С. В. Петров

Министерство образования РФ

Ухтинский государственный технический университет

Кафедра ПЭМГ

Лабораторная работа №4

ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Выполнил

ст. гр. ПЭМГ-1-06 М. Н. Кузьмичев

Проверил

С. В. Петров

Ухта 2010

По проектной пропускной способности Q = 8179 м³/ч (из лабораторной работы №2) подбираем марку насоса. Выбираем насос НМ 7000-210; n=50 c^-1 (3000 об/мин).

Строим характеристику Q-H для данного насоса.

Н, м

Q, м³/ч

Характеристики насосов построены на воду, ее необходимо пересчитать на нефть. Для этого определяем эквивалентный диаметр рабочего колеса по формуле:

, (1)

где D_экв – эквивалентный диаметр рабочего колеса, см;

D₂, В₂ – соответственно диаметр и ширина рабочего колеса, см; D₂=46, 5 см, В₂= 6, 1 см (табл. 20 );

К_л – коэффициент сужения выходного сечения рабочего колеса лопатки; К_л= 0, 9.

см.

Найдём число Рейнольдса Re на выходе из колеса по формуле

, (2)

где Q_н - номинальная подача насоса, м³/ч; Q_н = 7000 м³/ч.

– кинематическая вязкость при t = –8 °С, м²/с; =61, 7·10^-6.

По табл. 21 определяем поправочные коэффициенты к подаче и напору. Так как Re> 80000, то K_Q = 1, K_H = 1. Следовательно, характеристика Q-H насоса, построенная на воду, соответствует характеристике насоса, построенной на нефть.

Число насосных станций рассчитывается по формуле:

, (3)

где Н_ст - напор на выходе из насосной станции, м; Н_ст=600, 24 м [из лабораторной работы №1];

Dh - дополнительный напор, м, Dh=60м [таблица 14];

H - полная потеря в трубопроводе;

Число станций принимаем равным 5 с учетом лупинга длиной 64, 8 км (из л/р №3).

Определив развиваемый напор насоса Н^* (из характеристики насоса при проектной пропускной способности), м, создаваемый для требуемой подачи, можно определить число насосов, установленных на одной насосной станции.

, (4)

где n – число насосов на одной насосной станции;

H_cт– напор, развиваемый одной насосной станцией, м; Н_ст=600, 24 м (из лабораторной работы №1);

Н^* – напор, развиваемый насосом для данной подачи, м; Н^*=223 м.

Округляя до ближайшего целого, принимаем число насосов n=3. Кроме того, устанавливаем один резервный насос.

Общее число насосов на всём трубопроводе определяем, умножая количество насосов на одной станции на число насосных станций на трубопроводе.

n₀=n_c_т·n, (5)

где n₀ – общее число насосов на трубопроводе;

n_c_т – число насосных станций на трубопроводе; n_c_т=5.

n₀=5*3=15.

Подбираем электродвигатели для насосов исходя из потребляемой мощности насосов, которая расчитывается по формуле:

, (6)

где N_н – мощность электродвигателя, кВт;

ρ _t – плотность нефти при расчетной температуре, кг/м³; ρ _t=889, 15 кг/м³;

η _н – КПД насоса, доли единиц; η _н=0, 89 (табл. 19).

кВт.

Подбираем для насосов электродвигатели марки СТД-5000-2 (табл. 19 ), с мощностью 5000 кВт и частотой вращения 3000 об/мин.

Для обеспечения кавитационного запаса устанавливаем параллельно два подпорных агрегата НПВ 5000-120 (n=1500 об/мин).

Н, м

Q, м³/ч

По графику определяем подпорный напор Н^**=265 м, развиваемый насосами для подачи Q=8179 м³/ч.

Строим совмещённую напорную характеристику всех рабочих насосов и характеристику трубопровода в одной координатной плоскости.

Выбираем 5 соседних значения Q, близкие к проектному, определяем потерю напора и по полученным данным строим напорную характеристику трубопровода.

Q=8179 м³/ч=2, 272 м³/с

, (7)

где D_вн – внутренний диаметр трубопровода, м; D_вн=1, 0 м.

Для определения режима потока найдем число Рейнольдса в первой переходной зоне, Re_1пер:

, (8)

где k – эквивалентная шероховатость, мм; k=0, 2 мм [табл. 12].

Так как 2300< Re < Re_1пер, то режим потока турбулентный в зоне гидравлически гладких труб.

, (9)

i_л=i*0, 296

где - гидравлический уклон, м/м;

l – коэффициент гидравлического сопротивления.

Коэффициент гидравлического сопротивления для турбулентного режима в зоне гидравлически гладких труб определяется по формуле:

; .

Подставив найденное значение в формулу (9) определим значение гидравлического уклона:

м/м.

i_л=3, 85·10^-3 ·0, 296=1, 14·10^-3 м/м.

Полная потеря напора в трубопроводе H, м, определяется по формуле:

, (10)

где 1, 01 - коэффициент, учитывающий местное сопротивление в трубопроводе;

Х_л – длина лупинга, м, Х_л=64, 8·10³ м.

L_р – расчетная длина трубопровода, м; L_р=700·10³ м;

Dz – разность отметок начала и конца трубопровода, м; Dz=130-100=30 м.

м.

Остальные значения Н, м, рассчитываются аналогично и сводятся в таблицу 1.

Таблица 1

Q, м³/ч	Q, м³/c	Re	l	i·10^-3, м/м	Н_л, м
	1, 39		0, 025	1, 64
	1, 67		0, 024	2, 27
	1, 94		0, 023	2, 94
	2, 22		0, 023	3, 85	2573, 8
	2, 272		0, 022	4, 03	2638, 1
	2, 5		0, 022	4, 67
	2, 78		0, 021	5, 51