Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Нефтепромысловые машины и механизмы

..pdf
Скачиваний:
20
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
25.01 Mб
Скачать

Для получения больших напоров следует увеличивать число оборотов п данного колеса или увеличивать наружный диаметр колеса D 2 (D e — наружный диаметр входного канала колеса), величина напора колеса пропорциональна квадрату его диаметра Do и квадрату окружной скорости на выходе из колеса. Для получе­ ния больших напоров насосы выполняют многоступенчатыми или применяют последовательное соединение насосов.

Из рассмотрения формулы (III. 18) следует, что при заданном числе оборотов п коэффициент быстроходности ns увеличивается с увеличением подачи и уменьшением напора. Следовательно, тихо­ ходные колеса служат для создания больших напоров при малой подаче, а быстроходные колеса (диагональные и пропеллерные) дают большую подачу при небольших напорах. Поэтому тихоходные насосы наиболее часто применяют для водоснабжения и в нефтяной промышленности для подачи нефти из скважин, где требуется созда­ ние больших напоров, а пропеллерные насосы используют в уста­ новках, предназначенных для подъема больших масс жидкости на сравнительно небольшую высоту, например для подачи воды в оро­ сительные каналы.

§ 46. Зависимость подачи, напора и мощности от числа оборотов

Зачастую приходится испытывать насос при числе оборотов, отличном от нормального. Поэтому необходимо знать, как изме­ няются подача, напор и мощность при изменении числа оборотов. Из рассмотрения треугольника скоростей на выходе из колеса (рис. 86) видно, что если изме­ нить число оборотов п ротора насоса, которым соответство-

НаЛИ СКОРОСТИ

с 2 11 w 2 н а n i i

то будут получены новые ско­

рости гг2, с2 и

которые при

тех же углах

лопаток колеса

аз и р2 создадут треугольники скоростей, пропорциональные ni и подобные первому.

Тогда

_Са_ =

Со

Так как

и2 = г со = л Dn

TO

Рис. 86. Треугольник скоростей при выходе из колеса.

_ CU2

(III. 19)

U2

 

я Driy

 

60

 

(III. 20)

установленной на выходе из насоса, замеряют подачу Q, напор Н и мощность N и вычислением находят по этим данным т] — к. п. д. насоса. Найденные таким путем зависимости удобно для наглядности изобразить графически в прямоугольной системе координат. Для этого подачу Q в л/сек или м г!час откладывают по оси абсцисс, напор Н в м столба жидкости, потребляемую мощность N в л, с. или в кет и к. п. д. в процентах откладывают по оси ординат. Полученные кривые называют рабочей характеристикой насоса (рис. 87). При закрытой задвижке (Q = 0) насос создает некоторый напор, который при начавшейся подаче сначала увеличивается, достигая максимума,

затем начинает уменьшаться.

 

Мощность

сначала

возрас­

 

тает быстро, затем ее рост

 

замедляется.

Кривая к. п. д.

 

имеет

 

максимум,

который

 

соответствует

 

нормальному

 

или

оптимальному

режиму

 

работы

насоса. Восходящий

 

участок

кривой

напора дол­

 

жен

быть

возможно

мень­

 

шим,

и

еще

лучше,

если

 

кривая напора не имеет пе­

 

региба,

так

 

как на

левом

Рис. 87. Рабочая характеристика центро­

участке

кривой

(левее

точ­

бежного насоса.

ки D)

возможно образование

 

неустановившегося режима; одному значению напора соответствуют два значения подачи, и незначительное изменение условий работы насоса может вызывать падение или увеличение подачи. Следует отметить, что наивысшие значения к. п. д. соответствуют понижаю­ щейся части кривой напора, как это видно из рис. 87. Поэтому в та­ ких насосах используется только ветвь кривой, располагающаяся ниже точки D. Форма кривой мощности желательна такая, чтобы при росте подачи выше нормальной не получалось сильного ее уве­ личения. Следовательно, хороша будет такая кривая мощности, которая будет иметь максимум при расходах, близких к нормаль­ ному. При эксплуатации центробежных насосов следует стремиться к тому, чтобы отклонения от нормального или оптимального режима не были значительными; уменьшение к. п. д. против его оптималь­ ного значения не должно быть более 5—7%. У многоколесных на­ сосов, работающих по схеме последовательного соединения ступеней г подача остается равной подаче одного колеса, а напор увеличивается пропорционально количеству ступеней (колес) и, следовательно, равен сумме напоров, создаваемых в отдельности каждым колесом (рис. 88). Ввиду одинаковости подачи этих насосов напоры двух­ ступенчатых и трехступенчатых насосов получаются сложениями соответственно двух или трех ординат характеристики одноступен-

Рис. 88. Характери­ стика насоса с после­ довательно располо­ женными колесами.

1

— с

одним

колесом;

-

— с

двумя

колесами;

-3 — с

тремя

колесами;

Ги Т' — характеристи­ ки трубопроводов.

чатого насоса. Таким образом, если имеется насос с z ступенями, то ординаты его характе­ ристики должны получиться умножением орди­ нат характеристики одной ступени на z сту­ пеней:

Я = zHv

Графически кривая т) = / (Q) будет одна, общая для всех насосов, так как к. п. д. почти не изменяется от количества ступеней при оди­ наковых подачах. Насосы с параллельно рабо­ тающими колесами имеют подачу ((?), равную сумме подач всех колес. Следовательно, если число колес z и подача одного колеса Q, то

Q = *Qv

Напор, создаваемый всеми рабочими коле­ сами, будет равен напору, создаваемому одним колесом. Характеристика центробежного на­ соса с параллельно соединенными рабочими колесами будет иметь абсциссы в z раз длиннее, чем абсцисса насоса с одним рабочим колесом, при одинаковых с ней ординатах. Кривая т] = f(Q) по абсциссам также вытянется в яраз.

Рис. 89. Универсальная характеристика насосов 6Н-7 X 2 и 6НГ-7 X 2 при постоянном числе оборотов.

^ Сплошными линиями показана рекомендуемая зоП^ работы; мощность при у = 1 ,^

На практике наиболее часто встречается насос с колесом, имеющим двойной подвод жидкости. Такое колесо должно рассматриваться, как два параллельно работающих колеса.

В целях экономии электроэнергии представляется возможным менять в насосах характеристики Q—H изменением наружного диаметра £)2 колеса (обточкой по этому диаметру). При этом дости­

гло. 90. Универсальная характеристика насосов 6Н-7 X 2 и 6НГ-7 X 2 при переменном числе оборотов (мощность при у = 1,0 и ВУ = 1°).

гают такого соответствия между Q и Н насоса, которое требуется по условиям эксплуатации, при неизменном числе оборотов.

Если при постоянном числе оборотов характеристика насоса имеет ряд кривых Q—If, отвечающих нескольким диаметрам колеса, размерами менее максимального наружного диаметра D2, а также линии постоянных мощностей N и к. п. д. т), то такая характери­ стика насоса называемся универсальной (рис. 89). Универсальная характеристика может быть построена и для переменного числа оборотов ротора насоса. На такой характеристике в графической форме представлена связь между подачей, напором, числом оборотов

Тогда

У фвода

У С^нефть

 

//3/4

Ц3/4

 

х

вода

 

нефть

 

откуда

 

 

 

 

IT

__

/ Фиефть \

^3 лт

(III. 24)

нефть _

\ ~ 0 ^ Г )

Лвода-

 

Рис. 91. График коэффициентов пересчета характеристик центробежных насосов с воды на вязкие жидкости.

#н — коэффициент пересчета напора Н; KQ — коэффициент пересчета подачи Q; К ц — эффнциент пересчета к. и. д . т|.

На рис. 91 даны значения коэффициентов Кп, К„ и АГ

в зависи­

 

те н

Т|

мости от числа Рейнольдса, откуда получим

 

Q нефть■

Ф-QQ вода ’

(Ш . 25)

ТТнефть =

К и Н в о ц а »

(III. 26)

Цнефть =

' Цвода-

(III. 27)

Из рассмотрения кривых коэффициентов KQи К н видно, что для

Re > 7 1 0 3 величина коэффициентов К~ и К и мало отличается от

ч

п

единицы, т. е.

увеличение гидравлических потерь при

пересчете

с воды на нефть незначительно.

что объяс­

Коэффициент

К п изменяется довольно значительно,

няется увеличением потерь на дисковое трение. Для потока жидкости режима Re < 7 103 гидравлические потери существенно возра­ стают и заметно влияют на снижение к. п. д. центробежного насоса.

Определив значения <?Нефтм #нефть и г)нефть, можно вычислить обычным способом мощность, потребляемую насосом.

При транспортировании вязких жидкостей рекомендуется выби­ рать центробежный насос с коэффициентом быстроходности тьш > 80 только спирального типа, т. е. без направляющего аппарата; с воз­ можно большим числом оборотов.

§ 49. Параллельная и последовательная работа центробежных насосов

На насосных станциях часто практикуют совместную работу насосов в один трубопровод путем последовательного или парал­

лельного их соединения.

 

 

 

 

 

подразуме­

П о д

п о с л е д о в а т е л ь н о й работой насосов

вают непосредственную перекачку

жидкости из насоса в насос

 

 

(рис. 92); при этом они могут быть

 

 

расположены рядом или на некото­

 

 

ром

расстоянии друг

от друга.

 

 

 

При последовательной работе на­

 

 

сосов их подача остается неизмен­

 

 

ной,

так

как

то

же

количество

Рис. 92.

Схема последовательной

жидкости,

которое

перекачивает

перекачки из насоса в насос.

один

насос,

перекачивается

сле­

 

 

дующим.

Однако напор

при

этом

увеличивается пропорционально числу насосов, поэтому такая работа насосов используется при необходимости значительного уве­ личения напора.

Для построения главной характеристики последовательно рабо­ тающих насосов ординаты напоров увеличиваются, а абсциссы подач остаются без изменения.

На рис. 93 показана совмещенная характеристика (кривая 2) двух одинаковых центробежных насосов, полученная в результате увеличения ординат напоров главной характеристики (кривая 1) одного насоса вдвое. На этом же рисунке нанесена характеристика трубопровода Т. Вследствие крутого подъема кривой Г, рабочая точка А соответствует значительному увеличению напора и подачи. При пологих характеристиках трубопровода последовательное вклю­ чение насосов мало эффективно.

П а р а л л е л ь н о е соединение насосов применяют при необ­ ходимости увеличения подачи насосной станции.