2.5. Пуск насосного агрегата

Рассмотрим операции по пуску НСА при неработающей станции. При этом предполагается, что удаление из насоса воздуха и заполнение насоса нефтью уже проведено. Далее проводят предпусковые операции, которые заключаются в следующем:

1. проверка исправности и пуск системы смазки. Выполняют: проверка уровня масла в маслобаках; осмотр всех элементов маслосистемы с выявлением возможных внешних дефектов и утечек масла; проверка настройки электроконтактных манометров по минимально допустимому давлению масла на выходе маслонасосов; открытие задвижек на входе и выходе маслонасосов. Также выполняется проверка открытого состояния всех задвижек на пути движения масла от маслонасосов до задвижек на выходе маслоохладителей включительно; пуск маслонасосов; проверка давления развиваемого маслонасосами; проверка наличия утечек в элементах маслосистемы.

2. включение вентиляции. Различают:

• приточно-вытяжная вентиляция

• подпорная вентиляция

• беспромвальная вентиляция.

3. подготовка насоса (открытие задвижек на входе и выходе насоса, выполняют со щита в операторной или по месту расположения задвижки; открытие задвижки на маслопроводе насосного агрегата.)

4. проверка готовности электросиловой системы.

5. проверка включения электропитания щитов операторной.

6. проверка на агрегатном и станционном щитах блинкеров и световой индикации на отсутствие в системах НСА и НС неисправностей.

7. проверка установления неисправностей, выявленных до остановки либо в момент остановки НСА.

После проведения таких операций, переходят непосредственно к пуску агрегата:

1. выбор режима работы НСА с помощью ключа выбора режима на агрегатном щите;

2. пуск агрегата нажатием кнопки «ПУСК» на агрегатном щите в операторной;

3. проверка блинкеров и световой индикации на агрегатном и станционном щитах на отсутствие неисправностей.

Далее производят контроль за выходом агрегата на рабочий режим:

1. в операторной насосной станции (проверить наличие тока в обмотках статора электродвигателя, проверить наличие давления на выходе насоса и величину вибрации агрегата);

в насосном зале и зале электродвигателей (проверить давление масла в подшипниках, проверить наличие давления на выходе насоса, проверить отсутствие течи в маслопроводах, разъемных соединениях насоса и обвязывающих его трубопроводах.)

Глава 3. Расчетная часть Допустимый кавитационный запас насоса.

Всасывающая способность центробежных насосов магист­ральных нефтепроводов ограничивается кавитацией.

Условием надежной эксплуатации насосных агрегатов явля­ется отсутствие кавитации на различных режимах его работы. С этой целью нормальные условия работы насосного оборудования обеспечиваются созданием на входе в насос избытка удельной энергии жидкости над давлением насыщенных ее паров.

Явление кавитации заключается в образовании в жидкости парогазовых пузырьков в тех участках потока, где местное давление понижалось, достигает критического значения.

Процесс кавитации аналогичен кипению жидкости, поэтому в качестве критического давления, при котором возникает кавитация, обычно принимают давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости при данной температуре. Падение давления ниже давления, соответствующего температуре паро­образования, приводит к различной степени перегрева жид­кости в зависимости от ее температуры и физических свойств. Перегрев высвобождает необходимое для парообразования тепло.

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_{вх min}=1580 м на входе в насос при которых не будет возникать кавитации.