2.2.2 Регулювання байпасуванням

Для реалізації даного способу регулювання в обв’язці магістральних насосів повинні бути передбачені обвідні лінії – байпаси.

Подача насосів НПС при регулюванні байпасуванням визначається за формулою

, (2.5)

де – коефіцієнти математичної моделі сумарної напірної характеристики ГНПС для конкретної схеми роботи насосів;

– загальні втрати напору у прилеглій ділянці трубопроводу.

Годинна подача насосів ГНПС при реалізації регулювання способом бай пасування

. (2.6)

Знаходимо ККД насоса при регулюванні бай пасуванням

. (2.7)

Визначаємо потужність насосів ГНПС, що витрачена на перекачування рідини при регулюванні режиму роботи способом бай пасування

. (2.8)

Втрати потужності у байпасній лінії знаходимо за формулою (2.9)

. (2.9)

Коефіцієнти сумарної напірної характеристики ГНПС при роботі одного магістрального насоса

м, с²/м⁵,

загальні втрати напору у трубопроводі становлять м, а напір, створений насосами ГНПС рівний м.

Подача насосів при регулюванні байпасуванням буде рівною

м³/с.

Годинна подача насосів при реалізації регулювання способом байпасування

м³/год.

Визначаємо ККД магістрального насоса при регулюванні байпасуванням

.

Знаходимо потужність насосів нафтоперекачувальної станції, що витрачена на перекачування нафти при регулюванні режиму роботи способом бай -пасування

кВт.

Визначаємо втрати потужності у байпасному трубопроводі

кВт.

2.2.3 Регулювання обрізуванням робочих коліс насосів

Обточування (обрізування) робочих коліс відцентрових насосів по зовнішньому діаметру – один з найбільш поширених способів регулювання режиму роботи магістрального трубопроводу шляхом зміни характеристики насоса. Суть способу в тому, що робоче колесо як симетрична відносно осі конструкція може бути обточене на станку по зовнішньому діаметру, що спричинює суттєву зміну напірної характеристики насоса. Слід зазначити, що обрізування робочих коліс супроводжується зниженням ККК насосів.

Вважаємо, що обрізуванню підлягають в однаковій мірі ротори всіх насосів. Знаходимо надлишок напору, що створюється ротором одного насоса при заданій витраті транспортованої рідини.

, (2.10)

де – напір, що підлягає регулюванню при реалізації режиму перекачування із

заданою витратою рідини;

– кількість магістральних насосів, що працюють послідовно при заданій витраті рідини.

Визначаємо напір, який повинен створювати магістральний насос з обточеним робочим колесом

. (2.11)

Необхідний ступінь обрізування робочого колеса магістрального насоса визначаємо за формулою

. (2.12)

Порівняємо необхідний ступінь обрізування з допустимим , значення якого вибирається залежно від величини коефіцієнта швидкохідності насоса.

Допустимий ступінь обрізування робочих коліс спіральних нафтових насосів згідно з РД-39-30-990-84 наведений у таблиці 6.3 [2]. Якщо необхідний ступінь обточування робочого колеса менший від допустимого , то зайвий напір рідини можна звести до нуля виключно шляхом обрізування робочих коліс магістральних насосів у допустимих межах. У такому випадку визначаємо коефіцієнти математичної моделі напірної характеристики насоса і ГНПС після обрізування за формулами

, (2.13)

, . (2.14)

Визначаємо ККД магістральних насосів після обрізування робочих коліс при

подачі, що дорівнює заданій витраті рідини.

. (2.15)

де – скориговане після обрізування робочого колеса максимальне значення

ККД магістрального насоса.

Знаходимо напір, створений насосами, які мають обточені робочі колеса, при заданій витраті рідини

. (2.16)

Напір, що розрахований за формулою (2.16), повинен практично співпасти з обчисленими вище загальними втратами напору у трубопроводі при заданій витраті рідини

. (2.17)

Визначаємо потужність насосів нафтоперекачувальної станції, що витрачена на перекачування рідини із заданою витратою при регулюванні режиму роботи способом обрізування робочих коліс

. (2.18)

Якщо необхідний ступінь обточування робочого колеса перевищує допустимий , то використовують комбінований спосіб регулювання – обрізування робочих коліс у допустимих межах і дроселювання.

У даному випадку визначаємо коефіцієнти математичної моделі напірної характеристики насоса і ГНПС після обрізування за формулами

, . (2.19)

За формулою (2.15) знаходимо ККД магістральних насосів після обрізування робочих коліс при подачі, що дорівнює заданій витраті рідини.

За формулою (2.16) визначаємо напір, створений насосами, які мають обточені робочі колеса, при заданій витраті рідини .

Знаходимо напір, який необхідно дроселювати при комбінованому способі регулювання

, (2.20)

Обчислюємо потужність насосів ГНПС , що витрачена на перекачування рідини із заданою витратою при регулюванні режиму роботи комбінованим способом – обрізування робочих коліс і дроселювання

. (2.21)

Втрати потужності на вузлі регулюванні при комбінованому способі регулювання знаходимо за формулою

. (2.22)

Оскільки при режимі роботи системи, що розглядається, працює один магістральний насос, то відповідно до формули (2.10) маємо

м.

Магістральний насос зі базовим ротором при заданій витраті нафти створює напір

м.

Щоб забезпечити задану витрату нафти у трубопроводі насос з обточеним колесом повинен створювати напір згідно з формулою (2.11)

м.

Обчислюємо необхідний ступінь обрізування робочого колеса магістрального насоса

.

Порівняємо необхідний ступінь обрізування з допустимим , значення якого вибирається в залежності від величини коефіцієнта швидкохідності насоса НМ 2500-230 зі змінним ротором 0,5

, (2.23)

де – частота обертання вала насоса, об/хв;

– номінальна подача насоса, м³/с;

– номінальний напір насоса, м.

Оскільки даний насос є одноступеневий з двостороннім входом рідини , то у формулу (2.23) підставляємо напір однієї ступені.

.

Згідно даних таблиці 6.3 [2], допустимий ступінь обточування робочого колеса нафтового насоса з коефіцієнтом швидкохідності становить 20 % від початкового діаметра, тобто .

Необхідний ступінь обрізування діаметра робочого колеса менший від допустимого

%,

тому зайвий напір рідини може бути повністю ліквідований шляхом обточування робочого колеса.

Коригуємо максимальне значення ККД магістрального насоса після обточування діаметра на 3 %

.

Визначаємо коефіцієнти математичної моделі напірної характеристики магістрального насоса і насосної станції після обрізування робочих коліс

м, с²/м⁵,

м, с²/м⁵.

Отже, математична модель напірної характеристики ГНПС при роботі одного магістрального насоса з обрізаними робочими колесами приймає вигляд

. (2.24)

Обчислюємо напір, створений насосами ГНПС при заданій витраті нафти

м.

Умова (2.15) виконується, тобто напір ГНПС після обрізування робочого колеса магістрального насоса дорівнює загальним втратам напору при заданій витраті нафти. Це свідчить про правильність виконання розрахунків.

Знаходимо ККД магістрального насоса після обрізування при подачі, що дорівнює заданій витраті нафти

.

Визначаємо спожиту потужність насосів ГНПС при регулюванні режиму роботи способом обрізування робочих коліс

кВт.