ProfitCentr - рекламное агентство

Изменение насосных характеристик

При выборе насоса для перекачки нефти может возникнуть необходимость изменить гидравлические характеристики насоса. Такие изменения обычно производятся путем замены рабочего колеса насоса на рабочее колесо другого диаметра (большего или меньшего), изменения скорости вращения рабочего колеса насоса или отвода части нефти из нагнетательной линии во всасывающую линию.

Замена рабочего колеса

Замена рабочего колеса приведет к изменению характеристик (Q - H) насоса. Предположим, что исходное рабочее колесо имеет диаметр D0 и его характеристики имеют следующий вид: H = F(Q), то замена рабочего колеса на рабочее колесо большего диаметра приведет к следующему:

Fig102

Это означает, что диаграмма характеристик насоса будет расширяться в (D1/D0)2 раза в направлении оси напора и (D1/D0) раз в направлении оси расхода. В частности, если F = a - bQ2, то рабочие характеристики после замены рабочего колеса будут следующими:

Fig103

Изменение числа оборотов ротора нагнетателя

Если скорость вращения рабочего колеса центробежного нагнетателя изменяется, то изменяются и характеристика насоса (Q - H). Если номинальная скорость равна n0 об/мин, а измененная скорость равна n1 об/мин, то новые рабочие характеристики насоса будут следующими:

Fig104

Другими словами, график, показывающий характеристики насоса, удлинится в (n1/n0)2 раза в направлении оси напора и в (n1/n0) раз в направлении оси расхода. В частности, если F = a - bQ2, то рабочие характеристики центробежного насоса после изменения частоты вращения выглядят следующим образом:

Fig105

Дополнительные пояснения

При изменении диаметра или скорости рабочего колеса и при отклонении характеристик перекачиваемой жидкости от характеристик воды, обычно указываемых кривой производительности, правила изменения производительности центробежного нагнетателя следуют общим понятиям определения размеров, подобия и моделирования.

В общем случае перепад давления Δp, создаваемый нагнетателем данной конструкции, зависит от скорости v, диаметра D и числа оборотов n(n = ω/2π) последнего, от плотности ρ и вязкости ν перекачиваемой жидкости, т.е. Δp = f(v,D,n,ρ,ν). Согласно теории размерностей, в частности π-теореме Букингема, эта зависимость может быть выражена в безразмерных терминах:

Fig106

Переходя к дифференциальному напору H = Δp/ρg, получаем:

Fig107
Fig108

ПО аналогии для изменения характеристики N(Q) мощности нагнетателя при изменении частоты вращения n его рабочего колеса или его диаметра D можно получить зависимость:

Fig109

Характеристика n(Q) КПД нагнетателя может быть представлена (правда, только приблизительно) соотношением:

Fig110

Зависимость характеристик нагнетателя от плотности перекачиваемой жидкости

Дифференциальный гидравлический напор нагнетателя не зависит от плотности перекачиваемой жидкости, так как плотность ρ перекачиваемой жидкости не входит в функциональную зависимость. В то же время мощность нагнетателя (при прочих равных параметрах) пропорциональна плотности перекачиваемой жидкости:

Зависимость характеристик нагнетателя от вязкости перекачиваемой жидкости

Эффективность нагнетателя зависит от вязкости перекачиваемой жидкости. Второй параметр nD2 функциональной зависимости можно назвать числом Рейнольдса Re = (nD)D/ν = nD2, где nD - характерная скорость жидкости, выходящей из рабочего колеса. Этот параметр учитывает влияние вязкости перекачиваемой жидкости на величину потерь энергии в самом нагнетателе, т.е. сопротивление fτ(Q) в параметрической зависимости. Исследованиями установлено, что:

  1. Когда Re очень велико (в частности, Re > Reп, где Reп - так называемое переходное число Рейнольдса для конкретной конструкции насоса), значение сопротивления fτ(Q) больше не зависит от Re, а только от величины подачи жидкости Q. Поэтому при Re > Reп характеристики насоса не зависят от вязкости ν перекачиваемой жидкости, т.е. H = n2D2F(Q/nD). В результате кривая вдоль оси нагнетания пропорциональна (nD)2, а кривая вдоль продольной оси нагнетания пропорциональна nD при изменении диаметра рабочего колеса или скорости вращения.

    Аналогично, характерный график мощности нагнетателя N(Q) для различных диаметров крыльчатки или скоростей вращения простирается вдоль оси мощности пропорционально (nD)3 и вдоль оси расходов пропорционально nD.

    Наконец, характерный график КПД нагнетателя η(Q) при изменении диаметра рабочего колеса или скорости вращения (в первом приближении) простирается пропорционально только вдоль оси расходов.

  2. Однако, если Re = nD2/ν < Reп, то характеристики центробежного нагнетателя на воде в = 1 сСт) отличаются от характеристик нагнетателя с более вязкой жидкостью. Число Рейнольдса связано с так называемым коэффициентом k быстроходности насосов:
    Fig111

    По коэффициенту быстроходности k, который является индивидуальной характеристикой насоса определенного типа, переходное число Reп Рейнольдса определяется соотношением:

    Fig112
    из которого затем находится критическая величина νп вязкости нефти, выше которой требуется пересчет характеристик: nD2/ν < Reп, откуда вытекает:
    Fig113

    Правила преобразования характеристик нагнетателя при работе на воде в перекачиваемую жидкость:

Изменение характеристик насоса методом перепуска

Характеристики центробежного нагнетателя также могут быть изменены с помощью байпаса. Байпас означает возврат части нефти из нагнетательной линии (линии высокого давления) во всасывающую линию (линию низкого давления). Если расход нефти из нагнетательной линии обратно во всасывающую линию составляет qп, то производительность насоса равна Q + qп.

Тогда характеристики (Q - H) насоса могут быть выражены следующим образом:

Fig114

При изменении аргумента функции для определенных значений qп > 0 (qп = const) можно заметить, что напор H уменьшается для каждого значения расхода Q, развиваемого насосом, так как известно, что график смещается влево вдоль оси Q пропорционально. Характеристики насоса выражаются уравнением F(Q) = a-bQ2 для насосов, имеющих масляный байпас от нагнетательной трубы до всасывающей трубы.

Fig115

Очевидно, что график измененной характеристики насоса лежит ниже графика исходной характеристики того же насоса.


Не нашли нужную информацию? Воспользуйтесь поиском по сайту
SOCPUBLIC.COM - заработок в интернете!