Оформить заявку с сайта  
на главную
о компании
каталог
прайс-лист
статьи
производство
контакты



Каталог продукции:

 

User


  Скачать прайс-лист

Справочный материал:




Статьи на сайте:





 

К вопросу о создании сменных проточных частей для магистральных нефтяных насосов

6 - 9 сентября 2011, СумГУ, г. Сумы, Украина XIII Международная научно-техническая конференция “ГЕРВИКОН-2011”

Международный форум “НАСОСЫ-2011” Семинар “ЭККОН-11”

Иванюшин А.А., Колесник Е.C., Руденко А.Ал., Твердохлеб И.Б.

АННОТАЦИЯ

Рассматриваются некоторые вопросы проектирования сменных проточных частей на подачу 0,6Qн и 0,7Qн состоящих из сменного рабочего колеса и направляющего аппарата установленных в базовый насос с двухзавитковой спиралью с целью повышения эффективности и надежности нефтяного насоса. Достигнут высокий КПД насоса со сменной проточной частью при низком значении NPSH.


Одним из основных элементов любого нефтепровода является магистральный насос. На большинстве насосных станций стран СНГ более 30-ти лет эксплуатируются центробежные нефтяные магистральные насосы серии НМ предназначенные для транспортирования товарной нефти.

Постоянно совершенствующиеся технология транспортировки нефти, строительство новых уникальных нефтепроводов, таких как ВСТО, потребность в увеличении единичной мощности оборудования, ставят перед разработчиками и изготовителями технологического оборудования, в частности, перед насосостроителями соответствующие, весьма сложные задачи. Одна из таких задач - это повышение уровня к.п.д. насосов НМ на первых этапах эксплуатации нефтепроводов и дальнейшая эксплуатация насоса при номинальных параметрах с максимальной эффективностью. При этом весь ряд требуемых параметров насоса должен обеспечиваться за счет применения сменных рабочих органов.

Насосы типа НМ - это горизонтальные, центробежные, насосы типа"Д", с горизонтальным разъемом корпуса.

В качестве примера в данной работе рассматривается один из насосов типоразмерного ряда НМ и более подробно приводятся подходы к проектированию непосредственно проточной части (ПЧ).

Для базового варианта на подачу Qн м3/ч ПЧ состоит из полуспирального подвода (ПП), рабочего колеса (РК) двустороннего входа из двух половин и двухзавитковой спирали (ДС). Для обеспечения ряда напоров при подачах 0,7Qн и 0,6Qн применяются сменные РК и РК с направляющими аппаратами (НА)(см. рис. 1).

Основные варианты исполнения проточной части нефтяного насоса

Постановочные моменты для разработки были следующие:

- по заданным параметрам проводился обсчет коэффициентов быстроходности (ns) и критических кавитационных коэффициентов быстроходности (Cкр) для всех вариантов насосов;

- по полученным значениям ns и Скр проведен анализ существующих ПЧ и выбраны модели, которые имеют высокий уровень КПД и максимальные значения Скр для базовых ступеней. Предварительная проработка показала, что для получения базовых параметров требуется введение немодельных изменений. Для ПЧ в конструктивном исполнении НА+ ДС, а так же сменные РК в ДС проектирование проводилось заново. Применение НА вызвано необходимостью достижения высоких КПД при малых подачах. При разработке сменных ПЧ с НА учитывалось, кроме КПД и Скр, необходимость получения пологопадающей напорной характеристики в рабочем диапазоне подач и минимального уровня вибрации на лопастной частоте.

При разработке базовых и сменных ПЧ рассматривался вопрос минимизации вариантов исполнений и их унификация.

В процессе проектирования сменной ПЧ с НА рассматривалось несколько вариантов исполнения НА. В результате анализа был принят вариант с прямоосными диффузорными каналами, конструктивно состоящий из двух половин.

Отличительной особенностью установки НА в существующий отвод является ограниченное пространство между наружным диаметром РК и языками отвода, что обусловило применение специального НА [4]. В данном НА диаметральные диффузорные каналы, сопряженные при сборке с языками (один или несколько каналов со стороны языка в крышке и языка в корпусе) отвода, выполнены с выборками и отличаются от остальных каналов, а остальные каналы имеют одинаковые размеры, причём наружный диаметр НА превышает диаметр расположения языков отвода. Предлагаемое решение позволило спроектировать НА с геометрическими соотношениями близкими к оптимальным, при этом диаметральная симметрия каналов обеспечивает минимальные радиальные силы, что повышает надёжность работы насоса. Диаметральная симметрия обеспечивается выбором чётного числа каналов НА равным 12. При этом сочетание числа лопастей РК и НА выполнено 7/12, что обеспечивает минимальный уровень вибрации на лопастной частоте.

При разработке вариантов сменной ПЧ с НА проводилась оценка КПД по различным известным методикам. Для примера ниже приводиться схема оценки КПД насоса на подачу 0,6Qн.

КПД насоса рассчитывался по формуле:

Поскольку достоверную оценку гидравлического КПД одним из методов получить довольно сложно, то в процессе проектирования проведены расчеты в соответствии с [5], численным методом и по расчёту потерь в элементах проточной части. В результате расчётов получены значения гидравлического КПД проточной части, в приделах от 0,89 до 0,93.

Тогда

Таким образом, из оценки КПД на стадии проектирования следовало, что требуемая экономичность насоса НМ со сменной ПЧ с НА должна быть достигнута.

Для подтверждения данных оценочных расчетов были выполнены расчеты ПЧ с использованием метода конечных элементов в программе ANSYS CFX 11, которые так же подтвердили расчетные параметры (см. рис. 2).

Насос был изготовлен ОАО «СЗ НЭМ» и испытан по ГОСТ 6134-2007 Также были проведены кавитационные испытания. На рисунке 3 приведены характеристики насоса.

Линии тока в проточной части насоса НМ

ВЫВОДЫ

1. Применение сменной ПЧ, состоящей из сменного РК и НА позволило получить насос на 0,6Qн с высоким КПД.

2. Аналогично были спроектированы сменные ПЧ с НА и для других типоразмеров насосов ряда НМ. Испытания подтвердили правильность выбранного направления создания сменных ПЧ с НА в базовом насосе с двухзавитковой спиралью.


 

Адрес: ООО "Энергия – насосы и арматура"
г. Москва, ул. Люблинская, дом 72 (территория "Люблинского Литейно-механического завода")
Телефон: +7 (495) 940-87-47, +7(495) 799-15-47
E-mail: mnz@mnz.ru