48703

Расчет изменения частоты вращения вала

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Опорами ротора служат подшипники скольжения 8 с жидкой принудительной смазкой (под давлением) от маслоустановки агрегатов. Остаточное осевое усилие ротора воспринимают два упорных подшипника 9. Рабочее колесо литое, одностороннего входа. Направляющий аппарат – литой.

Русский

2013-12-26

1.32 MB

12 чел.

1. Гидравлический расчет трубопровода и построение его характеристики, подбор насоса

Рисунок 1- Схема перекачки

1.1 Гидравлический расчет трубопровода

1) Составим уравнение Бернулли для сечений 1-1:2-2 и 3-3:4-4

2) Гидравлический расчет всасывающей линии

Так как скорость движения нефти v = 1-5 м/с принимаем vвс=2 м/с

Оценим диаметр из уравнения неразрывности:

Q=vS=const

По ГОСТ принимаем:

dнар = 377 мм, δ = 8 мм →

Уточняем скорость во всасывающей линии:

Определим число Рейнольдса:

Трубы стальные новые: Δ=0,06 мм

Т.к. Re < Re1вс, то λ считаем по формуле:

Находим потери по длине:

Находим местные потери:

Определяем суммарные потери:

3) Гидравлический расчет нагнетательной линии.

Принимаем скорость движения в нагнетательной линии

vн=3м/с

Оценим диаметр из уравнения неразрывности:

Q=vS=const

По ГОСТ принимаем:

dнар = 377 мм, δ = 8 мм →

Уточняем скорость в нагнетательной линии:

Определим число Рейнольдса:

Трубы стальные новые: Δ=0,06 мм

Т.к. Re < Re1н, турбулентный режим (зона гладкого трения) => λ считаем по формуле:

Определяем суммарные потери:

4) Потребный напор насоса

Т.к. значение Н потр > 700м, то ведем пересчет при значении d. Округленному в большую сторону.

2) Гидравлический расчет всасывающей линии

Так как скорость движения нефти v = 1-5 м/с принимаем vвс=3 м/с

Оценим диаметр из уравнения неразрывности:

Q=vS=const

По ГОСТ принимаем:

dнар = 402 мм, δ = 8 мм →

Уточняем скорость во всасывающей линии:

Определим число Рейнольдса:

Трубы стальные новые: Δ=0,06 мм

Т.к. Re < Re1вс, турбулентный режим (зона гладкого трения) => λ считаем по формуле:

Находим потери по длине:

Находим местные потери:

Определяем суммарные потери:

3) Гидравлический расчет нагнетательной линии.

Принимаем скорость движения в нагнетательной линии

vн=3м/с

Оценим диаметр из уравнения неразрывности:

Q=vS=const

По ГОСТ принимаем:

dнар = 402мм, δ = 8 мм →

Уточняем скорость в нагнетательной линии:

Определим число Рейнольдса:

Трубы стальные новые: Δ=0,06 мм

Т.к. Re < Re1н, турбулентный режим (зона гладкого трения) => λ считаем по формуле:

Определяем суммарные потери:

4) Потребный напор насоса

1.2 Подбор насоса

По найденному потребному напору и необходимой подаче подбираем насос

марки НМ 1250-260:

Q=1250 м3/ч

Н=260 м

n=3000 об/мин

Δh=20 м

В нашем случае необходимо установить 3 насоса серии НМ 1250-260.

Для построения характеристики трубопровода производим расчет для

нескольких значений напора. Результаты заносим в таблицу.

Q

v

Re

λ

hвс

hн

H

150

вс

0,356

5497,580

0,0367

0,0328

19,007

76,1908

н

0,356

5497,580

0,0367

300

вс

0,712

10995,160

0,0309

0,1246

63,9318

121,2073

н

0,712

10995,160

0,0309

450

вс

1,0682

16492,740

0,0281

0,2733

130,9718

188,3961

н

1,0682

16492,740

0,0281

600

вс

1,4242

21990,3203

0,0263

0,4773

217,3340

274,9622

н

1,4242

21990,3203

0,0263

750

вс

1,7803

27487,9004

0,0249

0,7362

322,1155

380,0026

н

1,7803

27487,9004

0,0249

900

вс

2,1364

32985,4804

0,0239

1,0494

444,4829

502,6832

н

2,1364

32985,4804

0,0239

1050

вс

2,4924

38483,0605

0,0230

1,4167

583,8124

642,3801

н

2,4924

38483,0605

0,0230

1100

вс

2,6111

40315,5872

0,0228

1,5511

633,9376

692,6396

н

2,6111

40315,5872

0,0228

1200

вс

2,8485

43980,6406

0,0223

1,8378

739,6158

798,6045

н

2,8485

43980,6406

0,0223

По полученным данным строим характеристику трубопровода (Приложение 1)

2. Проверка всасывающей способности

Составим уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2

Кавитационный запас

Δhдоп=20 м

Так как Δhдопh, то требуется подобрать подпорный насос

НПВ1250– 60 Δhдоп=2,2 м

Устанавливаем 2 подпорных насоса НПВ 1250-60.

Так как Δhдопh,  значит всасывание насосом и бескавитационная работа

обеспечены.

         3. Характеристика насоса, его устройство и особенности его работы

         

         3.1 Насос магистральный

Рисунок 2- Характеристика насоса НМ 1250-260 (D2=395 мм)

   Насосы типа НМ — центробежные горизонтальные одноступенчатые с рабочим колесом двустороннего входа и двухзавитковым спиральным отводом. Входной и выходной патрубки расположены в нижней части корпуса и направлены в противоположные стороны, что обеспечивает удобный доступ ротору без отсоединения патрубков от технологических трубопроводов.

Рисунок 4- Продольный разрез одноступенчатого насоса типа «НМ» с рабочим колесом двустороннего входа жидкости.

Горизонтальный    разъем    корпуса   между нижней 1 и верхней 4 его частями уплотнен прокладкой. Ротор насоса состоит из вала 3, рабочего колеса  7, защитных втулок 5 и 6.

Двусторонний подвод жидкости к рабочему колесу и двухзавитковый спиральный отвод обеспечивает уравновешивание гидравлических осевых и радиальных  сил, действующих на ротор. 

Опорами ротора служат подшипники скольжения 8 с жидкой принудительной смазкой (под давлением) от маслоустановки агрегатов. Остаточное осевое усилие ротора воспринимают два упорных подшипника 9. Рабочее колесо литое, одностороннего входа. Направляющий аппарат – литой.

Для обеспечения бескавитационной работы насоса устанавливается литое предвключенное колесо.

Осевое усилие ротора уравновешено разгрузочным диском. Концевые уплотнения ротора – механические торцевые. Опоры ротора – подшипники скольжения с кольцевой смазкой и водяным охлаждением.

Крышки всасывания и напорная стягиваются стяжными шпильками, образуя вместе с секциями корпус насоса.

Насос и электродвигатель, соединенные муфтой, устанавливают на отдельных фундаментных рамах.

Направление вращения вала – по часовой стрелке, если смотреть со стороны электродвигателя. Насосы изготавливают по ТУ 26-06-1407-84.

3.2 Насос подпорный

        

                                               

Рисунок 3- Характеристика насоса НПВ 1250-60 (D2= 445 мм)

Перед основным насосом чаще всего на производствах ставят подпорный насос. Его назначение - создавать необходимое давление на входе в основной насос, чтоб обеспечить ему нормальные условия всасывания.

Допускаемый кавитационный запас ∆h доп получают на основе снятая кавитационных характеристик и приводят в паспортах или каталогах. Пределы изменения ∆h доп для основных насосов от 18 до 80 м, для подпорных насосов от 2-х до 6 м. Такой малый кавитационный запас подпорных наосов позволяет им осуществлять нормальное всасывание из резервуарных парков НПС. Па выходе эти насосы дают давления, большие допускаемого давления Pbq основных насосов. Обороты вала подпорных насосов 1000 или 1500 об/мин.

В целях уменьшения капитальных затрат на строительство зданий подпорных насосных станций (цехов) в последнее время устанавливают вертикальные подпорные насосы (рисунок 4)  в открытом исполнении. Конструктивно этот насос, расположенный в нижней части стакана 1, сходен с насосом НМП. Он также имеет рабочее колесо 16, предвключенные колеса 15, 17, вал 13, спиральный корпус 2, нагнетательные патрубки 3, подводы 14, 18.

На верхний фланец фонаря 11 устанавливается электродвигатель, соединяемый с помощью муфты с валом насоса.

Нефть входит в стакан по всасывающему патрубку 21, выходит по напорным патрубкам 4, 7. Весь вал вращается на подшипниках скольжения 6, 19, опираясь на крестовины 20,5. Напорные патрубки конструктивно переходят в напорную крышку 8.

Подшипник 10 радиально-упорный. Он воспринимает нагрузку от вала двигателя. В месте выхода вала 13 из напорной крышки устанавливается торцевое уплотнение 12.

Стакан 1 герметичный,   он   эксплуатируется   под       абсолютным давлением (0,05...0,1)МПа.   Он опускается в колодец глубиной 3-4 м. Это позволяет увеличить подпор на входе насоса НПВ.

Марка насоса читается так: "НПВ 1250-60" - насос магистральный подпорный вертикальный на оптимальную подачу 1250 м3/ч и напор Но  = 60 м. Насосы НПВ изготовляют на подачи от 150 до 5000 м3/ч и напором от 60 до 120 м. Эти насосы допускают как последовательную, так и параллельную схему (чаще параллельно). Кавитационный запас насосов НПВ в пределах 2...5 м.

Рисунок 4- Подпорный вертикальный насос типа НПВ:

1-стакан; 2- спиральный корпус; 3- нагнетательные патрубки;  4,7- напорные патрубки; 5,20- крестовины; 6,19- подшипники скольжения; 8- напорная крышка; 9- втулка; 10- радиально-упорный подшипник; 11- электродвигатель; 12- торцевое уплотнение; 13- вал; 14,18- подводы; 15,17- предвключенные колеса; 16- рабочее колесо.

4. Пересчет характеристики с воды на перекачиваемый продукт

Характеристики насоса НМ 1250-260 при работе на воде

  

Q

Н

N

КПД

0

251

360

0

200

250

370

37

400

250

400

55

600

243

480

69

800

233

560

75

1000

220

640

78

1100

213

680

79

1200

200

760

80

1300

187

800

80

1360

178

840

80

  1.  Определяем коэффициент быстроходности насоса

Определим переходное число Рейнольдса

Определяем число Рейнольдса

Так как Reн>Reпер, то присутствует автомодельный режим . В таком случае пересчет  Q и H не требуется

      2) Пересчет КПД

Выбираем коэффициенты, которые учитывают гидравлические  и дисковые

потери α и А:

α = 0,04

А = 1686

Значение КПД для остальных значений подач приведены в таблице с

результатами расчета.

3) Пересчет мощности

Значение мощности для остальных значений подач приведены в таблице с результатами расчета.

Характеристики насоса на перекачиваемом продукте

Q

Н

N

КПД

0

251

0

0

200

250

337,44

35,937

400

250

364,8

52,6513

600

243

437,76

65,3033

800

233

510,72

70,6325

1000

220

583,68

73,2761

1100

213

620,16

74,1542

1200

200

693,12

75,0308

1300

187

729,6

75,0308

1360

178

766,08

75,0308

5. Совмещенная характеристика трубопровода и группы насосов

Трубопровод

 

3 насоса НМ 1250-260

 

2 насоса НПВ 1250-60

 

Совмещенная характеристика

Q

Н

Q

Н

Q

Н

Q

Н

0

57,15

0

251

0

64

0

881

150

76,19

200

250

200

63

200

876

300

121,21

400

250

400

62

400

874

450

188,4

600

243

600

60

600

849

600

274,96

800

233

800

56

800

811

750

380

1000

220

1000

52

1000

764

900

502,68

1100

213

1100

49

1100

737

1050

642,38

1200

200

1200

46

1200

692

1100

692,64

1300

187

1300

43

1300

647

1200

799

1360

178

1360

40

1360

614

Графическое изображение представлено в  приложении 2.

т. А – рабочая точка Q=1162 м3/ч, H=725 м.

6 Возможные варианты регулирования насоса, расчет, графические построения

        

6.1 Дросселирование (Приложение 3)

        Введение дополнительного сопротивления в нагнетательный трубопровод

увеличивает крутизну характеристики трубопровода, что сдвигает рабочую точку

А в сторону уменьшения подачи

 

КПД этого способа регулирования

Этот метод является неэкономичным, т.к. КПД уменьшился более чем на 2%.

6.2 Байпасирование (Приложение 4)

КПД этого способа регулирования

Этот метод является неэкономичным, т.к. КПД уменьшился более чем на 2%.

 

                              

6.3 Изменение частоты вращения вала (Приложение 5)

Этот способ основан на пересчете характеристики насоса с одной частоты

вращения на другую с помощью частных формул подобия:

Из этого следует, что

- уравнение параболы подобия

С – коэффициент параболы подобия

Для расчета и построения параболы возьмем еще несколько значений

 

Q

Н

0

0

200

19,6575

400

78,6301

600

176,918

800

314,52

1000

491,438

1100

594,64

1200

707,671

1300

830,531

1360

908,964

Определим необходимое число оборотов

6.4 Обточка рабочего колеса (Приложение 6)

Регулирование подачи насоса происходит путем изменение диаметра рабочего

колеса

         

 

- уравнение параболы обточки

а – коэффициент параболы обточки

Парабола обточки строится аналогично, т.к. с = а

Степень обточки

Величина степени обточки является допустимой, т.к. при полученном коэффициенте быстроходности величина .

Процент обточки

7 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

         Таким образом, из 4-х методов наиболее целесообразно использовать изменение частоты вращения вала. Также применим  метод обточки рабочего колеса. Дросселирование и байпасирование являются экономически невыгодными из-за большого снижения КПД насоса.

8 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Тугунов П.И., Новоселов., Коршак А.А., Шамазов А.М:

Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и

нефтепроводов. Уфа:2002

2.Каталог Центробежные нефтяные насосы для магистральных трубопроводов:

Москва 1989, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ.

3.Католог  Центробежные нефтяные магистральные и подпорные  насосы:

Москва 1973, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ.

                                                     СОДЕРЖАНИЕ

 ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ………………………………………....3

1 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА И

ПОСТРОЕНИЕ ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПОДБОР НАСОСА………………4

  1.   Гидравлический расчет трубопровода……………………....…................4
    1.   Подбор насоса……………………………………………….….………….8
    2.   Построение характеристики трубопровода……………………………...8

2 ПРОВЕРКА ВСАСЫВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ…………..................12

3 ХАРАКТЕРИСТИКА НАСОСА, ЕГО УСТРОЙСТВО,

ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ……………………………………..........13

4 ПЕРЕСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИКИ С ВОДЫ НА НЕФТЬ………………19

5 СОВМЕЩЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТРУБОПРОВОДА  И ГРУППЫ НАСОСОВ……………………..............................................................................21

6 ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ,

РАСЧЕТ, ГРАФИЧЕСКИЕ ПОСТРОЕНИЯ…………………………...............22

6.1 Дросселирование…………………………………………….................22

6.2 Байпасирование…………………………………………………….......22

6.3 Изменение частоты вращения вала…………………………...............22

6.4 Обточка рабочего колеса……………………………………................23

7       ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………...

8      СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………….......26

Приложение 1 ……………………………………………………………...........27

Приложение 2 ……………………………………………………………...........28

Приложение 3……………………………………………………………………29

Приложение 4……………………………………………………………………30

Приложение 5……………………………………………………………………31

Приложение 6……………………………………………………………………32

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Гидравлика и гидромашины»

Курсовая работа

по дисциплине «Машины и оборудование газонефтепроводов»

     Выполнил студ. гр. МТ-08-03                     __________ Мухамедзянова А.Р.

Проверил доцент                                          _______________    Байкова Л.Р.

Уфа 2011


2

2

3

3

4

4

1

1

Нгн

Нгв

0

                       

4

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

5

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

6

Лист

Дата

Подпись

докум.

Лист

Изм.

                       

7

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

11

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

12

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

17

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

8

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

16

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

19

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

20

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

21

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

22

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

23

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

24

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                    

2

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

                       

                       

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

                       

                       

10

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

13

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

14

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

26

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Разраб.

Мухамедзянова  .И.

Провер.

Байкова Л.Р.

Реценз.

Н. Контр.

Утв.

Записка пояснительная

Лит.

Листов

32

МТ-08-03

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

15

                       

                       

18

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

                       

25

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45944. Подшипники качения. Классификация и краткая характеристика их применяемости. Расчетная долговечность и коэффициент работоспособности 28.5 KB
  Методы регулировки зазора в подшипниках качения. Подшипники качения состоят из наружного и внутреннего колец с дорожками качения; шариков или роликов которые катятся по дорожкам качения колец; сепаратора разделяющего и направляющего шарики или ролики что обеспечивает их правильную работу. По форме тел качения различают шариковые и роликовые подшипники.
45945. Основные типы деформации деталей машин и примеры их реализации 36 KB
  Основные типы деформации деталей машин и примеры их реализации Деформация это изменение формы и размера тела после приложения внешних нагрузок. Деформация зависит от характера приложенной нагрузки. Обычно деформация кручения сопровождается другими деформациями например изгибом; 5 изгиб возникает при действии на деталь сосредоточенной или распределённой сил перпендик. Сила Ft= ; Ft деформация кручения Frизгиб балки.
45947. Чугуны: классификация, маркировка, химический состав, механические и технологические свойства, применение 23.06 KB
  Чугуны нашли широкое применение в качестве машиностроительных материалов благодаря сочетанию высоких литейных свойств достаточной прочности износостойкости а так же относительной дешевизны. Чугуны используются для производства качественных отливок сложной формы станины станков корпуса приборов и т. В зависимости от того в какой форме присутствует углерод в сплаве чугуны подразделяются на белый серый ковкий высокопрочный и легированный обладающий особыми свойствами жаропрочностью антифрикционностью и т. Белые литейные чугуны.
45948. Конструкционные стали: классификация, маркировка, химический состав, механические и технологические свойства, применение 50.2 KB
  Конструкционные стали: классификация маркировка химический состав механические и технологические свойства применение. Широкое использование стали в промышленности обусловлено сочетанием комплекса механических физикохимических и технологических свойств. Сталью называются сплавы железа с углеродом и некоторыми другими элементами причем углерода в стали должно содержаться меньше 214 . Постоянными примесями в стали являются: кремний до 04 марганец до 08 сера до 005 фосфор до 005 и газы NOH и др.
45949. Инструментальные стали: классификация, маркировка, свойства, применение 24.34 KB
  Инструментальные стали: классификация маркировка свойства применение. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ. Инструментальные стали предназначены для изготовления режущего измерительного инструмента и штампов холодного и горячего деформирования. Основные свойства которыми должны обладать инструментальны стали: износостойкость прочность при удовлетворительной вязкости теплостойкость прокаливаемость и хорошая обрабатываемость давлением и резанием.
45950. Статические и динамические испытания металлов: основные механические свойства и их определение 186.98 KB
  В этих испытаниях создаётся однородное напряжённое состояние по сечению образца причём доля нормальных напряжений является преобладающей поэтому эти испытания считаются жёсткими. Машины автоматически фиксируют величины приложенной нагрузки и изменение длины образца в виде диаграммы растяжения по которой производятся все необходимые расчеты. длинные образцы где F0 –площадь сечения рабочей части образца. При этом необходимо соблюдать важное условие: заготовки не должны нагреваться до температуры 150С иначе изменится структура и свойства...
45951. Сплавы на основе меди: классификация, маркировка, свойства, применение 21.83 KB
  По техническим свойствам медные сплавы делятся на деформируемыеГОСТ1817578 и литейные ГОСТ61383; по способности к закалке – термоупрочняемые и нетермоупрочняемые; по химическому составу на бронзы Cu другие элементы кроме Zn и латуни СuZn и другие элементы. Бронзы маркируются буквами Бр бронза и буквами и цифрами: буквы означают название элемента а цифры – его количество в сплаве в процентах. Бронзы имеют более высокие по сравнению с латунями прочностные антифрикционные коррозионостойкие свойства но являются более...
45952. Сплавы на основе алюминия: классификация, маркировка, свойства, применение 16.94 KB
  Сплавы на основе алюминия: классификация маркировка свойства применение. Единой цифровой маркировки алюминиевых сплавов не существует деформируемые литейные и спеченные сплавы маркируются поразному. Деформируемые сплавы имеют буквенную и буквенноцифровую маркировку причем выбор букв и цифр производится случайным образом: сплав lSiCuMg обозначается АВ авиаль сплав lMn обозначается АМц а сплав LMg обозначается АМг. Для группы сплавов первые цифры после букв обозначают соответственно: 1сплавы упрочняемые Сu и Mg...