Пояснительная записка (1233065), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Окончание таблицы 2.1

Режимы работы системы "насосная станция - нефтепровод" непрерывно меняются во времени. На рисунке 2.3 представлен график в течение одного месяца (за май месяц 2016 года) на НПС тридцать шесть. По оси абсцисс отложена производительность, по оси ординат – время, в течение которого нефтепроводы работали в месяце при данной производительности в разных режимах работы(II- 1, II- 2, II- 4).

Рисунок 2.3 – Зависимость производительности от времени в различных режимах работы

Из приведенного рисунка 2.3 мы видим, как меняется производительность нефтепровода от времени, в зависимости от режимов работы НПС. Нефтепровод не может работать в постоянном режиме, так как постоянно изменяется потребление нефтепродукта, изменяется вязкость нефти, проводятся ремонты и техническое обслуживание НПС (что приводит к остановке станции).

2.2 Расчет энергетической эффективности работы насосного агрегата

Режим работы насоса определяется положением рабочей точки на его характеристике. Рабочая точка насоса находится на пересечении напорной характеристики насоса и гидравлической характеристики сети. Рабочая точка насоса должна совпадать с его оптимальным КПД. На практике, в силу различных причин насосное оборудование работает далеко не в оптимальном режиме, что приводит к необоснованному увеличению потребления электрической энергии. На рисунке 2.4 показана рабочая точка А при оптимальном КПД.

Рисунок 2.4 – Режим работы при оптимальном КПД

Рассмотрим основные положения определения эффективности работы насосных агрегатов.

Совокупность средств, образующих насосный агрегат представляет собой последовательно соединенные: двигатель, гидромуфта и насос. Структурная схема насосного агрегата представлена на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 – Схема насосного агрегата

Расчет энергетической эффективности работы насосного агрегата. Произведем расчет по методике [7].

Оптимальный КПД работы соответствует наиболее экономичному режиму работы. Рассмотрим, как меняется КПД от схемы подключения насосного агрегата. Возьмем за пример оборудование тридцать шестой НПС при номинальном режиме работы:

– электродвигатель Siemens типа 1DX1526 – 8BE01 – Z = 0,967;

– гидромуфта Voith Turbo SLV 715 = 0,957;

– насос НМ 7000/0,6 – 250в – 3 – С = 0,865.

1) при схеме, включающей в себя электродвигатель, гидромуфту, центробежный насос. Схема системы представлена на рисунке 2.6 .

Рисунок 2.6 – Схема подключения трех элементов

Определим общий КПД при подключении трех элементов:

где: – КПД общий;

– КПД электродвигателя;

– КПД гидромуфты;

– КПД насоса.

2) при схеме, включающей в себя электродвигатель и насос. Схема представлена на рисунке 2.7 .

Рисунок 2.7 – Схема подключения двух элементов

Определим общий КПД при подключении двух элементов:

Рассчитаем общий КПД при схеме подключения двух и трех элементов насосного агрегата.

1) Определим общий КПД при схеме подключении электродвигателя и насоса:

= % = %

2) Определим общий КПД при схеме подключении электродвигателя, гидромуфты и насоса:

Из полученных значений мы видим, что при подключении электродвигателя и насоса КПД больше, чем КПД подключенной системы с электродвигателем, гидромуфтой и насосом. Несмотря, что КПД с электродвигателем и насосом больше, лучше применять схему с тремя элементами (насос, гидромуфта, электродвигатель), так как гидромуфта способствует плавному запуску насоса, легкому переходу из одного режима в другой и уменьшает гидроудары всей системы.

Произведем расчет и сравним как будет изменяться КПД в зависимости от разной производительности насоса в рабочем интервале и вне рабочего интервала.

Рассмотрим рабочий интервал насоса, он находится в пределах от 3150 до 4950 м³/ч.

1) при минимальной номинальной подаче 3150 м³/ч: 0,967; = 0,909; = 0,812.

2) при максимальной номинальной подаче 4950 м³/ч: 0,967; = 0,842; = 0,851.

3) вне рабочего интервала при подаче 2000 м³/ч: 0,967; = 0,923; = 0,671.

Из полученных данных определили лучший показатель общего КПД , при минимальной номинальной подаче 3150 м³/ч. При эксплуатации принимать этот режим целесообразно, так как потери КПД будут минимальными, что благоприятно сказывается на работе всего энергетического оборудования.

2.1.1 Выбор рациональных режимов эксплуатации магистрального нефтепровода

Режимы работы нефтепровода определяются подачей и напором насосов ПС в рассматриваемый момент времени, которые характеризуются условиями материального и энергетического баланса перекачивающих станций и трубопровода. Любое нарушение баланса приводит к изменению режима работы и обуславливает необходимость регулирования.

Рассмотрим четыре основных метода регулирования режимов работы:

– метод изменения количества работающих насосов;

– метод регулирования с помощью сменных роторов;

– метод изменения частоты вращения вала насоса;

– метод дросселирования.

1) При использовании метода изменения количества работающих насосов достигаемый результат зависит не только от схемы соединения насосов, но и от крутизны характеристики трубопровода. Рассмотрим в качестве примера последовательное и параллельное соединение двух одинаковых центробежных насосов при работе их на трубопровод с различным гидравлическим сопротивлением.

Как видно из графических построений, последовательное соединение насосов целесообразно при работе на трубопровод с крутой характеристикой. При этом насосы работают с большей, чем при параллельном соединении, подачей (Q_в > Q_c), а также с более высоким суммарным напором и коэффициентом полезного действия. Параллельное соединение насосов более предпочтительно при работе на трубопровод с пологой характеристикой (Q_F>Q_E, H_F>H_E, _F>_E) . Характеристика нефтепровода и НПС представлена в рисунке 2.8 .

Рисунок 2.8 – Совместная характеристика нефтепровода и перекачивающей станции при регулировании изменением числа и схемы включения насосов

1 – характеристика насоса; 2 – напорная характеристика НПС при последовательном соединении насосов; 3 – напорная характеристика НПС при параллельном соединении насосов; 4,5 – характеристика трубопровода; 6 – (H–Q) характеристика насоса при последовательном соединении; 7 – (H–Q) характеристика насоса при параллельном соединении.

2) Метод применения с помощью сменных роторов наиболее эффективен на начальной стадии эксплуатации нефтепровода, когда не все перекачивающие станции построены, и трубопровод не выведен на проектную мощность (поэтапный ввод нефтепровода в эксплуатацию). Большинство современных магистральных насосов укомплектовано сменными роторами на подачу от 0,5 до 1,1 Q_н которые имеют различные характеристики. Эффект от установки сменных роторов можно получить и при длительном уменьшении объема перекачки. В настоящее время на одной НПС нередко установлены насосы одного типа, но с разными диаметрами роторов, что обеспечивает возможность более тонкого регулирования производительности нефтепровода при различных сочетаниях их включения. Характеристики центробежного насоса со сменными роторами представлены на рисунке 2.9 .

Рисунок 2.9 – Характеристики центробежного насоса со сменными роторами

3) Применение плавного регулирования частоты вращения роторов насосов на НПС ма­гистральных нефтепроводов облегчает синхронизацию рабо­ты станций, позволяет полностью исключить обточку рабочих колес, применение сменных роторов, а также избежать гидрав­лических ударов в нефтепроводе. При этом сокращается время запуска и остановки насосных агрегатов. Однако, в силу техни­ческих причин, этот способ регулирования пока не нашел ши­рокого распространения.

Метод изменения частоты вращения основан на теории подобия:

где: Q₁ – подача при частоте вращения рабочего колеса n₁, м³/с;

Q₂ – подача при частоте вращения рабочего колеса n₂, м³/с;

Н₁ – напор при частоте вращения рабочего колеса n₁, м;

Характеристики

Список файлов ВКР