2.4. Расчет требуемой мощности электродвигателей к центробежным насосам, подбор электродвигателей

Цель задачи: Подбор двигателя для приводов насосов проводится по мощности и частоте вращения вала насоса и двигателя на основе технических характеристик давления.

1. Определение мощности на валу насоса.

Мощность на валу насоса определяется по формуле (6)

где Q – расчетная подача насоса, м3/час; H – расчетный напор насоса, м; γ – объемный вес перекачиваемой жидкости, т/м3; η – коэффициент полезного действия насоса. Определяется по Таблице 2.3, согласно подобранного насосного агрегата.

Таблица 2.3. Технические параметры насосных агрегатов

2. Определение требуемой мощности электродвигателей к насосам.

Требуемая мощность электродвигателя к насосу Nэл определяется как произведение потребляемой мощности на валу насоса Nn и коэффициент запаса Kз, учитывающий возможные отклонения фактической характеристики насоса и режима его работы от расчетного режима. Находится по формуле (7)

где Nn – потребляемой мощности на валу насоса; Kз – коэффициент запаса.

Значение коэффициента запаса к расчетной потребляемой мощности на валу насосов следует принимать: до 500 кВт Kз=1,15, более 500 кВт Kз=1,10.

После установления необходимой мощности двигателя, производится его выбор, на основании Таблицы 2.3.

Аналогичный расчет производится для подпорных насосных агрегатов.

Практическая работа №3. Пересчет характеристик центробежных насосов с воды на вязкую нефть

Цель.

Произвести перерасчет характеристик насоса с воды на вязкую жидкость в соответствии с Ходом выполнения, результаты представить в виде отчета (форматы word и excel).

Задачи.

В соответствии с расчетными формулами, с применением технических характеристик насосов, заимствованных из каталога, произвести заполнение приводимой таблицы для 5 значений подачи при максимальном КПД насоса.

3.1. Расчетные формулы.

В каталогах приводятся характеристики центробежных насосов, снятые на воде. При перекачке маловязких нефтей и нефтепродуктов эти характеристики не изменяются. Однако с увеличением вязкости перекачиваемой жидкости напорная характеристика и КПД насоса падают, а потребляемая мощность возрастает. Меняется также давление насыщенных паров и значение кавитационного запаса.

Формулы для расчета параметров работы насоса на нефти , , по известным параметрам работы на воде Н_В, Q_В, имеют вид:

, , ,

где , , - коэффициенты пересчета соответственно напора, подачи и КПД насоса с воды на нефть.

В методике пересчета характеристик магистральных насосов в качестве параметра, характеризующего течение перекачиваемой жидкости в рабочем колесе, используется число Рейнольдса

,

где n – число оборотов ротора насоса,

Д₂ – наружный диаметр рабочего колеса,

- расчетная вязкость нефти.

Условную границу перехода режима течения жидкости из автомодельной области в область зависящих от вязкости значений параметров насоса определяют переходное и граничное число Рейнольдса и , вычисляемые по формулам:

и ,

где n_s - коэффициент быстроходности насоса, равный

.

В этой формуле Q_НОМ и Н_НОМ – подача и напор при работе на воде с максимальным КПД, n – частота вращения (об/мин).

Зная число Re_п, можно найти предельное значение вязкости, начиная с которой необходимо вести пересчет характеристик насоса:

.

Если величина меньше расчетной вязкости , то характеристики насоса пересчитываются с воды на нефть.

Для вычисления коэффициентов пересчета напора, подачи и КПД используются следующие формулы:

;

;

,

где - поправочный коэффициент, равный = .

После определения параметров работы насоса на нефти Q, H и можно пересчитать и характеристику Q – N по формуле

где ρ – расчетная плотность нефти.

Анализ кавитационных характеристик насосов показывает, что критический кавитационный запас на нефтях меньше, чем на воде.

Допустимый кавитационный запас центробежного насоса на нефти определяется по формуле

,

где - паспортное значение допустимого кавитационного запаса для воды;

К_h – коэффициент запаса (К_h= );

и - поправки соответственно на температуру и вязкость перекачиваемой нефти.

При этом ;

.

где - напор, соответствующий давлению насыщенных паров нефти P_S;

- скорость потока нефти во входном патрубке насоса;

- коэффициент сопротивления на входе в насос.

Скорость потока вычисляется по формуле:

,

где - диаметр входного патрубка.

Коэффициент сопротивления при < определяется по формуле

,

При >9330 можно принять .

Если в паспорте на насос вместо приводится вакуумметрическая высота всасывания Н_ВАК, то величину допустимого кавитационного запаса на воде можно найти по формуле

.

Все характеристики насоса Q-H, -Q, Q-N и пересчитываются в диапазоне подач 0,8 Q_НОМ Q_НОМ 1,2 Q_НОМ.