Пересчет характеристик насосных агрегатов с учетом вязкости нефти

6.2.2.1 При перекачке нефти и нефтепродуктов, имеющих повышенную вязкость, характеристики насосов, полученные на воде, изменяются: уменьшается к.п.д., падает подача и напор насосов. Учет влияния вязкости производится при помощи поправочных коэффициентов к характеристикам насосов. Порядок расчета влияния вязкости нефти (нефтепродуктов) на характеристики насоса, полученные при испытаниях на воде приведен в ГОСТ 6134.

6.2.2.2 Следующие равенства используют для определения показателей насоса при перекачивании вязкой жидкости, когда известны показатели, полученные на воде:

, (6.24)

, (6.25)

, (6.26)

где: Q_н, Q_в – подача насоса на нефти и воде соответственно, м³/c;

H_н, H_в – напор насоса на нефти и воде соответственно, м;

η_н, η_в – к.п.д. насоса на нефти и воде соответственно;

K_Q, K_H, K_η – поправочные коэффициенты к подаче, напору и к.п.д. насоса соответственно.

6.2.2.3 Коэффициенты K_Q, K_H, K_η определяют по номограмме, приведенной на рисунке 6.4, в зависимости от числа Рейнольдса на оптимальном режиме работы насоса.

Число Рейнольдса определяют по формуле:

, (6.27)

где: Q_в – подача насоса на воде в зоне максимального к.п.д., м³/c;

D_экв – эквивалентный диаметр рабочего колеса, м;

n_н – кинематическая вязкость перекачиваемой жидкости, м²/c.

6.2.2.4 Эквивалентный диаметр рабочего колеса насоса определяют по формуле:

, (6.28)

где: D₂ – наружный диаметр рабочего колеса, м;

b₂ – ширина лопасти рабочего колеса на выходе, м;

k – коэффициент стеснения сечения потока лопастями.

6.2.2.5 Входящий в формулу (6.25) коэффициент k определяют по формуле:

, (6.29)

где: σ – толщина лопасти в окружном направлении на наружном диаметре, м;

Z – количество лопастей.

6.2.2.6 В случае отсутствия данных для расчета по формуле (6.29) приближенно можно считать коэффициент k ≈ 0,9.

 

Kη

KH

Kη

Рисунок 6.4 - Поправочные коэффициенты к подаче, напору, к.п.д. насосов при учете вязкости

 

6.2.2.7 Здесь и далее для пересчета значения потребляемой насосом мощности необходимо пользоваться стандартной формулой, в которую подставляются пересчитанные значения подачи, напора и к.п.д. насоса:

. (6.30)

Пример расчета

Для насоса НМ10000-210 произвести пересчет на вязкую нефть параметров рабочей точки с известных значений, полученных на воде.

Исходные данные

Насос НМ10000-210 с ротором Q = Q_ном

Подача на воде: Q = 10350 м³/ч = 2,88 м³/с

Напор на воде: H = 187 м

К.п.д. насоса на воде: η = 0,88

Плотность нефти: ρ =850 кг/м³

Кинематическая вязкость нефти: n = 2,5·10^-5 м²/с

Наружный диаметр рабочего колеса: D₂ = 0,480 м

Ширина лопасти рабочего колеса на выходе: b₂ = 0,058 м

Толщина лопасти в окружном направлении: σ = 0,007 м

Количество лопастей: Z = 7

Расчет

1) Коэффициент стеснения сечения потока лопастями насоса согласно формуле (6.29) составляет:

2) Эквивалентный диаметр рабочего колеса насоса согласно формуле (6.28) составляет:

3) Число Рейнольдса согласно формуле (6.24) составляет:

4) По номограмме (см. рисунок 6.4) для рассчитанного числа Рейнольдса определяются поправочные коэффициенты к напору, подаче и к.п.д:

, , .

5) По формулам (6.24) - (6.26) определяются значения напора, подачи и к.п.д. насоса при перекачке нефти с заданными свойствами:

,

,

.

 

6) По формуле (6.30) определяется значение потребляемой насосом мощности при перекачке нефти с заданными свойствами: