Лабораторна робота № 6

ЗНЯТТЯ ІПЕРЕРАХУНОК КОМПЛЕКСНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТАНОВКИ ЕЛЕКТРОВІДЦЕНТРОВОГО НАСОСА (УЕВН) ПРИ ЗMIHHИX ЧАСТОТАХ ОБЕРТАННЯ ВАЛА НАСОСА ТА В'ЯЗКОСТЯХ РІДИН

 

6.1 МЕТА І ЗАВДАННЯ РОБОТИ

6.1.1 Набуття навиків регулювання режиму роботи установки ЕВН.

6.1.2 Визначення подачі, напору, споживаної потужності i коефіцієнта корисної дії (ККД) установки ЕВН.

6.1.3 Побудова графічної залежності напору, корисної і споживаної потужності, ККД установки від подачі насоса.

6.1.4 Перерахунок характеристики насоса з води на в'язку рідину i побудова графічних залежностей.

6.1.5 Побудова характеристики насоса при змінних частотах обертання вала електродвигуна.

 

6.2 ОБЛАДНАННЯ, ІНСТРУМЕНТ

6.2.1 Повномірна лабораторна установка ЕВН5-80-1200.

6.2.2 Ілюстративні матеріали.

6.2.3 Вимірювальні прилади (секундомір, манометр, вольтметр, амперметр, ватметр).

 

6.3 ТРИВАЛІСТЬ РОБОТИ

6.3.1 Тривалість роботи - 2 години.

 

6.4 МЕТОДИЧН1 ВКАЗІВКИ З ПІДГОТОВКИ ТА ПРОВЕДЕННЯ РОБОТИ

6.4.1 При підготовці до роботи необхідно вивчити матеріал, викладений у методичних вказівках до даної роботи та рекомендованих джерелах.

 

6.3 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

Комплексна характеристика ЕВН включає в себе (рис. 6.1):

1 – залежність змінинапору від подачі Q (крива H-Q);

2 – залежність зміни споживаної насосом потужності N від подачі Q (крива N-Q);

3 – залежність зміни коефіцієнта корисної діїнасоса відподачі (крива h-Q) при постійній частоті обертання вала насоса.

Комплексна паспортна характеристика ЕВН визначається шляхом випробувань насоса у заводських умовах на воді. При роботі насоса у свердловині його характеристика як правило міняється, так як властивості продукції свердловини є відмінними від властивостей води.

Рисунок 6.1–Комплексна характеристика ЕВН

 

В'язкість рідини, що перекачується, суттєво впливає на втрати енергії в насосі. Для розрахунку параметрів насоса, що працює на рідинах різної в'язкості розроблені номограми, які дозволяють визначати коефіцієнти подачі K_Q, напору К_Н i коефіцієнта корисної дії К_η . Метод перерахунку водяної характеристики заглибних відцентрових насосів на рідину іншої в'язкості базується на числі Рейнольдса Re, що визначається іззалежності:

Re = v · (6.1)

де Q_в.опт – подача насоса при роботі на воді в оптимальному режимі;

n – частота обертання вала насоса;

ν – кінематична в'язкість рідини, що перекачується насосом.

Параметри відцентрового насоса при роботі на в'язкій рідині визначаються за характеристикою роботи насоса на воді i за номограмою, наведеною на рисунку 6.2, таким чином:

1) за водяною характеристикою насоса для оптимального режиму визначають подачу Q_в.опт i число обертів n за хвилину;

2) отримане значення Q_в.опт відкладається на шкалі подач номограми i з отриманої точки проводиться вертикальна лінія вверх до зустрічі з лінією n, що відповідає числу обертів насоса;

3) від точки перетину лінії Q_в.опт з лінією n проводять горизонтальну лінію до зустрічі з лінією, яка відповідає середньому значенню кінематичної в'язкості рідини, що подається насосом;

4) проводять вертикальну пряму через точку перетину горизонтальної прямої і лінії ν;

5) в місцях перетину даної вертикальної прямої з кривими K_Q, K_Н i К_η , визначають значення перевідних коефіцієнтів для визначення подачі напору i ККД насоса при його роботі на рідині відповідно до в'язкості за формулами

Q_{v опт} = K_Q · Q _в.опт; (6.2)

Н_v = К_Н·Нв _; (6.3)

Η η _v = К_η · η _в, (6.4)

де Q_в.опт, Н_в, η _в – відповідні значення параметрів роботи насоса при перекачуванні води;

K_Q, К_η , К_Н – перевідні коефіцієнти, визначені за номограмою.

Q_v.отп - в оптимальному режимі роботи насоса на в'язкій рідині.

Формула (6.2) дозволяє визначити по К_Q i Q_в.опт значення Q_v.отп в оптимальному режимі роботи насоса на в'язкій рідині.

Для визначення параметрів H_{v опт} i η _{v опт} роботи насоса на в'язкій рідині в оптимальному режимі слід у формули (6.3) i (6.4) підставити значення H_в i η _в отримані для оптимального режиму за характеристикою роботи насоса на воді. Для визначення напору H_v i ККД насоса при роботі на в'язкій рідині з подачами 0, 4Q_опт, 0, 6Q_опт, 0, 8Q_опт, 1, 2Q_опт i l, 4Q_опт необхідно в формули (6.3) i (6.4) підставити значення Н_в i η _в, взяті для Q_в=0, 4Q_в.опт, Q_в=0, 6Q_в.опт, Q_в=0, 8Q_в.опт,, Q_в=1, 2Q_в.опт i Q_в=1, 4Q_в.опт по характеристиці роботи насоса на воді. Як коефіцієнт К_η у формулу (6.4) у всіх випадках підставляти одне i те ж значення, яке відповідає точці перетину знайденої вертикальної прямої з кривою К_η незалежно від режиму роботи насоса. Як коефіцієнт К_Н у формулу (6.3) підставляти значення, знайдені за точками перетину вертикальної прямої з кривими К_Н для відповідних подач.

Знайдені значення H_ν i η _v для різних Q_v дозволяють побудувати в інтервалі подач 0, 4 < Q/Q_опт > 1, 4 криві Q-H i Q-η, що визначають роботу насоса на в'язкій рідині. Крива Q-N залежності потужності на валунасоса від подачі при роботі насоса на рідині заданої в'язкості може бути визначена за

Рисунок 6.2–Коефіцієнти перерахунку характеристики відцентрових насосів з води на рідину іншої в'язкості

значеннями N_ν , що знайдені для прийнятих режимів роботи насоса за формулою

 

N_v = Q_v H_v γ _v /102 η _v, кВт, (6.5)

 

де γ _v –питома вага в’язкої рідини, кг/м³;

Q_v – подача насоса при роботі на в'язкій рідині, м³/с;

H_v – напір насоса в’язкої рідини, м вод. ст.

 

Для регулювання параметрів заглибних відцентрових насосів існують такі способи: дроселювання, зміна частоти обертання вала насоса, зменшення кількості ступеней у насосному агрегаті та інші. Найбільш ефективним способом є регулювання параметрів за допомогою зміни частоти обертання вала насоса. При цьому фактично не зменшується ККД.

Зміна частоти обертання вала насоса призводить до зміни його параметрів згідно з такими залежностями:

 

Q_n/Q=n_n/n; H_n/H=(n_n/n)²; N_n/N=(n_n/n)³ , (6.6)

 

де n_n – паспортна частота обертання вала насоса;

n – змінена частота обертання вала насоса;

Q_n, H_n, N_n – відповідно подача, напір насоса i потужність електродвигуна при паспортній частоті обертання вала насоса;

Q, Н, N – відповідно подача, напір насоса i потужність електродвигуна при зміненій частоті обертання вала насоса.

 

6.4 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

6.4.1 Підготувати установку до запуску. Для цього необхідно переконатись, що система наповнена водою, відкрита засувка на всмоктувальній i частково відкрита засувка на нагнітальній лініях.

6.4.2 Запустити насос.

6.4.3 Плавно відкриваючи засувку на нагнітальній лініївивести насос на робочий режим. При зміні режиму роботи, що визначається за показами манометра потрібно, щоб насос працював 1-2 хвилини, після чого записати покази приладів (манометрів, амперметра, вольтметра або ватметра).

6.4.4 Користуючись секундоміром, визначити час надходження однакової кількості води в мірний бак на встановленому режимі роботи насоса.

6.4.5 Визначити за різницею показів манометрів на нагнітальній i всмоктувальній лініях тиск, що розвиває насос. Для зняття комплексної характеристики необхідно провести заміри на 8-10 режимах.

6.4.6 Зупинити насос.

6.4.7 Всі дані, отримані під час випробувань ЕВН, занести в таблицю 6.1.

Таблиця 6.1 – Результати випробувань

 

Nк, кВт	Рвх, Па	Рвих, Па	Рн, Па	Vм, м3	t, с	Nк, кВт	Nуст, кВт	Nсп, кВт	η уст	η н

 

6.5 ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИПРОБУВАНЬ

6.5.1 Тиск, що розриває насос, знаходять як різницю між тиском на виході Р_вих і на вході Р_вх ЕВН.

Р_н = Р_вих - Р_вх; Р_{вих, вх} = m Р'_вих, _вх,

де Р'_{вих, вх} – покази манометрів в поділках;

m – ціна поділок манометрів, що визначається з врахуванням переводу кгс/см² в МПа, 1 кгс/см²=0, 981 · 10⁵ Па (1 кгс/см² = 10⁵ Па).

6.5.2 Подачу визначають за формулою

О_в = V_м /t, м³/c,

де V_м – об'єм рідини у мірній ємності, м³;

t – час, який витрачається на заповнення певного об'єму, с.

6.5.3 Визначення потужностей.

Корисну потужність визначають за формулою

N_к=К_ww_o або N_уст=І_оU_о, кВт

де w_o, І_o, U_o – покази відповідно ватметра, амперметра та вольтметра,

К_w – перевідний коефіцієнт._.

Потужність, що споживається насосом визначається за формулою:

N_сп = η _нN_уст,

де η _н – коефіцієнт корисної дії насоса.

6.5.4 Визначення коефіцієнта корисної дії.

ККД установки визначають, як відношення корисної до споживаної потужності установки

η _уст=N_к/N_{уст ,}

ККД насоса

η _н = η _уст/η _ЕД,

де η _ЕД – ККД електродвигуна. Приймається рівним 0, 84.

 

Обробку результатів випробувань проводити вручну i за допомогою ЕОМ.

6.5.5 За результатами, отриманими під час випробувань i обчислень, будують комплексну характеристику насосної установки.

6.5.6 За методикою, описаною в загальних відомостях даних методичних вказівок проводять перерахунок характеристик насоса з води на в'язку рідину даної в'язкості згідно з варіантом.

6.5.7 Будують графічні залежності насоса при зміненій частоті обертання вала насоса згідно з варіантом (див.табл. 6.2).

 

Таблиця 6.2– Значення кінематичних в'язкостей i частоти обертання вала насоса

Варіант
Кінематична в’язкість, см2/с	0, 03	0, 04	0, 05	0, 06	0, 08	0, 09	0, 10	0, 18
Частота обертання вала насоса, хв-1
Bapiaнт
Кімематича в’язкість, см2/с	0, 20	0, 30	0, 40	0, 50	0, 60	0, 80	0, 90	1, 00
Частота обертання вала насоса, хв-1

 

6.10 РЕКОМЕНДОВАНІ ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

6.10.1 Нефтепромысловое оборудование: Справочник / Под ред. Е.И. Бухаленко. – М.: Недра, 1990.

6.10.2 Бухаленко Е.И., Абдулаев Ю.Г. Монтаж, обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования. – М.: Недра, 1985.

6.10.3 Установки погружных центробежных насосов. Каталог – ЦИНТИХИМнефтемаш, 1990.

6.10.4 Установки погружных центробежных насосов УЭЦН. Руководство по эксплуатации. 1984.

6.10.5 Ивановский В.Н., Дарищев В.И., Сабиров А.А., Каштанов В.С., Пекин С.С. Оборудование для добычи нефти и газа: В 2 ч. – М: ГПУ Изд-во “Нефть и газ” РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002. – Ч. 1.

6.10.6 оЧичеров Л.Г. Нефтепромысловые машины и механизмы. - М.: Недра, 1983.