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

газовых каверн в каналах рабочего колеса, которые нарушают кинематику потока, увеличивают гидравлические потери в насосе.

Недостаточный подпор для первого по потоку насосного агрегата

При работе насосов типа НМ могут возникать режимы, при которых давление на входе может быть близко или ниже допустимых величин для нормального процесса всасывания. При этом давлении насос работает в кавитационном режиме. Известно, что кавитация снижает энергетические показатели насоса, снижает КПД. Кроме того, возникающие вибрации способствуют снижению технического состояния машины.

Работа насоса на нестационарных режимах

Эксплуатация магистральных трубопроводов показывает, что 10...20 % времени работы приходится на нестационарные режимы.

Переходные процессы в магистральном трубопроводе длятся 20...60 мин. Одной из основных причин возмущений системы является включение и отключение промежуточных станций или насосных агрегатов, вызывающих действия инерционных масс жидкости. Колебания расхода во времени приводит к увеличению затрат энергии и снижению КПД насоса.

Влияние объемной вязкости на гидравлические потери в магистральных насосах

В товарных нефтях, перекачиваемых по нефтепроводам, содержится небольшое количество свободных газов (5 = = Уг/Уж < 0,01). Это придает некоторую сжимаемость перекачиваемой жидкости. В сжимаемой жидкости нормальные напряжения 0 зависят не только от скорости линейной деформации в направлении движения, но также и от скорости линейной деформации по направлениям, перпендикулярным к движению. В этом случае выражения для о, будут более сложными. Например, для оси x

о x = - p + 2--L + n-divU, (12.12)

где p - давление, МПа; - сдвиговая вязкость, Па-с; U - скорость потока, м/с; п - объемная вязкость, Па-с.

Тогда уравнение движения в векторной форме принимает

1 1

dt р

F -Agrad-р + V-AU +1 + -j-grad-divU , (12.13)

где V - кинематическая вязкость, м2/с.

Критерий S позволяет оценить возможность влияния объемной вязкости на гидродинамику потока и диссипацию энергии в нем:

Г 3j p2c4

(12.14)

где р - плотность жидкости (смеси), кг/м3; c - скорость распространения упругих звуковых колебаний, м/с; -Ар - гради-

ент давления на отрезке AL, Па/м.

Влияние , рекомендуется учитывать, когда S > 1.

Поскольку в магистральных насосах градиент давления по потоку достигает значительной величины (примерно 2 МПа/м), целесообразно проверить условие (12.3) при перекачке насосами товарной нефти.

Принимая в среднем U = 85 м/с, р = 850 кг/м3, = 85 х X 10-4 Па-с, c = 800 м/с, = 1-106, получим S = 1-10-5.

Как видно, несмотря на наличие больших градиентов давления в насосах, необходимость учета объемной вязкости при расчетах гидравлических потерь в них отсутствует. В рассмотренном примере взят случай наибольшего соотношения п/, который отмечен в газожидкостных смесях Д.Тейларом.

Количественная оценка факторов, влияющих на КПД магистрального насоса

Таким образом, все основные причины, снижающие КПД магистральных насосов ряда НМ по сравнению с паспортным, можно разделить на систематические и случайные. Кроме того среди них можно выделить причины, которые зависят от времени работы насоса после ремонта, от технического состояния насосного агрегата.

Чтобы оценить одновременное влияние всех этих причин необходимо выполнить исследования насосов во времени. Однако снижение КПД можно оценить ориентировочно, заранее

отнеся его к начальному времени эксплуатации после ремонта насоса.

Проведенный анализ позволяет определить ориентировочные пределы снижения КПД насоса типа НМ 10 000-210 вследствие воздействия систематических факторов:

технология изготовления 1,5...2,0 %;

обточка рабочего колеса 0,6...0,8 %;

щелевое уплотнение 0,5...0,7 %;

вязкость жидкости 0,5...0,8 %;

влияние свободного газа в нефти 0,1...0,2 %;

Итого 3,0...4,0 %.

При прежних исследованиях КПД наблюдается значительный разброс в оценке его значения от паспортных данных. Это объясняется прежде всего тем, что исследователи пытались сделать выводы о величине КПД насоса по отдельным дискретным измерениям; при этом не учитывалось значительное влияние на результаты замеров случайной составляющей

КПД.

Математическая статистика и теория измерений позволяют предложить следующую формулу для оценки относительной погрешности измерения КПД 5п2, которая справедлива при использовании приборов, прошедших перед этим поверку:

5пу = 0,3-5п +100-t-, (12.15)

п Vn

где 5п - систематическая составляющая погрешности КПД, зависящая прежде всего от класса измерительных приборов; П - оценка математического ожидания КПД при n измерениях; t - коэффициент Стьюдента; S - оценка среднего квадра-тического отклонения КПД.

Из этой формулы следует, что при 2-3-х измерениях случайная составляющая погрешности (второе слагаемое в (12.15) достигает 0,05, что при учете систематической составляющей приведет к измерению КПД с суммарной относительной погрешности около 0,07. При КПД в 87 % абсолютная погрешность составит около 5 %. Пусть из-за влияния систематических факторов КПД насоса снижен на 2 % по сравнению с паспортным и составляет 85 %. В этом случае абсолютная погрешность в 5 % даст отклонение в КПД по сравнению с паспортом от +3 до -7 %. Таким образом, измеряя КПД 1-3 раза, можно получить величину КПД, равную как 90 %, так и 80 % при паспортном значении в 87 %.

Наши исследования показывают, что сведение к минимуму