/3	94,5	2980
АТД-1250	1250	6/3	94,5	2980
АТД-1600	1600	6/3	95,0	2980
АТД-2000	2000	6/3	95,0	2980
АТД-2500	2500	6	96,0	2980
АТД-4000	4000	6	96,0	2980
AC-4000/6000	4000	6	96,2	2985
АЗМ-4000/6000	4000	6	97,0	2985
АЗС-4000/6000	4000	6	96,2	2985
АЗМ-5000/6000	5000	6	97,2	2985
АС-5000/6000	5000	6	96,5	2985
АС-5000/6000	5000	3	96,5	2985
АЗС-5000/6000	6000	6	96,5	2985
АЗМ-6300/6000	6300	6	97,5	2990
АВ-8000/6000	8000	6	96,6	2960
‘ В числителе указано максимальное напряжение, в знаменателе - минимальное

С конца 60-х годов ХХ века в качестве привода магист­ральных насосов начали применять синхронные двигатели серии СТМ, а позднее - более совершенные двигатели се­рии СТД. Синхронные электродвигатели обладают лучшими показателями устойчивости по сравнению с асинхронными, что особенно важно при случающихся падениях напряжения в сети. В табл. 6.6 приведены основные характеристики син­хронных электродвигателей серии СТДП.

По стоимости синхронные электродвигатели, как правило, дороже, чем аналогичные асинхронные, однако имеют луч­шие энергетические характеристики, что делает их примене­ние эффективным. Считается, что КПД синхронного двигате­ля изменяется незначительно при нагрузках, близких к но­минальной мощности двигателя. При нагрузках, составляющих 0,5-0,7 номинальной мощности, КПД синхронных элек­тродвигателей значительно снижается. Последнее должно быть принято во внимание при сравнительном анализе кон­курирующих вариантов как на стадии проектирования, так и при эксплуатации, в том числе модернизации, насосного оборудования перекачивающих станций.