Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Нефтепромысловые машины и механизмы

..pdf
Скачиваний:
20
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
25.01 Mб
Скачать

тянемDnTiHddactnt)nff cfouDH ы'н род ’шэ

30

40 50 60 70 80 90 WO

150 ZOO

300 400 500 600 WO 9001000 1500 2000 2500

Производительность Q,M 3/ U

Н о р м а л ь н ы й р я д ц о н т р о б е ж н ы х н е ф т я н ы х г о р и з о н т а л ь н ы х р а с о с о п ,

оси ординат — дифференциальный напор Н . Поле Q—H каждого типоразмера насоса представляет собой площадь, заключенную между двумя отрезками параллельно расположенных концентрич­ ных кривых и двумя наклонными прямыми.

Верхняя концентричная кривая представляет рабочую характе­ ристику с номинальным максимальным размером наружного диа­ метра рабочего колеса при постоянном числе оборотов. Нижняя кривая отвечает минимальному рекомендуемому размеру наружного диаметра рабочего колеса, который может быть получен обточкой его. Так как с уменьшением размера колеса подача уменьшается пропорционально первой степени, а напор падает при этом пропор­ ционально квадрату, то прямые боковые линии, ограничивающие поле, получаются наклонными к вертикали.

Таким образом, площадь, заключенная между наклонными и кри­ выми линиями, представляет собой поле QН, соответствующее устойчивой работе насоса на сравнительно высоких к. п. д. Это поле называется рабочей зоной насоса. Отклонение вправо от поля Q—Н для данного насоса может повлечь работу насоса в кавита­ ционном режиме и потребует дополнительно повышения напора на всасывании. Отклонение влево от поля Q—Н для данного насоса сопряжено с уменьшением к. п. д., увеличением радиальных на­ грузок на вал и осевых нагрузок на упорный подшипник.

На рис. 97 видно, что в контуре каждого поля Q—Н показан шифр насоса. Система для шифра принята следующая. Первая цифра означает диаметр всасывающего патрубка (в мм), уменьшенный в 25 раз и округленный; Н — нефтяной; Г — горячий; Д — первое колесо двустороннего входа; В — вертикальный; К — консольный; КЭ — консольный, смонтированный на валу электродвигателя. Вто­ рая цифра означает коэффициент быстроходности, или удельную быстроходность, уменьшенную в 10 раз и округленную. Третья цифра означает число ступеней. Последняя буква (после цифр) озна­

чает: К — кислотный; С — для сжиженных

газов.

Примеры

обозначения

насоса: 6НГ-10

х 4 - диаметр всасы­

вающего патрубка 150 мм,

нефтяной, горячий (температура от 250

до 400° С),

коэффициент

быстроходности 100,

число ступеней 4.

6Н-10 х 4с — диаметр всасывающего патрубка

150 мм, нефтяной,

коэффициент быстроходности 100, число ступеней 4, для сжиженных газов.

Н а с о с ы д л я п е р е к а ч к и г о р я ч и х н е ф т е п р о ­ д у к т о в . Основными требованиями, которым должны удовлет­ ворять эти насосы, являются: а) необходимость обеспечения полной герметизации сальников и стыков корпуса, так как легкая воспла­

меняемость нефтепродуктов

при температурах 350—400° С ведет

к пожарам

и

взрывам; б)

противостояние материалов высоким

давлениям,

температурам и действию коррозии; в) обеспечение

температурных

расширений

отдельных деталей без нарушения

Насосы типа К — горизонтальные, одноступенчатые, центро­ бежные, консольного типа, с рабочим колесом одностороннего входа. Они предназначены для подач от 4,5 до 360 ж3/ч при напоре от 8,8 до 98 ж вод. cm. Привод насоса осуществляется электродвигателем через упругую муфту или при помощи ременной передачи. Насосы типа К выпускают также и во фланцевом соединении с электродви­ гателем, тогда их называют моноблок-насосами типа КМ.

Центробежные насосы типа В — вертикальные, одноступенчатые, с рабочим колесом одностороннего входа. Они предназначены для подачи воды и других чистых жидкостей от 3200 до 65 000 м 3/ч при напоре от 18,5 до 88 ж столба жидкости с температурой до 50° С. Вал насосов типа В соединен с валом электродвигателя непосред­ ственно при помощи жестких муфт или фланцев.

Насосы типа НД — центробежные, одноступенчатые, с рабочим колесом двустороннего входа и горизонтальным разъемом корпуса. Они предназначены для подачи воды и других чистых жидкостей от 90 до 6500 м3/ч при напоре от 10 до 104 ж столба жидкости с тем­ пературой до 100° С. Привод насосов осуществляется электродвига­ телем через упругую муфту.

Насосы типа НД выпускают низконапорные — НДн, среднет напорные — НДс и высоконапорные НДв. Насосы типа Д (с дву­ сторонним рабочим колесом) — одноступенчатые с горизонтальным

разъемом

корпуса (по оси вала), предназначены для подачи воды

от 360 до

12 500 м 3/ч при напоре от 11,7 до 137 ж столба жидкости

с температурой до 105° С. Привод осуществляется от электродвига­ теля через упругую муфту.

Насосы НДсВ — с рабочим колесом двустороннего входа, средне­ напорные, вертикальные, одноступенчатые, предназначены для под­ дачи воды от 2700 до 6500 ж3/ч при напоре от 40 до 79 жстолба жидко­ сти с температурой до 100° С. Разъем корпуса вдоль оси вала. Пере­ дача от электродвигателя при помощи жесткой муфты или транс­ миссионного вала.

Все указанные центробежные насосы имеют спиральный корпус. К секционным насосам, имеющим направляющие аппараты с разъемом поперек оси вала, относится насос 5МС-7 х 10. Шифр

этого насоса означает: 5 — диаметр входного патрубка в жж, умень­ шенный в 25 раз; М — многоступенчатый; С — секционный; 7 — коэффициент быстроходности, уменьшенный в 10 раз и округленный; 10 число рабочих колес.

Подача насоса от 1 1 0 до 195 ж3/ч при напоре от 680 до 112 0 ж столба жидкости с температурой до 60° С. Приводится этот насос от электродвигателя через зубчатую муфту.

К секционным центробежным насосам относятся также насосы «Комсомолец» (КСМ) и АЯП. Последние широко применяются на нефтепромыслах при перекачке нефти и воды.

И Закаэ 298 .

§ 51. Выбор центробежных насосов нормального ряда

Для заданных условий центробежный насос выбирают следую­ щим образом. На общем поле графика нормального ряда (см. рис. 97) по заданным подачам Q и напору Н находят точку их пересечения и определяют насос нужной марки. Например, для перекачки неф­ тепродукта с температурой до 200° С для подачи 100 м 3/ч и напора 60 м вод. cm. соответствует насос 6НК-9 х 1. Затем по универсаль­ ной характеристике насоса, найденной указанным путем (пересе­ чением линий Q и Н), окончательно уточняют рабочую точку на его характеристике и определяют соответствующие этой точке значения

к. п. д., наружного диаметра D2 рабочего

колеса

и потребляемую

мощность N в л. с.

 

 

 

Для насоса 6НК-9 х 1 по его универсальной характеристике

получаем: наружный диаметр

рабочего

колеса

D2 = 225 мм,

потребляемую мощность на валу насоса N

= 31 л. с. (при пере­

качке жидкости с удельным весом

1 и вязкостью ВУ = 1°) и к. п. д.

г] = 72%.

 

 

 

При перекачке вязких жидкостей характеристику насоса пере­ считывают по методу, изложенному в § 48.

Рассмотрим другой пример. Требуется выбрать насос для пере­

качки нефтепродукта с температурой выше

200° С,

подачей

Q =

= 150 м 3/ч и напором Н = 200 м. Согласно

графику

полей

Q—H

нормального ряда (см. рис. 97) заданным параметрам Q и Н удо­

влетворяют насосы 6НГ-7 X 2 и 6НГ-10 х 4.

Следовательно,

надо

технически обосновать выбор одного из этих насосов. Предпочтение следует отдать насосу 6НГ-10 х 4, так как он обладает к. п. д., равным 72%, а насос 6НГ-7 х 2 имеет к. п. д. только 69,5%. О д н а к о при этом необходимо учесть, что насос 6НГ-7 х 2 двухступенчатыii однокорпусный, имеющий меньшие габариты и вес, и стоит он де­ шевле, чем четырехступенчатый двухкорпусный насос 6НГ-10 х 4. Таким образом, при выборе насоса следует учитывать не т о л ь к о величину к. н. д., но и габариты, вес, стоимость, количество часон работы и т. н., т. е. все факторы, определяющие технико-экономи­ ческую эффективность применения того или иного насоса для кон­ кретных условий.

При выборе насоса 6НГ-7 х 2 по его универсальной характери­ стике (см. рис. 89) получим: наружный диаметр рабочего колеса D2 = 290 мм, потребляемую мощность на валу насоса N = 160 л. с. (при перекачке жидкости с удельным весом, равным 1 ,0, и вязкостью ВУ = 1°) и к. п. д. 69,5%.

§52. Основные детали центробежных насосов

Косновным деталям центробежного насоса относятся корпус, рабочее колесо, направляющий аппарат> вал» подшипники, саль­ ники и уплотнительные кольца.

Корпус объединяет все неподвижные проточные части — всасы­ вающий и напорный патрубки, каналы подвода к рабочим колесам и отвода от них, переводные каналы в многоступенчатых колесах и др. Внутренняя полость корпуса заполнена жидкостью при работе насоса и находится под давлением. Корпус обычно выполняется чугунным, но при больших напорах — из стали.

При перекачке агрессивной жидкости в зависимости от ее свойств применяется для изготовления корпуса бронза, кремнистый чугун, специальные стали, кислотоупорные материалы и др.

Форму проточной части корпуса выполняют так, чтобы переход жидкости из рабочего колеса или направляющего аппарата в напор­ ную трубу сопровождался возможно меньшими потерями. Корпусы по форме и конструкции разнообразны.

В насосах спирального типа преобразование скоростной энергии происходит в отводе, называемом спиральной камерой (улиткой). Покидая последнее рабочее колесо, жидкость с большой скоростью поступает в спиральную камеру (см. рис. 74), а затем через трубный расширитель (диффузор) — в напорный трубопровод.

Очертание стенок такой камеры способствует плавному умень­ шению скорости жидкости по направлению к выходу. Спиральная камера является безлопаточным отводом или как бы однолопаточным направляющим аппаратом.

Многоступенчатые насосы с направляющими аппаратами имеют цилиндрические секционные корпусы.

Рабочее колесо обычно состоит из двух дисков; в переднем диске по ходу жидкости имеется кольцевое отверстие для входа жидкости; задний — сплошной со ступицей для закрепления на валу насоса. Между дисками расположены криволинейные лопатки, отогнутые назад по отношению направления вращения колеса. Число лопаток обычно от 6 до 12, чаще 6 8 , но иногда меньше 6. При большой раз­ ности между наружным и внутренним диаметрами рабочего колеса длинные лопатки перемежаются с короткими, чем достигается уве­ личение живого сечения на входе в колесо.

Как правило, в одном рабочем колесе получают давление до Ю—12 кГ/см2, поэтому для получения высоких давлений применяют многоступенчатые насосы с последовательным соединением колес.

Для увеличения подачи насоса при сохранении давления, раз­ виваемого одним колесом, применяют колеса с двусторонним входом жидкости (см. рис. 72). Колеса обычно изготовляют чугунными, реже стальными. При перекачке коррозионных жидкостей применяют Для изготовления колес бронзу, при перекачке кислот — легирован­ ные стали. Большое значение для к. п. д. насоса имеет чистота ра­ бочих поверхностей колеса.

Направляющий аппарат в насосах секционного типа предна­ значен для отвода потока жидкости из рабочего колеса в нужном на­ правлении и одновременного преобразования скоростной энергии

И *

в давление. Направляющий аппарат (рис. 98) закрепляется в кор­ пусе насоса и обычно состоит из двух неподвижных дисков с лопат­ ками.

Вал насоса обычно изготовляют стальным и защищают бронзо­ выми втулками, а при работе в коррозионной среде — из нержа­ веющей стали. На валу закрепляют рабочие колеса. Сборку вала с рабочими колесами называют ротором. Некоторые колеса насосов имеют значительный вес. При неравномерном распределении металла колеса центр его тяжести смещается относительно оси вала. Это

вызывает вибрации ротора, которые приводят к неравномерной подаче жидкости, ударам, толчкам, уско­

 

 

 

ренной

сработке подшипников.

 

 

 

Устраняют

этот

недостаток ура­

 

 

 

вновешиванием

вращающихся дета­

 

 

 

лей ротора, для чего производят

 

 

 

балансировку.

При

статической ба­

 

 

 

лансировке рабочее

колесо

закреп­

 

 

 

ляют на коротком валу, укладывае­

 

 

 

мому на две горизонтальные приз­

 

 

 

матические линейки — «ножи» (с ши­

 

 

 

риной

заостренной

части

1 —2 мм)

Рис. 98. Направляющий

аппарат

длиной около 1 м. Колесу сообщают

вращение так,

чтобы оно

сделало

центробежного

насоса секцион­

1 ,5 —2

оборота и свободно останови­

ного

типа.

 

1 — направляющий

аппарат;

2 — ра­

лось. Колесо будет каждый раз оста­

бочее

колесо.

 

навливаться так, что при смещенном

центре тяжести более тяжелая часть будет всегда внизу. Креплением грузиков на диаметрально про­ тивоположной стороне колеса можно добиться его уравновеши­ вания. Зная вес грузиков, можно соответственно облегчить тяже­ лую часть колеса. Если ротор насоса имеет много колес и рабо­ тает при большом числе оборотов, статическая балансировка недостаточна. Необходима динамическая балансировка на специ­

альном станке.

Сальник предназначен для уплотнения между валом и корпусом насоса в месте выхода вала из корпуса* Следует иметь в виду, что сальник обычно самый частый источник неполадок при эксплуа­

тации.

Основными уплотнениями являются сальники и торцовые уплот­ нения. Типичная конструкция сальника показана на рис. 99. Уплот­ нение достигается эластичной набивкой*

Вкачестве набивок применяют различные материалы.

1.Хлопчатобумажные, пропитанные графитом и густым тавотом,

для центробежных насосов низкого давления»работающих на холод­ ной воде.

2.Асбестовые с графитовой пропиткой при умеренных темпера­ турах и давлениях для воды и нефтепродуктов (до давлений 25 кГ/см21

итемпературы 200° С), а также для кислот и щелочей. Однако по мере потери графитовой пропитки эта набивка начинает затверде­ вать.

3.Пластинчатые, представляющие крошеную массу, состоящую из чистого асбестового волокна, мягких металлов, графита, связы­ вающих масел и т. д. Такие набивки применяют для светлых нефте­

продуктов, сжиженных

газов

п воды, когда необходимо

обес­

печить

минимальное

просачи­

вание.

Пластинчатую

набивку

закладывают в сальник легким винтовым прессом от руки.

Вход

 

4Выход масла

 

 

 

 

 

Разгрузка

 

 

 

 

 

 

сальника

 

 

 

 

 

Рис.

99. Типичная

конструкция

Рис. 100. Одинарное торцовое уплотне­

сальника для уплотнения вала.

 

 

ние вала.

 

1 — корпус насоса; 2 — грундбукса; 3

1 — камера; 2 — крышка;

з — неподвижная

вал насоса; 4 — фонарное кольцо; 5 — на­

втулка;

4 — вращающаяся

втулка; 5 — на­

бивка;

6 — гильза; 7 — нажимная втул­

жимная

втулка;

6 — шпонка; 7 — пружина;

 

ка.

 

8 — уплотняющее

кольцо; 9

— опорное коль­

 

 

 

цо; 10 — пружинное кольцо; и — резиновое

 

 

 

 

 

кольцо.

 

4.

Фольгу из

антифрикционного металла с мягким сердечником

из асбеста или спрессованной фольги без сердечника для нефтепро­ дуктов и воды при рабочей температуре до 200° С и давлении свыше 25 кГ/см2. Так как валы насосов работают при сравнительно боль­ ших оборотах, а набивка для эффективного уплотнения должна находиться под значительным постоянным давлением, то при отсут­ ствии просачивания смазки через набивку трущиеся поверхности нагреваются. Набивка, содержащая смазочную пропитку, образует при нагревании трущихся поверхностей масляную пленку, которая сохраняет набивку и поверхность защитных гильз вала в хорошем состоянии и уменьшает утечку при сравнительно высоком давлении на сальниковую набивку.