Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Кавитационный запас нефть


Нефть, Газ и Энергетика: Допустимый кавитационный запас насоса

Всасывающая способность центробежных насосов магистральных нефтепроводов ограничивается кавитацией.

Условием надежной эксплуатации насосных агрегатов является отсутствие кавитации на различных режимах его работы. С этой целью нормальные условия работы насосного оборудования обеспечиваются созданием на входе в насос избытка удельной энергии жидкости над давлением насыщенных ее паров.

Явление кавитации заключается в образовании в жидкости парогазовых пузырьков в тех участках потока, где местное давление понижалось, достигает критического значения.

Процесс кавитации аналогичен кипению жидкости, поэтому в качестве критического давления, при котором возникает кавитация, обычно принимают давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости при данной температуре. Падение давления ниже давления, соответствующего температуре парообразования, приводит к различной степени перегрева жидкости в зависимости от ее температуры и физических свойств. Перегрев высвобождает необходимое для парообразования тепло.

Понижение местного давления ниже давления, соответствующего началу кавитации в проточной части центробежного насоса, может происходить в результате добавочных потерь на входном участке насоса, увеличения скорости жидкости вследствие увеличения числа оборотов, отрыва или сжатия потока.

При кавитации нарушается нормальная работа центробежных насосов. Это происходит потому, что часть объема подаваемого насосом, становится заполненной парами жидкости, в результате чего происходит падение напора, уменьшение расхода перекачиваемой жидкости, снижение КПД, увеличение вибраций и шума. Кроме того, при попадании образовавшейся при кавитации двухфазной жидкости в область повышенного давления происходит конденсация и заполнение парогазовых объемов жидкостью с большой скоростью, что приводит к явлению местного гидравлического удара.

Совокупность местных гидравлических ударов в момент завершения конденсации паровых объемов, находящихся на поверхности твердого тела, приводит к эрозионному разрушению металла.

Нормальные условия работы центробежных насосов могут быть обеспечены созданием на входе в насос избытка удельной энергии над давлением насыщенных паров подаваемой жидкости. Так, например, сезонные центробежные насосы магистральных нефтепроводов имеют подпор, который создается вспомогательным подпорным насосом или передается перекачиваемой жидкостью с предыдущей насосной станции.

В свою очередь, условия бескавитационной работы подпорных насосов могут быть обеспечены приближением насосной к резервуар-ному парку, использованием особенностей рельефа местности, их заглублением. Указанные меры предупреждения кавитации обычно используются в процессе проектирования.

На действующем нефтепроводе бескавитационные условия работы насосов могут быть обеспечены применением пред-включенных шнеков на входе в рабочее колесо, увеличением диаметра всасывающего трубопровода или подключением дополнительных параллельных всасывающих линий, ограничением минимального допустимого уровня перекачиваемой жидкости в резервуарах, снижением производительности насосной станции. Однако эти меры связаны с дополнительными затратами.

Например, на головных нефтеперекачивающих станциях магистральных нефтепроводов ухудшение всасывающей способности насосов связано с необходимостью дополнительного увеличения минимально допустимого уровня перекачиваемой жидкости в резервуарах (мертвый остаток). Величина этого увеличения непосредственно связана с кавитационным запасом подпорного насоса и для заданного режима перекачки может быть вычислена.

1. В центробежных насосах с % а НО при работе на нефтив режимах, близких к оптимальному, начало повышения шумаи вибрации практически совпадает с моментом падения напорана частной кавитационной характеристики. Это, по видимому,связано с тем, что вязкость препятствует ускорению жидкостипри схлопывании кавитационного пузырька,  что,  в  конечномитоге, определяет демпфирующее влияние на виброакустические свойства систем. Поэтому за критическое значение кавитационного запаса следует принимать  величину,   определяемуюобщепринятым способом без поправочных коэффициентов.

2. Ухудшение шумовых и  вибрационных  характеристик   вбольшой степени связано с эксплуатацией насосов в режимах,отличных от рабочих(оптимальных), что необходимо учитыватьпри задании предельной нормы вибрации для виброконтролирующей аппаратуры.

www.tehnik.top

Допустимый кавитационный запас - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Допустимый кавитационный запас

Cтраница 2

Допустимый кавитационный запас регулируемых насосов должен быть проверен при номинальном положении регулировочных органов и номинальной подаче.  [16]

Выбрав допустимый кавитационный запас, можно найти для данной насосной установки максимально допустимую высоту всасывания.  [17]

Значение допустимого кавитационного запаса дается в паспортных характеристиках на насос и характеризует конструкцию насоса по всасывающей способности. Значения кавитационного запаса на холодной воде для насосов основных типов приведены в прил.  [18]

Проверка допустимого кавитационного запаса при работе насоса на номинальном режиме должна подтвердить, что при допустимом кавитационном запасе не происходит снижения номинального напора, а также не наблюдается каких-либо других отклонений от нормальной работы.  [19]

Так как допустимый кавитационный запас зависит от подачи насоса, то его можно определить графическим способом.  [20]

Что такое допустимый кавитационный запас и чем он отличается от критического кавитационного запаса.  [21]

Так как допустимый кавитационный запас насосов НМ 1250 - 260 составляет 20 м, то напор подпорных насосов можно существенно уменьшить.  [22]

Так как допустимый кавитационный запас насосов НМ 1250 - 260 составляет 20 м, то напор подпорных насосов можно существенно уменьшить.  [23]

Зная критический или допустимый кавитационный запас, можно найти для данной насосной установки критическую или допустимую высоту всасывания.  [24]

А / гдоп - допустимый кавитационный запас, представляющий приведенный к оси насоса минимальный избыток удельной энергии на входе в насос над давлением насыщенных паров подаваемой жидкости, выраженный в м ст. подаваемой жидкости.  [26]

Кавитащюнная характеристика - зависимость допустимого кавитационного запаса от подачи - наносится на график характеристик насоса ( рис. 91 6) на основании кавитационных испытаний. Испытания выполняются в рабочем интервале подач для трех величин н м ( минимальной, номинальной и максимальной с отклонением не более 5 %), то есть получается три частных кавитационных характеристики ( рис. 91 а), каждая при постоянной подаче и берется не менее чем за 16 опытных точек, в области от начала кавитации до полного срыва работы насоса должно быть не менее 8 точек. Частные кавитационные характеристики представляют собой зависимости напора насоса от кавитационного запаса. При проведении испытаний при каждом режиме ( постоянной подаче) измеряют и записывают подачу, давление на входе, давление на выходе, частоту вращения ( для электронасосов частота и напряжение сети), температуру жидкости и крутящий момент или мощность на валу ( для электронасосов потребляемая электрическая мощность) в каждой опытной точке.  [28]

По этой же зависимости пересчитывается допустимый кавитационный запас Д / гдоп при изменении частоты вращения.  [29]

Нвак по уравнению (2.74) находят допустимый кавитационный запас А / гаоп.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Кавитационный запас - Fluidbusiness

Кавитационный запас, удельная скорость всасывания  и энергия всасывания

При разработке насосных систем, важно обеспечить отвечающий требованиям кавитационный запас для правильной эксплуатации насоса. Неудовлетворительный кавитационный запас может серьезно ограничить выбор насоса или даже заставить сделать дорогостоящее изменение конструкции системы. С другой стороны, обеспечение завышенного кавитационного запаса может излишне увеличить стоимость системы. Удельная скорость всасывания может оказать помощь в данной ситуации.Её значение определяется как:Где  N - скорость насоса (об/мин)м3/ч - Расход насоса в точке наивысшего КПД на входе рабочего колеса (Для насосов с рабочим колесом двухстороннего всасывания расход делится на два)NPSH - кавитационный запас насоса в точке наивысшего КПД.Для данного насоса, удельная скорость всасывания, в общем случае, постоянна - она не меняется, когда меняется скорость насоса. Опыт показывает, что 9000- достаточное значение удельной скорости всасывания. Насос с минимальной удельной скоростью всасывания 9000 полностью годен и не имеет поводов к жестким эксплуатационным ограничениям.

Пример:Расход 454 м3/ч; напор 183 метра. Какое значение кавитационнго запаса требуется?Предположим: для напора 180 метров, требуется работа на 3550 об/минСмежная проблема существует при выборе нового насоса в существующих системах, особенно при больших расходах. Удельная скорость всасывания выделит применения, где кавитационный запас может ограничить выбор насоса. Пример:Существующая система: Расход 454 м3/ч; напор 183 метра: NPSHa 9 метров. Какова максимальная скорость, при которой насос может работать без превышения кавитационного запаса?Для работы насоса на такой скорости требуется редуктор, и на этой скорости насос может не развить требуемый напор. Как минимум, кавитационный запас ограничивает выбор насоса.

Система такая же. Целесообразен ли выбор насоса двухстороннего всасывания? Для насоса двухстороннего всасывания, расход делиться пополам.Использование насоса двухстороннего всасывания один из способов обеспечения кавитационного запаса системы.

Количество энергии в перекачиваемой жидкости, которая мгновенно испаряется и затем схлопывается обратно в жидкость в области высокого давления при входе в рабочее колесо, определяет степень шума и/или повреждения от кавитации. Энергия всасывания определяется как:Где De= диаметр на входе рабочего колеса (в дюймах)Sg= Плотность жидкости (1,0 для холодной воды)Высокая энергия всасывания начинаются от 160х106 для насосов с односторонним всасыванием и 120х106 для горизонтальных насосов двухстороннего всасывания. Предельно высокая энергия всасывание начинается от 1,5 кратного значения высокой энергии всасывания. Для вычисления диаметр на входе рабочего колеса обычно принимается как 90% от размера всасывающего патрубка, для насосов одностороннего всасывания, и 75% от размера всасывающего патрубка, для насосов двухстороннего всасывания.

Пример:Удельная скорость всасывания 9000, скорость насоса 3550 об/мин, размер всасывающего патрубка 6 дюймов, плотность 1,0, насос одностороннего всасывания.Так как 173х106 >160х106 , это насос с высокой энергией всасывания.

РАБОТА ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА БЕЗ ПРОБЛЕМ С КАВИТАЦИОННЫМ ЗАПАСОМ

ОбщееСуществует большой количество подробных публикаций о важности значения кавитационного запаса. На практике, однако, ошибки делаются постоянно, с повреждением насоса и даже с выходом из строя в итоге всей системы. Поэтому эти рекомендации предназначены показать, каким образом кавитационный запас системы может быть сделан более подходящим, используя разные параметры, и какие критерии важны при выборе насоса.

NPSH означает допустимый кавитационный запас. Система, в которой, к примеру, холодная вода течет в насос с высоты 1м без перепада давления имеет значение NPSH примерно 11м (не 1м).

NPSH =11 mA = available

В данном случае, может быть использован только насос со значением NPSHr 10.5м и меньше, в целях безопасности имеется разница 0,5м

NPSH = 10.5 mR = required

Кавитационный запас системыЗдесь приводится стандартная формула, которая полностью соответствует практике. Использованы последние обозначения в соответствии с DIN 24 260 Часть 1, редакция сентябрь 1986г.NPSHA (ранее NPSHavail)в метрах, допустимый кавитационный запас ρ1  (ранее ρs ) в барахИзбыточное давление во всасывающем патрубке прямо перед насосом (в случае, если давление ниже атмосферного, значение берется со знаком минус)

ρamb  (ранее ρB ) в барах абс.Атмосферное давление (стандартно 1,013 бар абс.)

ρv  (ранее ρD ) в барах абс.Давление насыщенных паров жидкости при рабочей температуре.

ς в кг/дм3Плотность жидкости при рабочей температуре.

V1 (ранее VS ) в м/сСкорость перекачиваемой жидкости во всасывающем патрубке.

Эти данные относятся непосредственно к центру всасывающего патрубка. Для упрощения ускорение свободного падения принимается не 9,81 м/с2, а 10,0 м/с2.

 Пример 1
Советы для решения проблем с кавитационным запасом.

NPSHr -кавитационный запас износа

Это значение может быть грубо вычислено, но обычно определяется на испытательной установке, на определенной скорости насоса, при определенном диаметре рабочего колеса и при определенной скорости подачи. Значение кавитационного запаса насоса NPSHR определяется уточнением полного напора насоса при различных подпорах на всасывании. С целью получения различных подпоров на всасывании, давление в питающем резервуаре понижается посредством дроссельного устройства. Сочетание этих методов часто используется с целью достижения пониженного давления.

Чем больше разрежение на входе рабочего колеса, тем большая кавитация происходит. Это ослабляет общей напор насоса. Значение, при котором общий напор насоса падает на 3% в результате такой кавитации принято называть значением кавитационного запаса насоса NPSHR.Необходимы несколько тестов при одной подачи и при разных давлениях во всасывающем патрубке, прежде чем, посредством повторяющихся измерений, вычислений и т.п., определится 3-х процентное падение напора.

Для определения кривой кавитационного запаса насоса NPSHR, эти измерения делаются при различных подачах и при разных значениях диаметра рабочего колеса. Составление ряда таких кривых требует высоких затрат.Кавитационный запас системы NPSHa < Кавитационный запас насоса NPSHr, что можно сделать?

Отдельные величины в формуле, относящиеся к системе:ρ1- повысить давление во всасывающем патрубке, т.е. бОльшая подача жидкости, повышение уровня жидкости в питающем резервуаре, или поднять всасывающей резервуар на более высокий уровень или опустить насос, например, на один этаж ниже.С другой стороны, номинальный диаметр трубопровода на всасывании должен быть соответствующих размеров, также необходимо быть уверенным, что задвижки и другая трубопроводная арматура во всасывающей линии имеет минимально возможный коэффициент потерь на трение, чтобы ρ1 перед насосом было максимально высоким. Например, наиболее подходящие – это шаровые задвижки полностью открытые в поперечном сечении.ρamb -нет возможности менять.ρv  -в некоторых случаях может жидкость охлаждаться перед входом в насос с целью уменьшения давления насыщенных паров.ς -нет возможности менять.V1 -если значение соответствует размерам всасывающего патрубка насоса, дальнейшее рассмотрение не имеет значения. Конечно значение V1 должно быть как можно меньше, как уже сказано в отношении ρv.

 Пример 2
Следующие способы устранения проблемы могут быть применены к насосу:Уменьшение скорости подачи - Значение кавитационного запаса насоса обычно становится меньше, а значение кавитационного запаса системы увеличивается. Если необходимо, распределите расход на несколько насосов, например, задействуйте резервный насос.

Установка рабочего колеса большего диаметра- во многих случаях кавитационный запас насоса становиться лучше, но энергопотребление, конечно, тоже увеличивается.Уменьшение скорости- Насосы работающие на меньших скоростях имеют лучшее значение кавитационного запаса. Во многих случаях, однако, становиться необходимым больший насос.

Установка рабочего колеса большего диаметра и уменьшение скорости - Если в насосе установлено относительно небольшой рабочее колесо, это решение идеально с точки зрения гидравлики. (более плавная работа, меньший износ).

Работа насоса с кавитацией - В особых случаях, поставщик насосов и эксплуатирующая систему организация могут договориться, что может быть падение напора более 3%. Однако, это должно быть тщательно установлено, чтобы не происходило полного падения напора.Выбрать насос с лучшим значением кавитационного запаса - Большие насосы во многих случаях имеют лучшее значение кавитационного запаса при одинаковой подаче. Если необходимо, возможно установить особые рабочие колеса сконструированные специально для хорошего всасывания.

ПрочееПластиковые насосы обычно относительно нечувствительны к кавитации. Сложно также услышать само явление, т.к. пластик хороший звуковой изолятор. Насосы с магнитной муфтой могут считаться как насосы с одинарным механическим уплотнением. Температура жидкости должна быть не менее 20°С ниже точки кипения.

Влияние давления насыщенных паров

В этом контексте, важность давления насыщенного пара должна быть опять подчеркнута:Давление насыщенного пара это функция от температуры. Жидкости, которые перекачиваются близко к давлению насыщенного пара особенно опасны, т.к. даже небольшое увеличение температуры может вызвать испарение. Не только общее колебание температуры, но также затрудненное охлаждение или неконтролируемое подвод тепла может вызвать аварийную остановку. Недостаточный отвод тепла может быть, к примеру, из-за слишком низкой скорости подачи. Подвод тепла может произойти из-за повышенного трения в механическом уплотнении, повышенного трения в подшипниках в герметичных насосах с магнитной муфтой, и также, особенно, из-за тепловых потерь (вихревых токов) в металлическом стакане в насосах без уплотнения.

Насосы с двойным торцевым уплотнением наименее чувствительны, т.к. контактирующие поверхности смазываются по отдельному контуру.

КРИВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСА

Характеристики центробежного насоса могут быть графически показаны на характеристической кривой. Типичная характеристическая кривая показывает общий напор, эффективную мощность, КПД, и допускаемый кавитационный запас отложенные в зависимости от расхода насоса.

На рисунках 1,2 и 3 изображены безразмерные кривые, которые показывают общую форму кривых для различных типов насосов. Они показывают напор, мощность и КПД изображенные в процентах их величины в зависимости от типа насоса или точки максимального КПД насоса.

Рис. 1 показывает, что кривая напора центробежного насоса относительно плоская, и напор постепенно падает с увеличением расхода. Отметим, что мощность постепенно растет на всем диапазоне расхода, и её максимум обычно при максимальном расходе.

Центробежные насосы со смешанным потоком и осевые или пропеллерный насосы имеют в значительной степени другие характеристики, показанные на рис 2 и 3. Кривая напора для насоса со смешанным потоком круче, чем для насоса с радиальным потоком. Напор на закрытую задвижку обычно составляет от 150% до 200% от расчетного напора. Мощность остается более или менее постоянной на всем диапазоне расхода. Для типичного осевого насоса, напор и мощность круто возрастают около закрытой задвижки как показано на рис 3.

Различие между этими тремя классами насосов не абсолютное, и существует много насосов с характеристиками, лежащими где-то между ними. К примеру, радиально-осевое рабочее колесо(Френсиса) будет иметь характеристики между классом радиальных насосов и насосом со смешанным потоком. Большинство турбинных насосов тоже в этом диапазоне в зависимости от их удельных скоростей.

Рис.4 показывает типичную кривую насоса, которая предоставляется производителем. Это семейство кривых, которое с первого взгляда говорит, как насос работает на заданной скорости при различных диаметрах рабочего колеса от максимального до минимального. Линии постоянных мощности, КПД, и NPSHr наложены поверх различных кривых напора. Они составлены  по результатам измерений при различных диаметрах.

 
 Рис. 1 Насос с радиальным потоком
 Рис. 2 Насос со смешанным потоком
 Рис. 3 Осевой насос
 Рис. 4 Семейство рабочих кривых

ЗАКОНЫ ПОДОБИЯ

Законы подобия выражают математическую взаимосвязь между некоторыми величинами, связанными с характеристиками насоса. Они применимы для всех типов центробежных и осевых насосов. Законы следующего содержания:1. Диаметр рабочего колеса остается постоянным:

Где Q - расход м3/час.H - напор, в метрахBHP - мощность двигателя л.с.N - скорость насоса, об/мин2. Скорость насоса остается постоянной:Когда характеристики (Q1 h2 BHP1) известны при какой-либо фиксированной скорости (N1) или диаметре колеса (D1) формулы могут быть использованы для вычисления характеристики (Q2 h3 BHP2) при другой скорости (N2) или другом диаметре колеса (D2). КПД остается практически неизменным при изменении скорости и при небольшом изменении диаметра рабочего колеса.

Пример:Чтобы проиллюстрировать использование эти законов, посмотрите на рис.4. На нем показана характеристика работы некоторого насоса на скорости 1750 об/мин с разным диаметром колеса. Данные для характеристики определяются фактическими тестами производителем насосов. Теперь, предположим, что мы имеет рабочее колесо максимального диаметра 13 дюймов и хотим использовать ременную передачу для работы насоса на 2000 об/мин.

Законы подобия, показанные выше в пункте 1, будут использованы для определения новой характеристики с N1=1750 об/мин и N2=2000. Первый шаг - это считать расход, напор и мощность с нескольких точек на кривой диаметра 13 дюймов, рис. 5. Например, одна точка может быть около точки максимального КПД где расход 68 м3/час, напор 49 метров и мощность около 20 л.с.Это будет точка максимального КПД на новой кривой при 2000 об/мин. Производя такие же вычисления для нескольких других точек на кривой 1750 об/мин, можно быть нарисована новая кривая, которая будет близка к характеристике насоса при 2000 об/мин., рис.5.Метод проб и ошибок требуется, что решить обратную задачу. Другими словами, предположим вы хотите определить скорость, необходимую для расхода 77 м3/час и напора 63 метра. Вам необходимо выбрать предварительную скорость и применить законы подобия  для преобразования требуемой рабочей характеристики к соответствующей 1750 об/мин. Когда вы достигните нужной скорости, в нашем случае 2000 об/мин., точка, соответствующая 1750 об/мин попадет на кривую рабочего колеса диаметром 13 дюймов.

 
 Рис. 9

КРИВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ

Для вычисления диаметра рабочего колеса и скорости, центробежные насосы имеют определенные и предсказуемые кривые характеристик. Точка на кривой, где работает насос, зависит от характеристик системы в которой он установлен, эта кривая обычно называется Кривая напора системы или отношение между расходом и гидравлическими потерями* в системе. Возможно представление в графической форме, т.к. потери на трение пропорциональны площади под кривой, кривая системы имеет форму параболы. Построение кривой системы и кривой насоса вместе позволяет определить: 1)Где на кривой будет работать насос. 2)Какие изменения произойдут, если кривая напора системы или характеристика насоса поменяются.Нет статического напора - только трение

Когда всасывание и нагнетание на одном уровне (рис.6) статического напора нет, и, следовательно, кривая системы начинается из нуля расхода и нуля напора, её вид определяется только потерями на трение. Рабочая точка находится на пересечении кривой напора системы и кривой насоса. Расход может быть сокращен регулированием задвижки.

 Рис. 6 Нет статического напора - только трение.
Положительный статический напор Параболический вид кривой системы также определяется потерями на трения в системе, включая все изгибы и задвижки. Но в этом случае участвует положительный статический напор. Этот статический напор не влияет на форму кривой или её крутизну, но он определяет напор кривой системы при нулевом расходе. Рабочая точка находится на пересечении кривой напора системы и кривой насоса. Расход снова может быть сокращен регулированием задвижки на напорном трубопроводе.

*Гидравлические потери в трубопроводе складываются из потерь на трение в трубе, на задвижках, в изгибах, и в другой арматуре, из потерь на входе и выходе (вход и выход в трубопровод, вначале и в конце, а не в насос) и потерь от изменения диаметра трубы, расширения или сужения.

Рис. 7 Положительный статический напор
Отричательный (гравитационный ) напор

В этом случае возникнет некоторая подача жидкости только исключительно из-за гравитационного напора. Но чтобы добиться больших подач, насосу требуется преодолеть  потери от трения в трубопроводе выше уровня “Н” – гидростатический разница между уровнем всасыванием и уровнем нагнетания. Другими словами, кривая системы графически строится, точно также как в других случаях, учитывая статический напор и напор на преодоление трения, за исключением того, что статический напор здесь отрицательный. Кривая системы начинается с отрицательного значения и показывает предельную подачу обусловленную исключительно силой тяжести. Большие подачи требуют дополнительной работы.

 Рис. 8 Отрицательный (гравитационный) напор
В основном подъем - маленькие потери на трение.

Кривая напора системы в этом случае начинается от значения статического напора“H” и нулевой подачи. Т.к. потери на трение относительно малы (возможно из-за большого диаметра трубы), кривая системы- «плоская». В этом случае, насосу требуется преодолеть сравнительно большой статический напор прежде чем он обеспечить какую-либо подачу.

 Рис. 9 В основном подъем - маленькие потери на трение.

идет загрузка изображения

www.fluidbusiness.ru

Критический кавитационный запас - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Критический кавитационный запас

Cтраница 1

Критический кавитационный запас Д / гкр по ( 10 - 34) представляет собой некоторый создаваемый рабочим колесом напор, который пропорционален напору насоса.  [1]

Критический кавитационный запас Д / гк при перекачке нефтей и нефтепродуктов отличается от Д / гк. На величину Д / гк влияют термодинамические свойства жидкости, вязкость, содержание свободных и растворенных газов, силы поверхностного натяжения и др. Для учета этих факторов удобно расчет ДЛК выполнять путем введения соответствующих поправок к Д / гк.  [2]

Критический кавитационный запас ДЛ Р зависит от скорости движения жидкости на входе в насос ( подачи насоса) и определяется конструкцией насоса и режимом его работы. Если число Рейнольдса для различных насосов одной серии одинаково или потоки жидкости автомодельны ( Re ReKp), то величина ДАкр не зависит ни от рода жидкости ( вязкости), ни от температуры. Это дает возможность при одинаковых числах Рейнольдса использовать результаты кавитационных испытаний насоса на одной жидкости для построения кавитационных характеристик насоса, работающего на других жидкостях или при другой частоте вращения.  [4]

Значение критического кавитационного запаса может быть дано в паспорте насоса или получено по результатам кавитационного испытания.  [5]

Для определения критического кавитационного запаса проводят кавитационные испытания насоса. В результате для каждого режима работы насоса получают так называемую навигационную характеристику, которая представляет собой зависимость напора и мощности насоса от кавитационного запаса при постоянной частоте вращения привода и подаче.  [7]

Эта величина называется критическим кавитационным запасом.  [8]

Уравнение (2.73) позволяет определить критический кавитационный запас или, при известном критическом кавитационном запасе максимальную частоту вращения, если известен коэффициент С.  [9]

По кавитационной характеристике определяют критические кавитационные запасы для первого и второго режимов. Если на кавитационной характеристике пр первом критическом режиме резкого излома кривой нет, то за первый критический режим принимают условно такой режим, при котором напор насоса уменьшается на 2 % по сравнению с напором насоса в области безкавитационной работы. По уравнению ( 3 - 38) вычисляют допустимый кавитационный запас. Обычно его определяют по первому критическому кавитационному запасу. Если работа насоса в области между первым и вторым критическими режимами допустима, то допустимый кавитационный запас находят по второму критическому кавитационному запасу.  [11]

Уравнение (2.72) позволяет определить критический кавитационный запас насоса, геометрически подобного другому насосу, кавитационные свойства которого известны, или же пересчитать критический кавитационный запас насоса с одной частоты вращения на другую.  [12]

Уравнение (2.79) позволяет определить критический кавитационный запас насоса, геометрически подобного другому насосу, кавитационные свойства которого известны, или же пересчитать критический кавитационный запас насоса с одного числа оборотов на другое.  [13]

Исследования показывают, что на критический кавитационный запас ДАкр.  [15]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Допустимый кавитационный запас - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Допустимый кавитационный запас

Cтраница 1

Допустимый кавитационный запас А / гдоп - это минимальный избыток удельной энергии жидкости на входе в насос ( по отношению к оси) над упругостью ее паров, измеряемый в метрах.  [1]

Допустимый кавитационный запас А / 1ДОп - это минимальный избыток удельной энергии жидкости на входе в насос ( по отношению к оси) над упругостью ее паров, измеряемый в метрах.  [2]

Допустимый кавитационный запас А / гДОп - это минимальный избыток удельной энергии жидкости на входе в насос ( по отноше -: нию к оси) над упругостью ее паров, измеряемый в метрах.  [3]

Допустимый кавитационный запас отнесен к оси насоса. Он не зависит от температуры перекачиваемой жидкости.  [4]

Допустимый кавитационный запас должен обеспечивать нормальную работу насоса без влияния незначительной кавитации на характеристики насоса. Он определяется на основании первого критического ( для осевых насосов) и второго критического ( для центробежных насосов) режимов.  [5]

Допустимый кавитационный запас, как правило, принимается по рабочим характеристикам насоса.  [6]

Допустимый кавитационный запас отнесен к оси иассса, он не зависит от температуры перекачиваемой я идксстл.  [8]

Допустимый кавитационный запас не зависит от температуды и отнесен к оси насоса при горизонтальном исполнении или к центру входного патрубка при вертикальном исполнении.  [9]

Допустимый кавитационный запас Ahfo приводимый на характеристике, есть минимально допустимый избыток удельной энергии перекачиваемой жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидкости, при котором не происходит холодного кипения жидкости в насосе или кавитации.  [11]

Допустимый кавитационный запас Aha, приводимый на характеристике, есть минимально допустимый избыток удельной энергии перекачиваемой жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидкости, при котором не происходит холодного кипения жидкости в насосе или кавитации.  [13]

Допустимый кавитационный запас насоса А / гДОп зависит от подачи. Этот коэффициент дается на графической характеристике насоса. Так, допустимый кавитационный запас при номинальной подаче насоса ЦНГ-63 ( ЗХГ-6-10-2) 52м3 / ч составляет 4 5 м столба жидкости.  [14]

Допустимый кавитационный запас Hs vn определяется как минимально допустимое значение кавитационного запаса HSi.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Н и ПС Задание № 2-12 КВ5

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Самарский государственный технический университет»

Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Телефон: (846) 2784-311. Факс (846) 2784-400. E-mail: [email protected]

Кафедра «Трубопроводный транспорт»

Методические указания

к практическим работам по дисциплине

« Насосы и перекачивающие станции »

Задание № 2

Составил: доцент

В.И. Пименов

Самара

2013

Задание № 2 - 1

Пересчет кавитационных характеристик магистрального насоса с воды на нефть

Для магистральных насосов, для которых имеется паспортная кавитационная характеристика на воде, при расчете допускаемого кавитационного запаса магистрального насоса на нефти производится последовательное вычисление следующих параметров:

Значение давления насыщенных паров нефти, соответствующее текущей температуре нефти t , Па

(6.10)

Критерий тепловой кавитации, 1/м

(6.11)

Относительная скорость нефти в зоне кавитации на лопастях рабочего колеса, м/с

(6.12)

Безразмерный коэффициент температурного запаздывания КТ, характеризующий степень перегрева участвующей в парообразовании жидкости из-за неравновесных условий

(6.13)

Безразмерный комплекс Ф

(6.14)

Относительное критическое давление в зоне кавитации на лопастях рабочего колеса

(6.15)

Критическое давление в зоне кавитации

(6.16)

Критическое давление на входе в насос при перекачивании нефти, Па

(6.17)

Скорость нефти в подводящем трубопроводе в месте измерения давления на входе в насос, м/с

(6.18)

Критический кавитационный запас насоса на нефти, м

, (6.19)

где: ψ – коэффициент, принимаемый для каждого типа насоса и ротора согласно таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Коэффициенты принимаемые для каждого типа насоса

Тип насоса

Тип ротора

Q = 0,5 Qном

Q = 0,7 Qном

Q = Qном

Q = 1,25 Qном

НМ 2500-230

1,0

1,0

0,75

0,7

НМ 3600-230

1,0

1,0

0,8

0,8

НМ 7000-210

1,0

1,0

1,0

1,0

НМ 10000-210

1,0

1,0

0,85

1,04

Допускаемый кавитационный запас насоса на нефти, м

(6.20)

где R = 1,25 – коэффициент запаса согласно ГОСТ 6134.

Задача

Рассчитать допускаемый кавитационный запас магистрального насоса на нефти

Исходные данные:

Параметры нефти на входе в насос: температура t = 26 ºС; плотность ρ = 850 кг/м3; давление насыщенных паров pSR= 58 000 Па при t1 = 38 ºС

Режимные и конструктивные параметры насоса:

    • частота вращения вала насоса n = 3000 об/мин;

    • тип насоса; подача насоса Q, м3/ч; средний арифметический диаметр рабочего колеса на входе Dср, м; критический кавитационный запас насоса на воде при максимальной подаче Δhкр.в, м; внутренний диаметр подводящего трубопровода в месте измерения давления на входе в насос, d1, м – в таблице вариантов

Варианты

1

2

3

4

5

тип насоса

НМ 1250-260

НМ 2500-230

НМ 3600-230

НМ 7000-210

НМ 10000-210

подача насоса Q, м3/ч

1250

2500

3600

7000

10000

ср.ар. диаметр раб. колеса на входе Dср, мм

285

295

310

325

350

диаметр подводящего трубопров. d1, мм

353

512

512

610

990

крит. кавитационный запас на воде Δhкр.в, м

17,4

27,8

34,8

52,2

60,9

Варианты

6

7

8

9

10

тип насоса

НМ 1250-260

НМ 2500-230

НМ 3600-230

НМ 7000-210

НМ 10000-210

подача насоса Q, м3/ч

1565

3150

4500

8750

12500

ср.ар. диаметр раб. колеса на входе Dср, мм

295

308

315

335

360

диаметр подводящего трубопров. d1, мм

353

512

512

610

990

крит. кавитационный запас на воде Δhкр.в, м

26,1

41,7

39,1

60,9

69,6

Варианты

11

12

13

14

15

тип насоса

НМ 1250-260

НМ 2500-230

НМ 3600-230

НМ 7000-210

НМ 10000-210

подача насоса Q, м3/ч

900

1800

2500

5000

7000

ср.ар. диаметр раб. колеса на входе Dср, мм

275

285

300

315

340

диаметр подводящего трубопров. d1, мм

353

512

512

610

990

крит. кавитационный запас на воде Δhкр.в, м

13,9

22,6

32,2

43,5

43,5

Варианты

16

17

18

19

20

тип насоса

НМ 1250-260

НМ 2500-230

НМ 3600-230

НМ 7000-210

НМ 10000-210

подача насоса Q, м3/ч

1800

3300

5000

9500

13000

ср.ар. диаметр раб. колеса на входе Dср, мм

295

308

315

335

360

диаметр подводящего трубопров. d1, мм

353

512

512

610

990

крит. кавитационный запас на воде Δhкр.в, м

26,1

41,7

39,1

60,9

69,6

Задание № 2 - 2

Пересчет кавитационных характеристик с воды на нефть подпорного насоса

Допустимый кавитационный запас подпорных центробежных насосов при перекачке нефти и нефтепродуктов определяется по формуле:

, (6.21)

где: Δhдоп.В – допустимый кавитационный запас насоса на воде, определяется по паспортной характеристике при требуемой подаче насоса, м;

ΔHtкр – термодинамическая поправка к величине кавитационного запаса, определяемая по графику на рисунке 6.2, в зависимости от значения комплекса , м;

pS – давление насыщенных паров жидкости при заданной температуре, определяемое по формуле (6.10), Па;

(6.10)

ρ – плотность жидкости, кг/м3;

δh – изменение величины кавитационного запаса, обусловленное влиянием вязкости, м.

Изменение величины кавитационного запаса, определяется по формуле:

, (6.22)

где:wв – скорость жидкости во входном патрубке насоса, м/с;

ξ – коэффициент гидравлического сопротивления во входном патрубке насоса, находится по графику на рисунке 6.3 в зависимости от числа Рейнольдса,

Задача

Определить допустимый кавитационный запас подпорного насоса с учетом реальных свойств нефти.

Исходные данные:

Температура нефти: t = 26 oC,. Плотность нефти: ρ = 850 кг/м3. . Кинематическая вязкость нефти: ν = 12 мм2/с.

Давление насыщенных паров нефти pSR = 58000 Па при t1 = 38 ºС

Тип насоса; подача насоса Q, м3/ч; допустимый кавитационный запас насоса на воде при заданной подаче Δhдоп.в ; внутренний диаметр подводящего трубопровода , d1, м – в таблице вариантов

Варианты

1

2

3

4

5

тип насоса

НПВ 600-60

НПВ 1250-60

НПВ 2500-80

НПВ 3600-90

НПВ 5000-120

подача насоса Q, м3/ч

600,

1250

2500

3600

5000

диаметр подводящего трубопров. d1, мм

500

700

800

1000

1000

доп. кавитационный запас на воде Δhкр.в, м

4,0

2,2

2,8

3,2

5,0

Варианты

6

7

8

9

10

тип насоса

НПВ 600-60

НПВ 1250-60

НПВ 2500-80

НПВ 3600-90

НПВ 5000-120

подача насоса Q, м3/ч

700

1500

3000

4200

6000

диаметр подводящего трубопров. d1, мм

500

700

800

1000

1000

доп. кавитационный запас на воде Δhкр.в, м

4,0

2,2

2,8

3,2

5,0

Варианты

11

12

13

14

15

тип насоса

НПВ 600-60

НПВ 1250-60

НПВ 2500-80

НПВ 3600-90

НПВ 5000-120

подача насоса Q, м3/ч

600,

1250

2500

3600

5000

диаметр подводящего трубопров. d1, мм

500

700

800

1000

1000

доп. кавитационный запас на воде Δhкр.в, м

4,0

2,2

2,8

3,2

5,0

Варианты

16

17

18

19

20

тип насоса

НПВ 600-60

НПВ 1250-60

НПВ 2500-80

НПВ 3600-90

НПВ 5000-120

подача насоса Q, м3/ч

700

1500

3000

4200

6000

диаметр подводящего трубопров. d1, мм

500

700

800

1000

1000

доп. кавитационный запас на воде Δhкр.в, м

4,0

2,2

2,8

3,2

5,0

Порядок расчета

1) Определяем давление насыщенных паров нефти при заданной температуре по формуле 6.10 Зад. №2

2) Рассчитываем значение комплекса U

Рисунок 6.2 - График определения термодинамической поправки к значению допустимого кавитационного запаса насоса

3) Определяем значение термодинамической поправки для полученного значения комплекса U по рисунку 6.2

4) Рассчитываем скорость нефти во входном патрубке насоса

где Q – секундный расход, м3/с; D- внутренний диаметр трубопровода; [м] . 5) Определяем число Рейнольдса на входе в насос

, (5.37)

где: – кинематическая вязкость жидкости, м2/с.

6) Определяем коэффициент гидравлического сопротивления во входном патрубке насоса при полученном числе Рейнольдса, преобразовав его в логарифм, по графику 6.3

7) Рассчитываем изменение величины кавитационного запаса по формуле 6.22

8) Определяем допустимый кавитационной запас насоса на нефти по формуле 6.21

Рисунок 6.3 - График зависимости гидравлического сопротивления от числа Рейнольдса

Задание № 2 - 3

Расчет минимального значения напора и давления на входе насоса

Напор на входе насоса (hподп) должен быть не менее величины, обеспечивающей бескавитационную работу насоса :

, (6.2)

где: hподп мин – минимальное значение напора на входе насоса, м;

p0 – абсолютное давление на поверхность жидкости (атм. давление), Па;

ρ – плотность жидкости, кг/м3;

g – ускорение силы тяжести, м/с2;

ps –давление насыщенных паров жидкости, Па;

wв – скорость жидкости на входе в насос, м/с;

Δhдоп – допустимый кавитационный запас насоса, в пересчете на нефть , м.

Минимальное значение давления на входе насоса определяется по формуле

p0 = hподп мин∙ρ∙ g, Па;

Атмосферное давление p0 должно приниматься в зависимости от абсолютной высотной отметки насосов по формуле:

, (6.3)

где: z – абсолютная высотная отметка насосной станции над уровнем моря, м.

Значение давления насыщенных паров нефти ps, соответствующее температуре перекачиваемой нефти вычисляется по формуле:

, (6.4)

где: pSR – давление насыщенных паров, Па при t1 = 38 oC

t – температура перекачиваемой нефти, ºС.

Задача

Определить минимального значения напора и давления на входе магистрального насоса

Исходные данные

Характеристики нефти: температура нефти: t = 26 oC, плотность нефти: ρ = 850 кг/м3, давление насыщенных паров нефти : pSR = 58000 Па при t1 = 38 ºС

Допустимый кавитационный запас на нефти Δhдоп, м – из Зад.№2-1

Абсолютная высотная отметка, Z = 170м

Тип насоса; подача насоса Q, м3/ч; ; внутренний диаметр подводящего трубопровода , d1, м; – в таблице вариантов

Варианты

1

2

3

4

5

тип насоса

НМ 1250-260

НМ 2500-230

НМ 3600-230

НМ 7000-210

НМ 10000-210

подача насоса Q, м3/ч

1250

2500

3600

7000

10000

диаметр подводящего трубопров. d1, мм

353

512

512

610

990

Варианты

6

7

8

9

10

тип насоса

НМ 1250-260

НМ 2500-230

НМ 3600-230

НМ 7000-210

НМ 10000-210

подача насоса Q, м3/ч

1565

3150

4500

8750

12500

диаметр подводящего трубопров. d1, мм

353

512

512

610

990

Варианты

11

12

13

14

15

тип насоса

НМ 1250-260

НМ 2500-230

НМ 3600-230

НМ 7000-210

НМ 10000-210

подача насоса Q, м3/ч

900

1800

2500

5000

7000

диаметр подводящего трубопров. d1, мм

353

512

512

610

990

Варианты

16

17

18

19

20

тип насоса

НМ 1250-260

НМ 2500-230

НМ 3600-230

НМ 7000-210

НМ 10000-210

подача насоса Q, м3/ч

1800

3300

5000

9500

13000

диаметр подводящего трубопров. d1, мм

353

512

512

610

990

Задача

Определить минимального значения напора и давления на входе подпорного насоса

Исходные данные

Характеристики нефти: температура нефти: t = 26 oC, плотность нефти: ρ = 850 кг/м3, давление насыщенных паров нефти : pSR = 58000 Па при t1 = 38 ºС

Допустимый кавитационный запас на нефти Δhдоп, м – из Зад.№2-2

Абсолютная высотная отметка, Z = 170м

Тип насоса; подача насоса Q, м3/ч; ; внутренний диаметр подводящего трубопровода , d1, м; – в таблице вариантов

Варианты

1

2

3

4

5

тип насоса

НПВ 600-60

НПВ 1250-60

НПВ 2500-80

НПВ 3600-90

НПВ 5000-120

подача насоса Q, м3/ч

600,

1250

2500

3600

5000

диаметр подводящего трубопров. d1, мм

500

700

800

1000

1000

Варианты

6

7

8

9

10

тип насоса

НПВ 600-60

НПВ 1250-60

НПВ 2500-80

НПВ 3600-90

НПВ 5000-120

подача насоса Q, м3/ч

700

1500

3000

4200

6000

диаметр подводящего трубопров. d1, мм

500

700

800

1000

1000

studfiles.net

Допустимый кавитационный запас - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Допустимый кавитационный запас

Cтраница 3

Левая часть неравенства представляет собой так называемый допустимый кавитационный запас системы, определяемый для каждого типа насоса заводом-изготовителем и выражаемый в м столба подаваемой жидкости.  [31]

Для получения кавитационной характеристики необходимо установить зависимость допустимого кавитационного запаса от подачи в рабочем интервале подач.  [32]

Пунктирные кривые представляют собой изолинии А / гдоп допустимого кавитационного запаса.  [33]

С целью уменьшения кавитации до практически допустимого значения назначается допустимый кавитационный запас АЛДОП или допустимая вакуумметрическая высота всасывания Явакд.  [34]

Эксперименты показали, что интенсивность кавитационно-абразивного изнашивания при гарантированном заводом допустимом кавитационном запасе АЛДОП может быть очень высока.  [35]

Этот подпор по абсолютной величине равен сумме ( или меньше) допустимого кавитационного запаса ( А / гДОп) и потерь на всасывающей линии при максимально необходимой подаче ( ЕйПот.  [36]

Для поршневых насосов - марки насосов; величины подачи, давления нагнетания, допустимого кавитационного запаса; число двойных ходов в 1 мин; диаметр и ход поршня; марку и мощность электродвигателя, массу и стоимость агрегата; наименование завода-изготовителя.  [37]

Контрольные ( приемосдаточгше испытания) включают получение следующих характеристик и величин: напорную, допустимый кавитационный запас, внешние утечки, вибрацию опор, температуру отдельных элементов.  [38]

Как отмечалось выше, максимально необходимый избыток удельной энергии жидкости на приеме основных насосов характеризуется допустимым кавитационным запасом AfeAoni приведенным к оси насоса. При перекачке вязких нефтепродуктов значение необходимого избытка удельной энергии жидкости изменяется.  [39]

Как отмечалось выше, максимально необходимый избыток удельной энергии жидкости на приеме основных насосов характеризуется допустимым кавитационным запасом ДЛдоп, приведенным к оси насоса.  [41]

Как отмечалось выше, максимально необходимый избыток удельной энергии жидкости на приеме основных насосов характеризуется допустимым кавитационным запасом Дйдоп, приведенным к оси насоса. При перекачке вязких нефтепродуктов значение необходимого избытка удельной энергии жидкости изменяется.  [42]

Проверка допустимого кавитационного запаса при работе насоса на номинальном режиме должна подтвердить, что при допустимом кавитационном запасе не происходит снижения номинального напора, а также не наблюдается каких-либо других отклонений от нормальной работы.  [43]

Контрольные ( приемосдаточные испытания) включают получение сле дую - щих характеристик и величин: напорную, допустимый кавитационный запас, внешние утечки, вибрацию опор, температуру отдельных элементов.  [44]

При натурных испытаниях допускается снимать характеристики в рабочем интервале подач при кавитационном запасе, определяемом условиями эксплуатации, но не меньшем допустимого кавитационного запаса.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru