Реконструкция НПС «Ленинск», замена насосных агрегатов, страница 6

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,

у  к  п

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.

Введем следующие обозначения:

h_{вх min}, p_{вх min} - соответственно, минимальные напор и давление на входе в насос, гарантирующие его бескавитационную работу;

h_s - напор, определяемый давлением насыщенных паров при соотношении паровой и жидкой фаз, близком к нулю; а -коэффициент кавитационного запаса;

∆Н_кр - термодинамическая поправка, учитывающая влияние термодинамических свойств перекачиваемой жидкости;

δh_v - поправка на влияние вязкости жидкости;

ζ_{д п} - коэффициент гидравлического сопротивления на входе в насос;

В - критерий тепловой кавитации;

К_т- коэффициент температурной неравновесности фазовых переходов;

R_a - критерий фазового перехода

θ - критерий парообразования;

ω_мк - скорость жидкости в межлопаточном канале рабочего колеса;

"вх" - относится к параметрам жидкости на входе в насос;

"н" и "в" — относятся соответственно к параметрам пара, жидкости, нефти и воды.

d_вх – диаметр входного патрубка насоса;

D₁ – периферийный диаметр входной кромки центробежного насоса,

Q – подача насоса, м³

Н – напор насоса, м

υ – вязкость нефти, м²/с

ρ_н – плотность нефти, кг/м³

(∆Н_доп)_в – значение допустимого кавитационного запаса, полученное при перекачке воды,

Т – максимальная температура перекачиваемой воды,

n – частота вращения вала насоса,

F – площадь поперечного сечения входного патрубка,

υ _вх – скорость потока во входном патрубке насоса,

R_е – число Рейнольдса,

α – коэффициент кавитационного запаса,

K_δ = коэф., определяемый геометрическими размерами колеса,

(∆Н_доп)_н - значение допустимого кавитационного запаса, полученное при перекачке нефти.

Дано:

НМ 10000-210, d_вх = 1 м, D₁ = 130 см, Q = 10000 м³, Н = 210 м, υ = 13,5 * 10^-6 м²/с, ρ_н = 850 кг/м³, (∆Н_доп)_в = 65 м, Т = 313 К, n = 3000 об/мин.

Решение:

F = п·d²_вх/4 = 0,785м²,

υ _вх = Q/F = 2,54 м/с²,

ω_мк = п·D₁·n/60 = 204,09 м/с²,

h_s^p = 4·H = 840 м,

h_s = h_s^p ·(1,558 + 0,0063·(Т - 273)) = 1520,4 м,

В = (29,5/ h_s)^1,9 = 5,584,

R_α = В ·h_s = 8490,

Θ = (В· ω_мк²)/g = 23734,

К_т  = 0,001 (по рис 12.25 [3]),

∆Н_кр = (1/logB) ·(log R_α – log(1/(1+ К_т· Θ))) = 3.419 м,

R_е = 1,27·Q/( υ·d_вх) = 940·10⁶,

ζ_{д п} = 1 (по рис 12.23 [3]),

δh_v = ζ_{д п}· υ _вх²/(2g) = 0,64 ,

α = 1,3 (по рис 12.20 [3]),

K_δ = 1,01 (по рис 12.21 [3]),

(∆Н_доп)_н = (∆Н_доп)_в - α ·K_δ·(∆Н_кр - δh_v) = 61,35 м,

h_{вх min} = (∆Н_доп)_н + h_s – (υ _вх²/2g) = 1580 м,

p_{вх min} = h_{вх min}· ρ_н·g = 13 МПа.

Вывод: минимальное давление p_{вх min}=13 МПа и минимальный напор h_вхmin=1580 м на входе в насос при которых не будет возникать кавитации.

ГЛАВА 4. СПЕЦВОПРОС.

Применение мультипликаторов крутящего момента "Norbar".

Сегодня нефтеперерабатывающие предприятия уделяют все больше внимания модернизации и переоснащению своих производственных мощностей, проведению планово-профилактических ремонтов и текущему обслуживанию технологического оборудования.