- •Российская федерация
- •Автономная некоммерческая организация
- •«Учебно-методический центр»
- •«Статус»
- •Учебно – методическое пособие
- •Транспорт нефти и нефтепродуктов
- •1.1. Общие сведения о транспорте и нефтепродуктах
- •1.2. Железнодорожный транспорт. Общая характеристика
- •1.3. Водный транспорт
- •1.4. Автомобильный транспорт
- •1.5. Трубопроводный транспорт
- •2. Гидравлические расчеты магистральных нефтепроводов. Основные факторы, влияющие на перекачку жидкостей
- •2.1. Трасса трубопровода и ее профиль
- •2.2. Гидравлический уклон
- •2.3. Гидравлический расчет трубопроводов
- •2.4. Характеристика трубопровода
- •2.5. Совмещенная характеристика насосных станций и трубопровода
- •2.6. Расчет сложных трубопроводов
- •3. Сортамент труб и элементы трубопроводных коммуникаций
- •3.1. Рукава
- •3.2. Соединения труб
- •3.3. Прокладки для фланцевых соединений
- •4. Арматура трубопроводов
- •4.1. Регулирующая арматура
- •4.2. Предохранительная арматура
- •4.3. Приводы для управления трубопроводной арматурой
- •5. Прокладка трубопроводов
- •5.1. Компенсация тепловых удлинений трубопроводов
- •5.2. Компенсаторы
- •6. Опоры трубопроводов
- •6.1. Расчет трубопроводов на прочность
- •6.2. Защита трубопроводов от коррозии
- •7. Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов
- •Стальные резервуары
- •Неметаллические резервуары
- •8. Оборудование резервуаров
- •Перепускным устройством и механизмом управления хлопушкой
- •Гидравлический клапан типа
- •9. Расчет вертикальных цилиндрических резервуаров
- •9.1. Резервуары с постоянной толщиной стенки
- •9.2. Резервуары с переменной толщиной стенки
- •10. Подогрев нефти и нефтепродуктов
- •10.1. Назначение, способы подогрева и теплоносители
- •10.2. Конструкции и расчет подогревателей
- •11. Потери нефти и нефтепродуктов. Классификация потерь
- •12. Основные способы перекачки высоковязких и высокозастывающих нефтей и нефтепродуктов
- •12.1. Перекачка с разбавителями
- •12.2. Гидротранспорт вязкой нефти
- •12.3. Перекачка термообработанной нефти
- •12.4. Перекачка нефти с присадками
- •12.5. Перекачка предварительно подогретой нефти
- •13. Транспорт газа
- •13.1. Классификация и состав природных и искусственных газов
- •Физико-химические свойства углеводородных газов
- •13.2. Основные законы газового состояния
- •13.3. Общие сведения о транспорте газа
- •13.4. Компрессорные станции газопроводов
- •13.5. Удаление примесей из газа
- •Очистка газа от газообразных примесей
- •Очистка газа от сероводорода и углекислоты
- •13.6. Одоризация газа
- •Промысловые резервуары
- •Оборудование резервуаров
- •Борьба с потерями нефти
- •Потери при закачке промысловых сточных вод
- •Приборы для измерения давления, температуры, расхода, уровня
- •Жидкостные манометры
- •Деформационные манометры
- •Измерение температуры
- •Измерение уровня жидкости
- •Измерение расхода и количества жидкостей
- •Автоматические средства измерения содержания в нефти воды, солей, плотности
- •Учет нефти
- •Учет нефти в резервуарах
- •Учет нефти по счетчикам
- •Обслуживание резервуарных парков
- •Охрана труда и противопожарные мероприятия. Охрана окружающей среды Инструктаж и обучение безопасным методам труда
- •Токсичность, вредность нефти и применяющихся в добыче нефти веществ
- •Производственное освещение
- •Классификация насосов
- •Свойства и классификация перекачиваемых жидкостей
- •Динамические насосы основные зависимости
- •Характеристики насосов и способы их регулирования
- •Конструктивное исполнение насосов
- •Нефтяные насосы
- •Пуск и остановка насосного агрегата
- •Характерные неисправности в работе насосных агрегатов
- •14. Вопросы для самопроверки
- •Литература
Динамические насосы основные зависимости
Центробежные и осевые насосы. Принцип действия этих насосов одинаков и основан на силовом взаимодействии лопасти с обтекающим ее потоком жидкой среды, при этом в межлопастных каналах рабочего колеса посредством лопастей жидкость разгоняется и ее скорость увеличивается, а в отводе тормозится, преодолевая давление, действующее навстречу потоку жидкости. Однако следует учитывать, что в центробежном насосе (рис. 1. а) направление потока жидкости в области лопастей радиальное и вследствие действия центробежных сил вокруг оси вращения происходит понижение давления, благодаря чему обеспечивается постоянный приток жидкости из подводящего патрубка. В осевом насосе (рис. 1.6) жидкость движется в направлении, параллельном оси вращения колеса, при этом отсутствуют радиальные перемещения потока и, следовательно, центробежные силы, действующие в направлении, перпендикулярном к движению потока жидкой среды, совершенно не играют роли в приращении энергии потока.
Рис. 1. Схемы лопастных насосов:
1— рабочее колесо; 2— отвод; 3— подвод, 4 — лопасть
Рассмотрим распределение скоростей жидкости в рабочем колесе центробежного насоса (рис. 2). Поток жидкой среды перемещается внутри рабочего колеса по сложной траектории — результирующей двух относительных движений: окружного вращения потока вместе с колесом и перемещения потока жидкости от центра к периферии колеса по касательной к поверхности лопатки.
Различают абсолютную и относительную скорости движения жидкости в рабочем колесе центробежного насоса: относительную — скорость относительно рабочего колеса; абсолютную — скорость относительно корпуса насоса.
Абсолютная скорость v равна геометрической сумме скоростей жидкости:
v = w + u,
где w — относительная скорость жидкости; u — окружная скорость.
Рис. 2 Распределение скоростей жидкости в рабочем колесе центробежного насоса
а – вертикальный разрез рабочего колеса; б – разрез в лопастях; в – параллелограммы скоростей
Если рабочее колесо имеет бесконечно большое число бесконечно тонких лопастей, относительная скорость w направлена по касательной к поверхности лопасти в рассматриваемой точке.
Соответствующим подбором скоростей и геометрических размеров элементов проточной части достигают неразрывности потока жидкости при безударном режиме работы насоса с наибольшим к.п.д.
По основному уравнению лопастных насосов теоретический набор рабочего колеса с бесконечным числом лопастей можно представить как разность удельных энергий потока на входе и выходе из колеса:
В осевом насосе на любом радиусе сечения лопасти колеса окружные скорости при входе частицы жидкости, движущейся параллельно оси насоса, на лопасть и при выходе с нее равны, т. е. u1=u2. В этом случае теоретический напор при бесконечно большом числе лопастей
Вихревые насосы. В зависимости от конструктивного исполнения рабочего колеса вихревые насосы могут быть закрыто- или открытовихревыми, а также центробежно-вихревыми.
Центробежно-вихревой насос состоит из двух последовательно установленных рабочих колес (центробежного и вихревого), посаженных на общий вал.
Принцип действия этих насосов следующий (рис.3). В кольцевой полости 1, соединенной с подводящим и отводящим трубопроводами, жидкость увлекается в круговое движение благодаря интенсивной передаче импульса ее частиц, движущихся в межлопаточных ячейках рабочего колеса 2, потоку жидкости в примыкающем к нему канале. Вследствие неуравновешенности центробежных сил, действующих на частицы жидкости в межлопаточных ячейках колеса и боковых каналах на периферии колеса (сечение Б-Б), возникают продольные вихри 3, на которые накладываются вихри 4, формирующиеся за лопастями. Траектории частиц образуют винтовые линии. Поступая в рабочее колесо, жидкость «разгоняется», а выходя в боковой канал – «тормозится» в результате действия перепада давления.
Рис. 3 Схема вихревых насосов:
а – закрытовихревого; б - открытовихревого
Одна из отличительных особенностей вихревых насосов – при небольших подачах (до 50 м3,ч) создаваемые этими насосами напоры при одинаковых диаметрах рабочего колеса и частоте вращения вала в 2—5 раз выше напоров, развиваемых центробежными насосами.
Развиваемый напор можно определить по формуле:
,
где Кн – коэффициент напора, зависящий от коэффициента быстроходности насоса ns;
u – окружная скорость колеса на радиусе центра тяжести сечения канала; g – ускорение падения.
В табл. 1 приведены данные коэффициента ns
Таблица 1
Тип насоса |
Коэффициент быстроходности | ||||||
|
6 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
Открытовихревые Закрытовихревые |
- 9,0 |
- 7,0 |
4,3 5,0 |
3,6 4,0 |
3,0 3,2 |
2,3 2,5 |
- 2,5 |
Подачу насоса можно определить по формуле
Q = CuF,
где С — численный коэффициент (для открытовихревых насосов С=0,55—0,65; для закрытовихревых насосов С=0,5—0,6; и — окружная скорость рабочего колеса; F — площадь поперечного сечения канала.
Характерная особенность вихревых насосов по сравнению с центробежными заключается в том, что потребляемая мощность -уменьшается с увеличением подачи, так как при постоянной частоте вращения рабочего колеса внутренние потери энергии, связанные с передачей ее от рабочего колеса потоку в отводе, тем больше, чем меньше подача насоса.
Объемные потери мощности в вихревом насосе обусловлены перетеканием жидкости через зазоры разделителя потока и кромками лопастей рабочего колеса из области отвода в область подвода и достигают 20 % энергии, подводимой к валу насоса, а гидравлические потери энергии — силами трения и вихреобразованием при поступательном и циркуляционном движениях жидкости в криволинейном отводе и составляют до 30 % энергии, подводимой к валу насоса.
Коэффициент полезного действия таких насосов, учитывающий потери, даже при наиболее благоприятных режимах при больших подачах не превышает 0,5.