7. Выбор основного оборудования

По заданной пропускной способности Q = 2237 м /ч подберем в приложении 3 [1] основной насос марки НМ 2500-230, характеристики которого даны для воды. Выясним, необходимо ли пересчитывать их на нефть. Для этого определим число Re для потока перекачиваемой жидкости.

= 23,538 см

где , -диаметр и ширина лопатки рабочего колеса (по таб. 17 [3]);

=3,8 см., =40,5 см;

-коэффициент сужения входного сечения рабочего колеса, =0,9

Находим число Re на выходе из колеса по формуле:

,

где -номинальная подача насоса.

-коэффициент кинематической вязкости нефти.

Определим переходное значение параметра Рейнольдса:

,

где n_s - коэффициент быстроходности насоса. По приложению 3 [1] для насоса НМ 2500-230 n_s = 117.

.

Поправочные коэффициенты в нашем случае равны 1,0 [3], и Re > Re_пер, то характеристики насоса при работе на нефти остаются такими же, как на воде, т.е. пересчет характеристики не требуется.

Подбирают электродвигатели для насосов, исходя из потребной мощности, рассчитываемой по формуле:

где N_н - мощность электродвигателя, кВт;

H_н - напор, развиваемый насосом, м;

Q - подача насоса, ;

g - ускорение свободного падения;

η_н - КПД насоса, в долях единицы (η_н=0,86).

Подбираем марку электродвигателя - СТД-2000-2 (N=2000кВт).

Для создания на входе основного насоса напора, необходимого для безкавитационной работы, устанавливаем подпорный насос, напор этого насоса должен быть не менее:

,

где: - допустимый кавитационный запас основного насоса, ;

- потери в коммуникациях,

Для насоса НМ 2500-230 имеем:

Для обеспечения заданного расхода основного насоса и его безкавитационной работы выбираем в качестве подпорного насос НМП-2500-74 с электродвигателем ДС - 118/44-6 мощностью 800 кВт.

Т.о чтобы перекачать нефть с заданной производительностью на расстояние 440 км с диаметром нефтепровода 720 мм установим на каждой станции по 3 последовательно соединенных между собой насоса НМ2500-230.

Получили, что на головной нефтеперекачивающей станции последовательно соединены 2 насоса НМ 2500-230 (1 в резерве) и 1 подпорный НМП 2500-74 (1 в резерве), а на промежуточных - 2 насоса НМ 2500-230.

8. Построение совмещённой характеристики трубопровода и насосных станций

В координатах Q-H строят суммарную напорную характеристику всех рабочих насосов на трубопроводе. Для построения характеристики насосов воспользуемся следующими зависимостями:

где а и b - коэффициенты аппроксимации (a = 258,8 м, b = 8,59∙10^-6 ч²/ м⁵).

Таблица 2. Характеристика работы насоса НМ 2500-230 на нефти

Q, м3/ч	0	500	1000	1500	2000	2237	2500	3000
H, м	258,8	258,35	257,27	255,69	253,66	252,55	251,21	248,35
N, кВт	0	986	1104	1253	1448	1565	1726	2119
, %0	30,98	55,1	72,38	82,8	85,34	86	83,1

Аналогично характеристика Q- апроксимируется зависимостью:

где:

- коэффициенты, соответственно ,

Для насоса НМ2500-230 коэффициенты равны:

Рисунок 3. Q - η характеристика насоса НМ 2500-230

Рисунок 4. Характеристика насоса НМ 2500-230

Для построения характеристики сети запишем зависимость между гидравлическими потерями и расходом:

где H_r - геодезическая высота, м;_п - напор необходимый для преодоления гидравлических потерь, м.

Таблица 3. Характеристика работы сети

Q, м3/ч	0	500	1000	1500	2000	2237	2500	3000
Hс, м	-59	52,74	316,85	705,15	1205,22	1478,92	1809,16	2511,28

Рисунок 5. Совмещенная характеристика сети.

Рабочая точка получилась при Q = 2160 м³/ч, т.е. не соответствует нашему значению. Для этого применим метод изменения числа оборотов:

где: n₁ - новое значение числа оборотов.

Необходимое число оборотов можно определить по формуле:

где n_ном - номинальная частота вращения ротора нагнетателя, об./мин.;

∆Н - величина недостающего (избыточного) напора приходящаяся на один нагнетатель, м; (в случае недостающего напора ∆Н < 0)

где а и b - коэффициенты аппроксимации (a = 258,8 м, b = 8,59∙10^-6 ч²/ м⁵).

Таблица 4. Характеристика работы насоса НМ 2500-230 на нефти

Q, м3/ч	0	500	1000	1500	2000	2237	2500	3000
H, м	269,15	268,7	267,62	266,04	264,01	262,9	261,56	258,7

Рисунок 6. Совмещенная характеристика трубопровода и насосных станций после изменений

Мы получили, что Q = 2190 м³/ч, что входит в предел допустимого:

(2237-2190)/2237·100% = 2%

При этом, напор Н = 1660 м, тогда (1660-74)/6 = 264,3 м.

Напор на выкиде ГНПС: 602,6 м

Напор на выкиде НПС: 528,6 м

Данные напоры не превышают допустимого напора (Н_доп = 634,53 м).