ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЦЕНТРАБЕЖНОГО НАСОСА ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ НЕФТИ

В различных технологических процессах нефтяной и газовой промышленности — добыче, сборе, подготовке и транспорте продукции нефтяных скважин, магистральном транспорте нефти, процессах повышения нефтеотдачи пластов, поддержании пла­стового давления и водоснабжении, а также в различных технологических установках газоперерабатывающих заводов и компрессорных станциях применяется разнообразное насосное оборудование, различающееся по принципу действия, конструктивному исполнению, приводу и характеристикам перекачиваемой жидкости.

Нефтяные центробежные насосы, рассчитанные на работу в условиях возможного образования взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом, применяют в промысловых системах сбора, подготовке и транспорте нефти, технологических установках нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств для перекачивания нефти, сжиженных углеводородных газов, нефтепродуктов и других жидкостей, сходных с указанными по физическим свойствам (плотности, вязкости и др.) и коррозионному воздействию на материал деталей насосов.

По принципу действия и основным конструктивным схемам (устройству) все центробежные насосы подразделяются на 3 типа:

1) центробежные насосы (нефтяные центробежные, центробежные секционные, центробежные консольные, центробежные горизонтальные);

2) осевые насосы (осевые вертикальные насосы с жестко закрепленными лопастями рабочего колеса, с ручным приводом поворота лопастей рабочего ко­леса);

3) вихревые (вихревые и центробежно-вихревые насосы).

Расчет вала насоса на колебания.

Расчет вала насоса на колебания сводится к определению критической частоты вращения n_кр, при которой вал работает с сильной вибрацией и может разрушиться.

Критическая частота вращения может быть определена по статическому прогибу,об/мин.

где f – статический прогиб вала от веса рабочих колес и диска гидропяты, м.

Прогиб от веса рабочих колес, м

где F_K=269,775 H – вес рабочих колес;

L =1,12 м – расстояние между опорами;

E = 2,1∙10⁵ МПа – модуль упругости для стали;

J – осевой момент инерции сечения вала.

Для сплошного вала круглого сечения:

м⁴

Прогиб от веса гидропяты в том же сечении, м

м

Прогиб от веса гидропяты в том же сечении, м

где F_n=81,423 H – вес диска гидропяты;

L₁=0,28 м – расстояние от опоры до диска.

Следовательно прогиб будет равен:

 м.

Суммарный прогиб в середине вала

f=f₁+f₂=9,4∙10^-5+1,95∙10^-5=11,35∙10^-5 м.

что меньше допускаемого прогиба [f]=0,0002∙1,12=22,4∙10^-5 м.

Критическая частота вращения:

об/мин.

При быстром переходе через зону критической частоты вращения вал опять становиться устойчивым. Следует отметить, что данный расчет является приближенным.

Число лопастей

;

При лопастях относительно большой толщины (~ 4-6 мм) . При лопастях, выполненных из листа с малой толщиной (~2-3 мм),

Теоретически напор при бесконечном числе лопастей:

;

где,

;

;

тогда:

Вывод:

Произведены расчеты основных параметров центробежного колеса, расчет вала насоса, проведена оценка технологичности конструкции усовершенствованного насоса. Удельная материалоемкость усовершенствованного насоса при сохранении подачи и увеличении срока службы на 25 % в 1,5 раза меньше удельной материалоемкости аналога отнесенной к суточной добыче и сроку службы.

Центробежные насосы делятся на одноколесные одноступенчатые и многоколесные многоступенчатые.

Оснoвными технoлогическими характеристиками центрoбежного насоса являются развиваемый напoр, мoщность на валу насоса, подача, к.п.д. насo­са, числo оборотов и высота всасывания.

Список литературы:

1. Аннотации статей журнала «Химическое и нефтегазовое машиностроение» 2016 г.
2. Насосы центробежные погружные и агрегаты на их основе: Руководство по эксплуатации. –М.: ГМС Насосы, 2011. – 49 с.
3. Установки центробежных насосов [Электронный ресурс]. URL: znanie.podelise/ru/docs/91969/index-4533-1.