Машины и оборудование НиГП для добычи нефти с модернизацией.

Одновременно с этим происходят импульсные выбросы жидкости из пазов 5 под действием центробежных сил в поток В до достижения примерно равновесного состояния между ними. При этом в резервуаре 6 и пазах 5 со стороны оси 8 ступени возникает разряжение.Одновременно часть потока В через зазор Б возвращается в зону разряжения резервуара 6, а из него через (поверх) торцевые(х) стенки(ок) 7 в зону разряжения пазов 5 и, присоединяясь к жидкости последних, возрастающей центробежной силой частично вновь вбрасывается импульсами в поток В, усиливая энергию его движения и диспергацию.Рабочее колесо 3 с торцевыми стенками 7 в пазах 5, исключая образование гидравлического затвора в зазоре Б, эффективно при перекачке пластовой жидкости как при малых, так и при значительных давлениях в потоке В.Проведенные испытания ступени по изобретению на модели 5-25 показали увеличение ее кпд по сравнению со ступенью-прототипом при подаче пластовой жидкости 10-40 м3 в сутки и максимальное повышение кпд до 7% при подаче 30 м3 в сутки.Ступень центробежного насоса благодаря возросшему центробежному воздействию пластовой жидкости из резервуара и пазов рабочего колеса на поток, нагнетаемый его каналами в направляющий аппарат, характеризуется по сравнению с прототипом повышенным кпд и расширенным диапазоном воздействия, в том числе и диспергации на поток перекачиваемой пластовой жидкости.1. Ступень центробежного насоса, содержащая направляющий аппарат с крышкой и сопряженное с ней с зазором рабочее колесо с внутренними каналами и пазами со стороны крышки, отличающаяся тем, что рабочее колесо выполнено с кольцевым резервуаром, расположенным напротив пазов и открытым в направлении крышки, а пазы выполнены в теле рабочего колеса с торцевыми стенками, расположенными вдоль оси ступени со стороны резервуара или сообщающимися с последним напрямую. 2. Ступень, отличающаяся тем, что торцевые стенки пазов выполнены под технологическим уклоном к оси рабочего колеса. 6.Расчетная частьИсходные данные:Частота вращения вала – n = 30, сек -1;Размеры рабочего колеса :D1 = 0.100 м – диаметр входа жидкости в рабочее колесо;D2 = 0.250 м – диаметр выхода жидкости из рабочего колеса;b1 = 0.015 м – ширина канала на входе жидкости в рабочее колесо;b2 = 0.010 м – ширина канала на выходе жидкости из рабочего колеса;z = 7 – число лопаток на входе;δ2 = 0.005 – толщина лопатки на выходе;β1 = 350, β2 = 270 – конструктивные углы лопатки на входе и выходе.Принимаем:α1 = 900 – угол входа жидкости в колесо.Коэффициенты полезного действия при оптимальном режиме:ηо = 0,97 – объёмный КПД;ηг = 0,90 – гидравлический КПД;ηд = 0,93 – дисковый КПД;ηм = 0,97 – механический КПД.Параметры перекачиваемой жидкости:ρ = 1000, кг/м3 – плотность воды;ρн = 860, кг/м3 – плотность нефти;γ=3 см2/сХод расчётаРасчёт ведётся для оптимального режима, полагая, что при этом режиме углы потока совпадают с конструктивными углами рабочего колеса.U1 = π*D1*n = 3.14*0.1*30 = 9,42 м/с;Масштаб плана: .Измерив соответствующие векторы, вычислим скорости С1 и W1:Расход жидкости внутри колеса:Q1 = C1m*F1 = 6,58*4,71*10 -3 =0.031 м3/с;где C1m – меридиональная скорость на входе, определяемая по треугольнику скоростей на входе (рис.2);F1 – площадь проходного сечения рабочего колеса на входе.F1 = π*D1*b1 = 3.14*0.100*0.015=4,71*10 -3 м2.Производительность насоса при оптимальном режиме:Qопт = Q1*no =0.031*0.97= 0,0301 м3/с,где no - объемный КПД.Окружная скорость:U2 = π*D2*n = 3.14*0.250*30 = 23,55 м/с;Меридиональная скорость:С2м = Qопт/F2 = 0.0301/0.0075=4,01 м/с;Где F2 = (π*D2 – δ2*z)*в2 = (3,14*0,250-0,005*7)*0,010=7,5*10 -3 м2;Окружная составляющая относительного межлопаточного вихря определяется по формуле А.Стодола:△W2 = =4,796 м/с;Масштаб плана:.мм;мм;Измерив необходимые векторы определим соответствующие скоростиW2, W2`, C2и С2U. Вычислим удельную работу лопаток:Li = U2*C2u = 23,55*10,65=250,8 м2/с2;где С2u– проекция абсолютной скорости С2 на окружную. Определяется по плану скоростей на выходе (рис. 3).Полезная удельная работа насоса:Ln = Li* ηг = 250,8*0.9=225,7м2/с2,где ηг- гидравлический КПД.Полезный напор насоса:H = Ln/g = 225,7/9.81=23 м,где g - ускорение свободного падения(g = 9.81 м/с2).Вычислим коэффициент быстроходности насоса для оптимального режима:ns = Расчёт уточнённых значений производительности и удельной энергии. По ns и рис. 12 находят вероятные значения коэффициентов полезного действия для оптимального режима, по которым вычисляются уточнённые значения производительности и полезной удельной энергии, полезного напора.Уточнённые коэффициенты полезного действия при оптимальном режиме:ηо = 0,985 – уточнённый объёмный КПД;ηг = 0,96– уточнённый гидравлический КПД;ηд = 0,965 – уточнённый дисковый КПД;ηм = 0,975 – уточнённый механический КПД.Уточнённый общий КПД:ηобщ = ηо* ηг* ηд* ηм = 0,889Уточнённая производительность насоса при оптимальном режиме:Qопт = Q1*no = 0,0301*0,985=0,0296 м3/с;Полезная удельная работа и полезный напор насоса:Ln = Li* ηг = 250,8*0,96=240,77м2/с2;H = Ln/g = 240,77/9,81=24,5 м;Рисунок 12- Уточнённые оптимальные значения коэффициентов полезного действияМощность на валу насосаИспользуя уточнённые значения Qопт и Ln, определяем мощность на валу насоса:N = Ln*ρ*Qопт/ ηобщ = (240,77*1000*0.0296)/0,889=8,1 кВт.Построение комплексной характеристики насоса при работе на воде.Зная коэффициент быстроходности ns, находим по рис. 13,14,15 соответствующие данному насосу кривые в относительных координатах.Номера у кривых на рис 13.14.15соответствуют:1 – ns = 40÷80; 2 – ns = 80÷150; 3 – ns = 150÷300; 4 – ns = 300÷600;5 – ns – более 600.Значения берем по кривой №2,так как ns=110,17Требуется построить эти кривые в размерных координатах. Для чего необходимо относительные координаты умножить на соответствующие значения рассчитанных выше оптимальных параметров насоса. Для удобства значения в относительных и размерных координатах сведем в таблицу 7.Таблица 7-Размерные координатОтносительные координатыQ00,20,40,60,811,2H11,121,151,141,1210,85N0,50,640,720,820,9211,06η00,350,620,820,9610,92Размерные координатыQв, м3/с00,005920,011840,017760,023680,02960,03552Hв, м24,527,4428,17527,9327,4424,520,825Nв, кВт4,055,1845,8326,6427,4528,18,586ηв00,3110,5510,7290,8530,8890,818Рисунок 13-Зависимость Q-H в относительных величинахРисунок 14- Зависимость Q-N в относительных величинахРисунок 15- Зависимость Q-η в относительных величинахИспользуя полученные значения, строим комплексную характеристику насоса при работе на воде.Пересчет характеристики насоса с воды на нефть.1. Пересчет ведем по поправочным коэффициентам kQ, kL, kη, которыеопределяются по рис.19в зависимости от числа Рейнольдса:Rэ=Qопт/(γ *Dэ)=0,0296/(0,0003*0.0977)=1,04*103где Qопт– производительность насоса при оптимальном режиме и работе наводе,Dэ – эквивалентный диаметр, вычисляемый из соотношения:;где γ – коэффициент кинематической вязкости, м2/сек.Рисунок 16- График коэффициентов пересчета характеристикцентробежных насосов с воды на вязкие жидкостиСогласно рис. 16 определяем, что:kQ=0,86;kН=0,91;kη=0,6.2. Из соотношений;;определяем оптимальные значения полезной удельной работы, напора, КПД приработе насоса на нефти. м3/с.м..3. Полезную мощность при работе насоса на нефти вычислим по формуле:=9 кВт.4. Построение сводной комплексной характеристики насоса при работе на нефти и воде.Комплексная характеристика строится по точкам, близким к оптимальной0,8Qопт, Qопт,1,2Qопт. и нулевой точке (Q=0). Известно, что при Q=0 напорнасоса при работе на нефти равен напору насоса при работе на воде. Длянахождения значений использую уже известные безразмерные координаты.Полученные значения свожу в таблицу 10.Таблица 10-Полученные ркезультатыОтносительные координатыQ00,20,40,60,811,2H11,121,151,141,1210,85N0,50,640,720,820,9211,06η00,350,620,820,9610,92Размерные координатыQн, м3/с00,00510,01020,01530,02040,02550,0306Hн, м22,324,9825,6525,424,9822,318,96Nн, кВт4,55,766,487,388,2899,54ηн00,1870,330,4370,5120,5330,496.Суммарная характеристика параллельного и последовательного соединения насосов при перекачке водыа) При параллельном соединении (таблица 11):Qсум = Q1 + Q2; м3/сНсум = Н1 = Н2; м/сТаблица 11-Суммарные расчетыОтносительные координатыQ00,20,40,60,811,2H11,121,151,141,1210,85Напор на выходе из первого насосаQH100,00510,01020,01530,02040,02550,0306Напор на выходе из второго насосаQH200,01020,02040,03060,04080,05100,0612Подача на выходе из первого и второго насосаHH22,324,9825,6525,424,9822,318,96последовательном соединении (таблица 12):Qсум = Q1 = Q2; м3/сНсум = Н1 + Н2; м/сТаблица 12Относительные координатыQ00,20,40,60,811,2H11,121,151,141,1210,85Напор на выходе из первого и второго насосаQH00,00510,01020,01530,02040,02550,0306Подача на выходе из первого насосаHH122,324,9825,6525,424,9822,318,96Подача на выходе из второго насосаHH244,649,9651,1350,849,9644,637,927.Сборка узлаСборка узла начинается с проверки состояний входящих в узел деталей. На вал насоса с натягом устанавливаютя рабочии колеса 10. В аппарате 1 1 и крышке аппарата 6 устанавливаются уплотнительные кольца 7.После чего внутри устанавливается вал с колесами . Колеса крепятся при помощи втулок 9. А в уплотнении втулками 8. Далее устанавливается дистанционная втулка 4. На которой крепятся разгрузочная втулка 3 и регулировочное кольцо 2. В конце устанавливается Крышка нагнетателя. Собранный узел проверяется на вращение вала с колесами ЗаключениеВ процессе выполнения курсовой работы были закреплены знания полученные при изучении теоретического курса по предметы "Гидромашины и компрессоры", представлены расчеты значений основных параметров насосов на воде и на нефти и построены соответствующие им комплексные характеристики. Так же мы изучили конструкциюдинамических насосов секционного типа и основных его узлов, принципы работы и назначение насосного агрегата, его достоинства, такие как: компактность и простота конструкций; простота соединения с электродвигателем и другими силовыми установками, повышающих к. п. д. установки; простота пуска и регулирования; плавность работы; экономичность при эксплуатации; надежность, долговечность в работе и возможность применения для перекачки любых жидкостей - и недостатки: низкий к. п. д. малых насосов; сложность отливки рабочего колеса; необходимость заполнения жидкостью корпуса насоса перед пуском и т.д. Пришли к выводу, что для эффективной работы насосного агрегата необходимо четко следовать инструкциям по его эксплуатации и подбирать оптимальные режимы работы, своевременно проводить техническое обслуживание и капитальный ремонт.Практика показывает, что при перерасчете работы насоса с воды на нефть значительно понижаются оптимальные характеристики агрегата (напор и производительность), параллельно с которым так же значительно увеличивается мощность на валу насоса, в чем мы впрочем и убедились, сделав перерасчет с воды плотностью 1000 кг/см3 на нефть с плотностью 860 кг/см3.Так же в данной работе мы рассмотрели режимы работы при параллельном и последовательном соединении насосов с одинаковыми характеристиками, при которых зафиксировали двойное увеличение напора (первый случай) и подачи (второй случай) соответственно. Список литературыЕлин В.М. и др. Насосы и компрессоры /Елин В.И., Солдатов К.Н., Соколовский С.М. – 2-е изд., перераб. и доп. – М: Гостоптехиздат, 2005. – 398 с.Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. - М.: Машиностроение, 2003. - 320 с. Беззубов А.В. Насосы для добычи нефти. Справочник рабочего. – М: Недра, 2006. – 224 г.Дурнов П.И. Насосы и компрессоры. – М: Машгиз, 1960. – 938 с.Копырин М.А. Гидравлика и гидравлические машины. - М.: Высшая школа, 2001. - 302 с. Осипов П.Е. Гидравлика, гидравлические машины и и гидропривод: Уч. Пособие. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Лесная промышленность. 2001. - 424 с. Угинчус А.А. Гидравлика и гидравлические машины. - М.Л: Государственное энергетическое издательство, 2003. - 359 с.