Регулювання режимів роботи при заданій витраті нафти

 

Зміна умов перекачування нафти, чи нафтопродуктів (наприклад, послідовне перекачування різних рідин по трубопроводу, коливання температури, зупинка проміжних НПС чи агрегатів НПС тощо) може призвести до порушення нормального режиму роботи трубопроводу. При цьому підпори на окремих ділянках можуть зменшитись, що призведе до кавітації, а напори на виході інших НПС можуть зрости, що може призвести до розриву трубопроводу.

Узгоджена робота НПС може бути досягнена за рахунок регулювання режимів роботи насосів, чи станцій. Регулювання режимів роботи відцентрових насосів може здійснюватись як при постійній частоті обертання вала, так і при змінній.

Розрізняють такі способи регулювання при постійній частоті обертання вала:

1) дроселювання потоку рідини на нагнітальній стороні насосу або НПС;

2) перепуск частини рідини із нагнітальної сторони на всмоктувальну (байпасування);

3) зменшення зовнішнього діаметру робочих коліс (обрізка робочих коліс) насосів;

4) зміна схеми включення насосів на станції.

Регулювання при змінній частоті обертання вала може здійснюватись в тих випадках коли приводом насосів є двигуни внутрішнього згоряння, газові або парові турбіни, або якщо між електродвигуном і насосом встановлена магнітна, чи гідравлічна муфта, а не зубчаста.

Дроселювання потоку рідини відноситься до плавних методів регулювання. Він здійснюється шляхом прикриття засувки (дроселя) на нагнітальній стороні насоса, чи НПС.

Певний напір при дроселюванні втрачається і це веде до зниження коефіцієнту корисної дії установки. Із дроселюванням пов’язані непродуктивні затрати потужності, що визначаються за формулою:

                       DN_др.=r×g×Q×h_др./h_Q,                                                         (7.1)

де DN_др.— непродуктивні затрати потужності при дроселюванні;

r — густина нафти;

g — прискорення вільного падіння;

Q — задана витрата нафти;

h_др.— напір, що підлягає дроселюванню;

h_Q — коефіцієнт корисної дії насоса при заданій витраті Q.

Змінювати режим роботи НПС дроселюванням на всмоктувальній стороні не рекомендується, оскільки це приведе до ще більшого зниження коефіцієнту корисної дії нафтоперекачувальної станції і може призвести до такого явища, як кавітація.

Іншим методом регулювання режиму роботи НПС є перепуск частини рідини з нагнітальної сторони на всмоктувальну (байпасування) (рис.7.1).

НПС

                                                                                                                    

                       Q₁                                                                            Q₂

 

 

 

                       Рисунок 7.1 — Байпасування.

При відкритті засувки на обвідній лінії (байпасі) гідравлічний опір трубопроводу за нафтоперекачувальною станцією зменшується, тому продуктивність НПС зростає.

Непродуктивні затрати потужності при байпасуванні визначаються за формулою:

                       DN_байп.=N₁-N₂=r×g×Q₁×H₁/h₁-r×g×Q₂×H₂/h₂,            (7.2)

де DN_байп.— непродуктивні затрати потужності при байпасуванні;

r — густина нафти;

g — прискорення вільного падіння;

Q₁ — подача нафти після НПС до обвідної лінії;

Q₂ — подача нафти після обвідної лінії;

H₁, H₂, h₁, h₂ — напори і коефіцієнти корисної дії відповідно при подачах Q₁ і Q₂.

Непродуктивні затрати потужності при байпасуванні завжди більші, ніж при дроселюванні, тому байпасування застосовується дуже рідко. Байпасування теж відноситься до плавних методів регулювання.

Зменшення зовнішнього діаметру (обрізка) робочого колеса відноситься до ступінчастих методів регулювання режиму роботи НПС.

Для перерахунку характеристики Q—H на зменшений діаметр робочого колеса користуються залежностями:

                       Q₁/Q₂=D₂^’/D₂^’’,                                                        (7.3)

                       H₁/H₂=(D₂^’/D₂^’’)²,                                                    (7.4)

де Q₁, H₁ — подача і напір при зовнішньому діаметрі робочих коліс D₂^’;

Q₂, H₂ — подача і напір при обрізаному робочому колесі, з зовнішнім діаметром D₂^’’.

Регулювання обрізкою робочих коліс е економічніше, порівняно з байпасуванням і дроселюванням. При даному методі немає непродуктивних затрат потужності. Недоліком цього способу є неможливість йог виконання без зупинки насоса.

Діаметр обрізаного робочого колеса розраховується за формулою:

                       (7.5)                                                                         (7.5)

 

де D₂ — діаметр робочого колеса до обрізки;

H^’, Q^’ — напір і подача, з якими повинен працювати насос після обрізки робочого колеса;

a, b — сталі коефіцієнти напірної характеристики насоса до обрізки робочого колеса.

Ступінь обрізки робочого колеса визначається за формулою:

                       e=[(D₂-D₂’)/D₂]×100%,                                            (7.6)

де D₂ — діаметр робочого колеса до обрізки;

D₂^’ — діаметр обрізаного робочого колеса.

Інший метод плавного регулювання — зміна частоти обертання вала.

Для перерахунку характеристик на нову частоту обертання вала користуються залежностями:

                       Q₁/Q₂=n₁/n₂,                                                            (7.7)

                       H₁/H₂=(n₁/n₂)²,                                                        (7.8)

де Q₁, H₁ — подача і напір при частоті обертання вала n₁;

Q₂, H₂ — подача і напір при новій частоті обертання вала n₂.

Такий спосіб регулювання є найбільш економічним, оскільки при ньому споживається стільки енергії, скільки необхідно для перекачування заданої кількості рідини.

Однак, у нас цей метод поки що не знайшов практичного використання, через технічну недосконалість способів зміни частоти обертання вала.

Регулювання режиму роботи НПС зміною схеми включення насосів може бути використаний на станціях, де насоси обв’язані як на послідовну, так і на паралельну роботу. Цей метод є не економічним, оскільки при переході від однієї схеми підключення до іншої, насоси можуть попадати в зони з низьким коефіцієнтом корисної дії.

 

                                                                                                                

⇐ Предыдущая123

Поделиться: