Эксплуатация МН (МНПП) и оборудования НПС (стр. 9 )

Таблица 6.6

Основные характеристики синхронных электродвигателей

Марка	Номинальная мощность, кВт	Номинальное напряжение', кВ	КПД при номинальной нагрузке, %	Частота вращения вала, об/мин
СТДП-800-2	800	10/6	9б,0	3000
СТДП-1250-2	1250	10/6	96,5	3000
СТДП-1600-20	1600	10/6	9б,7	3000
СТДП-2000-2	2000	10/6	9б,7	3000
СТДП-2500-2	2500	10/6	96,8	3000
СТДП-3200-2	3200	10/6	97,1	3000
СТДП-4000-2	4000	10/6	97,2	3000
СТДП-5000-2	5000	10/6	97,3	3000
СТДП-6300-20	8000	10/6	97,4	3000
СТДП-8000-2	10000	10/6	97,6	3000
СТДП-10000-2	12500	10/6	97,7	3000
СТДП-12500-2	5000	10/6	97,7	3000
В числителе указано максимальное напряжение, в знаменателе – минимальное.

Отечественная и зарубежная практика эксплуатации неф­тепроводов показала, что в условиях постоянно изменяюще­гося уровня загрузки трубопроводных систем целесообразно использовать регулируемые приводы насосных агрегатов. Путем регулирования числа оборотов рабочего колеса нагне­тателя удается плавно менять его гидравлические и энергети­ческие характеристики, подстраивая работу насоса к из­меняющимся нагрузкам. Этим обеспечивается прежде все­го экономия энергии, затрачиваемой на перекачку нефти (рис. 6.10).

На этом рисунке представлены (Q- Н)-характеристики центробежного нагнетателя с номинальной частотой враще­ния рабочего колеса n0 об/мин (сплошная кривая) и с из­мененной частотой, n< n0 об/мин (пунктирная кривая). Если для перекачки нефти с уменьшенным расходом требу­ется меньший напор, чем определяемый рабочей точкой Мо, то это можно достичь снижением числа оборотов ротора на­соса и смещением рабочей точки в новое положение М* . Разность площадей не заштрихованного и заштрихованного прямоугольников пропорциональна экономии мощности, за­трачиваемой на перекачку (М1 М* - напор, который требует­ся дросселировать, если не используется регулируемый привод).

Q

Н

Рис. 6.10. Схема, иллюстри­рующая экономию энергии при использовании регулиру­емого привода

Регулированию поддаются электродвигатели как постоян­ного, так и переменного тока. Двигатели постоянного тока позволяют осуществлять регулирование числа оборотов про­стым изменением сопротивления (например, введением рео­стата в цепь ротора двигателя), однако у таких двигателей диапазон регулирования сравнительно узок. Двигатели пере­менного тока допускают регулирование числа оборотов путем изменения частоты питающего тока (с промышленной часто­ты 50 Гц до большего или меньшего значения в зависимости от того, требуется увеличить число оборотов вала ротора или уменьшить, соответственно). Технически такое регулирование осуществляется с помощью тиристорных преобразователей частоты (система ТПЧ - АД). Анализ показывает, что систе­ма ТПЧ - АД высокооборотного регулируемого электропри­вода получила наибольшее распространение в зарубежной практике.

Из других приводов к насосным агрегатам в отдельных случаях используются газотурбинные двигатели. Чаще всего в качестве приводов используются газовые турбины авиаци­онного типа мощностью от 1 до 25 кВт. Число оборотов си­ловой турбины, как правило, больше, чем у электродвигателя и лежит в пределах от 4500 до 7000 об/мин. Поскольку скорость вращения вала турбокомпрессора несколько больше (она составляет от 5000 до 12000 об/мин), между турбиной и насосом устанавливают редуктор, снижающий число оборо­тов. Регулирование числа оборотов газотурбинного привода достигается регулированием подачи топлива. Из отечествен­ных газотурбинных приводов к насосам наибольшую извест­ность получил двигатель НК-12-СТ, используемыми преимуще­ственно в газовой промышленности для компоновки газопе­рекачивающего агрегата ГПА-Ц-6,3.

Технологические ограничения на режимы работы НА

Совмещенная характеристика нефтепровода и перекачивающих станций

Значения напора и расхода рабочей точки А можно получить графически, построив совмещенную характеристику трубопровода и насосных станций. Точка пересечения характеристик называется рабочей точкой (А), которая характеризует потери напора в нефтепроводе и его пропускную способность при заданных условиях перекачки (рис. 3.12).

1 – характеристика трубопровода; 2 – характеристика перекачивающих станций

Рис. 3.12. Совмещенная характеристика нефтепровода и перекачивающих станций

Равенство создаваемого и затраченного напоров, а также равенство подачи насосов и расхода нефти в трубопроводе приводят к важному выводу: трубопровод и перекачивающие станции составляют единую гидравлическую систему. Изменение режима работы ПС (отключение части насосов или станций) приведет к изменению режима нефтепровода в целом. Изменение гидравлического сопротивления трубопровода или отдельного его перегона (изменение вязкости, включение резервных ниток, замена труб на отдельных участках трассы и т. п.) в свою очередь окажет влияние на режим работы всех перекачивающих станций.

Графический и математический методы определения напоров и подпоров НС

Задачи регулирования на НПС. Способы регулирования режимов работы МН

Режимы работы нефтепровода определяются подачей и напором насосов ПС в рассматриваемый момент времени, которые характеризуются условиями материального и энергетического баланса перекачивающих станций и трубопровода. Любое нарушение баланса приводит к изменению режима работы и обуславливает необходимость регулирования [7, 9].

Из уравнения баланса напоров следует, что все методы регулирования можно условно разделить на две группы:

q  методы, связанные с изменением параметров перекачивающих станций

-  изменение количества работающих насосов или схемы их соединения;

-  регулирование с помощью применения сменных роторов или обточенных рабочих колес;

-  регулирование изменением частоты вращения вала насоса;

q  методы, связанные с изменением параметров трубопровода

-  дросселирование;

-  перепуск части жидкости во всасывающую линию (байпасирование).

Изменение количества работающих насосов. Этот метод применяется при необходимости изменения расхода в нефте­проводе. Однако результат зависит не только от схемы соединения насосов, но и вида характеристики трубопровода (рис. 3.13).

Рис. 3.13 Совмещенная характеристика трубопровода и ПС при регулировании изменением числа и схемы включения насосов

1 – характеристика насоса; 2 – напорная характеристика ПС при последовательном соединении насосов; 3 – напорная характеристика ПС при параллельном соединении насосов; 4, 5 – характеристика трубопровода; 6 – h-Q характеристика насоса при последовательном соединении; 7 – h-Q характеристика насоса при параллельном соединении

Рассмотрим в качестве примера параллельное и последовательное соединение двух одинаковых центробежных насосов при работе их на трубопровод с различным гидравлическим сопротивлением.

Как видно из графических построений (рис. 1.22), последо­вательное соединение насосов целесообразно при работе на трубопровод с крутой характеристикой. При этом насосы работают с большей, чем при параллельном соединении, подачей (QB>QC), а также с более высоким суммарным напором и коэффициентом полезного действия. Параллельное соединение насосов более предпочтительно при работе на трубопровод с пологой характеристикой (QF>QE, HF>HE, hF>hE).

Использование насосов с предвключенными колесами

Регулирование с помощью сменных роторов. Большинство современных магистральных насосов укомплектовано сменными роторами на пониженную подачу 0,5QНОМ и 0,7QНОМ. Кроме того насос НМ 10000-210 укомплектован сменным ротором на 1,25 QНОМ.

Сменные роторы имеют частные характеристики (рис. 3.14).

Рис. 3.14. Характеристика насоса со сменными роторами

Применение сменных роторов является экономичным на начальной стадии эксплуатации нефтепровода, когда не все перекачивающие станции построены, и трубопровод не выведен на проектную мощность (поэтапный ввод нефтепровода в эксплуатацию). Эффект от установки сменных роторов можно получить и при длительном уменьшении объема перекачки.

Обточка рабочих колес по наружному диаметру широко применяется в трубопроводном транспорте нефти. В зависимости от величины коэффициента быстроходности nS обточку колес можно выполнять в следующих пределах:

при 60< nS<120 допускается обрезка колес до 20%; при 120< nS<200 – до 15%; при nS=200¼300 – до 10%.

Пересчет характеристики насоса при обточке рабочего колеса выполняется по формулам подобия: