Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 [ 84 ] 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155

но предварительно оценить их влияние на основе вышеуказанных материалов. В совокупности все названные причины технологических отклонений в изготовлении насосов снижают их КПД по сравнению с соответствующими паспортными данными примерно на 2 %.

Объемные потери в насосе

Щелевые уплотнения колеса центробежного насоса являются основным узлом, определяющим его объемный КПД и как быстро изнашивающийся узел, они определяют работоспособность насоса в целом.

Щелевое уплотнение рабочего колеса в насосах относится к бесконтактным уплотнениям. Предусматривается для насосов типа НМ начальный (контактный) зазор 5 = 0,25...0,33 мм на сторону.

Утечки жидкости через щелевое уплотнение AQ составляют основную долю всех объемных потерь в магистральном насосе. На объемные потери через щелевое уплотнение влияет величина зазора, коэффициент расхода, перепад напора в щели. Приближенно их можно определить по зависимости

AQ = -л-D-52-g-AH ,

где - коэффициент расхода; D - диаметр рабочего колеса в щелевом уплотнении, м; 5 - зазор в щели, м; АH - перепад напора в щели, м.

Для оценочных расчетов можно принять АН = 0,6-H, а = = 0,5...0,6. Из формулы (12.1) видно, что AQ линейно возрастает с увеличением 5 при симметричном, относительно диаметра, зазоре.

Линейное уменьшение объемного и общего КПД насоса в зависимости от увеличения зазора в щели подтверждаются экспериментальными данными.

Необходимо отметить, что если по ТУ для насосов типа НМ предусматривается зазор 0,25...0,33 мм, то в практике эксплуатации насосов при монтаже нового ротора с уплотнительными кольцами устанавливают, как правило, первоначальный зазор 0,4+0,5 мм. Объясняется это удобством сборки. Экспериментальные данные подтверждают быстрый износ элементов щелевого зазора с 0,27+0,33 до 0,5 мм за первые 300...600 ч работы насоса и тем самым более интенсивное ухудшение объемного КПД насоса в первый период эксплуатации.

На новых трубопроводах, в случае содержания больших количеств абразивных примесей в нефти, увеличение зазора происходит значительно быстрее и на практике встречаются случаи эксплуатации насосов при значениях зазоров в щелевом уплотнении 1 мм и более.

При больших значениях зазора поток, вытекающий из щелевого уплотнения, взаимодействует с основным потоком, ухудшая условия обтекания входных кромок лопастей колеса и еще более ухудшает экономичность работы насоса.

При эксплуатации величину износа колец щелевого уплотнения непосредственно измерить невозможно и возникает необходимость в косвенной ее оценке по КПД. Кроме того, даже измеренная при разборке насоса величина зазора между рабочим колесом и корпусом может не соответствовать снижению КПД. Это объясняется влиянием эксцентриситета ротора насоса относительно корпуса насоса на величину утечек. С учетом данного фактора выполним анализ возможной величины утечек через щелевое уплотнение насоса.

На размер утечек кроме радиального зазора 5, вязкости жидкости V, влияют такие параметры, как эксцентриситет e и угловая скорость вращения вала ю. В зависимости от значений зазора и вязкости жидкости истечение может происходить при ламинарном и турбулентном режимах. Размер утечек при ламинарном режиме определяется по формуле

48vnd

(48vnd)2 +

48n2d2542gAH

AQ =--1-,(12.2)

65 0l

где V - вязкость перекачиваемой жидкости, м2/с; d - внутренний диаметр уплотнения, м; 50 - равномерный односторонний зазор, м; l - длина уплотнения, м; AH - перепад напора на уплотнении.

Затем в зависимости от относительного эксцентриситета 8 = - полученное значение уточняется с учетом вращения

50 вала:

3 - 0,926-10-2КеЮ 1, (12.3)

где Кею = d50-

Перепад напора на уплотнении принимается равным 70 % от напора, развиваемого насосом.

Для турбулентного режима задача решалась методом итераций в следующей последовательности:

задаваясь коэффициентом расхода, определяли скорость истечения по формуле

и = 2qAH;(12.4)

определяли число Рейнольдса

Re = 5£и; (12.5)

определяли коэффициент сопротивления

(12.6)

0,298 + 0,00316

+ Re0,254 /

1 + 2

Re0,36 /

уточняли значение коэффициента расхода

.JXI/25 0 + 1,5

(12.7)

По полученному после нескольких итераций значению коэффициента определяли размер утечек AQ0 = 2gAH, который затем уточняли в зависимости от е и Re„.

В рассматриваемом диапазоне вязкостей, при зазоре более 0,6-0,8 мм, истечение происходит при турбулентном режиме. Вычисляя объемный КПД насоса, утечки удваивали из-за наличия двух уплотнений по обе стороны колеса. Объемный КПД определяли как

ц0 = 0-100 %. (12.8)

По данной методике выполнена оценка влияния утечек на объемный КПД насосов типа НМ. Результаты расчетов позволяют качественно и количественно оценить влияние различных факторов на утечки в щелевом уплотнении. Так, при постоянном зазоре 0,5 мм с увеличением относительного эксцентриситета с 0 до 0,6 расход через уплотнение при ламинарном режиме истечения увеличивается более чем в 1,5 раза.

Результаты расчетов соответствуют имеющимся экспериментальным данным.

Для оценки снижения КПД по данной методике целесооб-