Расчет коэффициента полезного действия насосного агрегата

После того как произвели комплекс мероприятий по техническому обслуживанию и среднему ремонту, возникает необходимость в расчете коэффициента полезного действия (КПД), так как она является одной из очень важных характеристик магистрального насоса и от него зависит отдача и эффективность работы насосного агрегата

Исходные данные
Диаметр ротора, (мм)
Р всаса, (кг с /см²)	9,8
Р выкида, (кг с /см²)	30,1
Производительность, (м³/час)	7407,0
Ток нагрузки электродвигателя, (А)	340,0
Напряжение на данной секции шин, (В)	10000,0
Коэффициент мощности cosφ	0,97
Плотность нефти, (т/м3)	0,866
Производительность, (т/час)
Производительность, Q (м³/сек)	2,058
КПД электродвигателя	0,977
Расчет
Определение мощности
N=√3UI cosφ = = 5712,1 (Вт)	5712,1
Зафиксированное дифференциальное давление развиваемое насосным агрегатом
Р(раб)=Р выкида - Р всаса = 30,1 – 9,8 = 20,3 (кг /см²)	20,3
Определение расчетного значения КПД
КПД=Q×Р(раб)×10000\102×NхКПДэл.дв.	0,734

 

Зависимость КПД от производительности магистрального насоса

Таблица 3.1

Q (м\куб.\час) паспортное	КПД МНА паспортное D=495\515мм	КПД МНА паспортное D=495\515мм	Q (м\куб.\час) экспериментальноеD=495мм	КПД МНА экспериментальное D=495мм
	0,4	0,32	7407,0	0,734
	0,46	0,38
	0,515	0,44
	0,575	0,51
	0,635	0,58
	0,685	0,64
	0,72	0,69
	0,75	0,73
Продолжение таблицы 3.1
	0,78	0,76
	0,805	0,79
	0,83	0,82
	0,85	0,839
	0,865	0,854
	0,875	0,865
	0,885	0,875
	0,89	0,88
	0,89	0,885
	0,885	0,885
	0,88	0,8775
	0,87	0,875
	0,865	0,87

 

 

 

Глава IV Специальный вопрос

В качестве специального вопроса была выбрана тема по подшипникам скольжения. Подшипники скольжения служат опорами для валов и вращающихся осей. Они воспринимают радиальные и осевые нагрузки, приложенные к валу, и сохраняют заданное положение оси вала. Во избежание снижения коэффициента полезного действия (КПД) механизма, потери в подшипниках должны быть минимальными. От качества подшипников в значительной степени зависит работоспособность и долговечность магистральных насосов. SKF является международной промышленной группой по производству самых различных подшипников (качения, скольжения, радиальных, игольчатых). Сибкомплектсервис является производственно – коммерческой структурой фирмы SKF.

Каждое изделие имеет сертификат соответствия Госстандарта России, ряд изделий защищены Евразийскими и Российскими патентами. Использование наукоемких технологий позволяет предприятию производить и поставлять надежную и высокоэффективную продукцию, оцененную многими предприятиями нефтяной и газовой промышленности России и СНГ.

Новейшей эксклюзивной разработкой фирмы SKF является изготовление подшипников из керамики. Керамические материалы прочны и износостойки, обладают электроизоляционными свойствами и химически нейтральны в агрессивной среде. Компания SKF в настоящее время поставляет три типа подшипников, содержащих керамические материалы. В цельнокерамических подшипниках вкладыш и тела качения сделаны из нитрида кремния. Подшипники легко вращаются и имеют преимущества высокой скорости вращения и очень малого веса. Помимо химической устойчивости цельнокерамические подшипники не намагничиваются, устойчивы к температурам до 1000 С⁰ и отлично работают в условиях влажной среды. Эти подшипники весьма неприхотливы в отношении смазки и допускают принудительную

 

 

смазку любым рабочим веществом – будь то бензин, масло, кислота или даже йогурт. Цельнокерамические подшипники обеспечивают прочную, износостойкую конструкцию, обладающую электроизоляционными свойствами. Эти подшипники работают на очень высоких скоростях; частота вращения может быть увеличена вдвое, а пластичная смазка способна служить втрое дольше. По сравнению с традиционными стальными подшипниками, срок службы гибридных подшипников может быть увеличен в 10 раз. подшипники также имеют высокую сопротивляемость к износу с меньшими скоростными качествами. Цельнокерамические подшипники способны работать в условиях крайней загрязненности. Прежде всего эти подшипники предназначены для нагрузок с постоянным направлением и практически не требуют технического обслуживания. Металлокерамические вкладыши изготавливают прессованием при высоких температурах порошков бронзы или железа с добавлением графита, меди, олова или свинца. Большим преимуществом таких вкладышей является высокая пористость. Поры занимают до 20 – 30 % объема вкладыша и используются как маслопроводящие каналы[6]. Цельнокерамический подшипник, пропитанный маслом, может в течении длительного времени работать без подвода масла. Иногда расход масла при этом уменьшается до 10 раз.[5]

Произведем расчет подшипника скольжения с жидкостным трением.

Радиальная нагрузка на подшипник Fr = 10000 Н; диаметр d = 100 мм; l = 80 мм; количество оборотов n = 300 мин^-1 (3000 об/мин) [2].

Расчет

Определим безразмерный коэффициент нагруженности подшипника по формуле 4.1

С_F = l/d 4.1

С_F = 80/100 = 0,80

Найдем окружную скорость подшипника по формуле 4.2

v = πdn/60 4.2

v = 3,14 × 0,1 × 3000/ 60 = 15,24 м/с

Определим условно среднее давление подшипника скольжения по формуле 4.3

Р = Fr/dl 4.3

P = 10000/ 100 × 80 = 1,25 МПа

Определим по произведению давления на скорость

Р× v = 1,25 × 15,24 = 19,05 МПа · м/с

Найдем относительный зазор по формуле 4.4

Ψ = 0,8 × 10^-3 × υ^0,25 4.4

Ψ = 0,8 × 10^-3 × 15,24^0,25 = 0,00158

при этом зазор S = ψ × d = 0,00158 × 100 = 0,158 мм.

Величина относительного зазора ψ существенно влияет на нагрузочную способность подшипника.

Назначаем масло индустриальное турбинное 30 и средней температурой = 60С⁰ с кинематической вязкостью μ = 0,014 Па × с = 0,014×10^-6 МПа ×с

Подсчитываем безразмерный коэффициент нагруженности подшипника по формуле 4.5

С_F = р Ψ² / μώ 4.5

Где ώ угловая скорость с^-1 = πn/30 = 3,14 ×3000/30 = 314 с^-1

С_F = 1,25 × 0,00158² /0,014 ×10^-6 × 314 = 0,81

Подсчитаем толщину масляного слоя по формуле 4.6

 

h_min = 0,5S (1 – x) 4.6

где х относительный эксцентрик = 0,6 [6]

h_min = 0,5 ×0,158 (1 – 0,6) = 0,03 мм

Подсчитаем критическое значение толщины масляного слоя, при которой нарушается режим жидкостного трения по формуле 4.7

h_кр = Rz1 + Rz2 4.7

где Rz1 и Rz2 шероховатости поверхностей по ГОСТ 2789-73 в пределах 6,3 – 0,2 мкм.

По формуле 4.7 принимаем для вала Rz1= 0,003 мм и для вкладыша Rz2 = 0,006 мм, находим h_кр

h_кр = 0,003 + 0,006 = 0,009 мм

Определим коэффициент запаса надежности подшипника по толщине масляного слоя по формуле 4.8

S_h = h_min/ h_кр≥ [S_h] 4.8

S_h = 0,03/0,009 = 3,33 ≥ S_h условие выполняется, тем самым можно сделать вывод о том, что коэффициент запаса надежности учитывает возможные отклонения расчетных условий от эксплуатационных (по точности изготовления, нагрузке, температурному режиму). Неточности приближенного расчета компенсируют увеличением коэффициента запаса, принятого по формуле 4.8, и выбором способа смазки на основе следующих опытных рекомендаций.

при ≤ 16 × 10³ достаточна кольцевая смазка без охлаждения подшипника;

при ≤ 16 – 32 × 10³ допустима кольцевая смазка, но при условии охлаждения корпуса или масла в корпусе;

при ≥ 32 × 10³ необходима циркуляционная смазка;

произведя расчет получим = = 66,5 × 10³, следовательно можно сделать вывод о том, что нам необходима циркуляционная смазка.[6]

 

Глава V Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды

5.1 Охрана труда, техника безопасности и пожарная безопасность

К работам по техническому обслуживанию и ремонту МНА допускаются работники не моложе 18 лет, прошедшие обучение и имеющие удостоверение по техники безопасности и электробезопасности.

Ремонтные работы на МНА относятся к работам повышенной опасности и проводятся с оформлением наряд-допуска в сооответствии с требования­ми инструкции по организации производства работ повышенной опас­ности.

С рабочими, занятыми на ремонтных работах, перед началом работ про­водится инструктаж по безопасным приемам и методам ведения работ под роспись в наряд-допуске. Инструктаж проводит ответственный за произ­водство работ. Все слесари, работающие с талью или кран-балкой должны пройти обучение по строповки и безопасному обслуживанию грузоподьемных механизмов, управляемых с пола.

Все технологические мероприятия выполняются оператором НПС или под его контролем.

Требования безопасности при выполнении подготовительных работ. Ответственный за подготовку совместно с соответствующими службами обязан-обесточить электро двигатель МНА и выполнить организационные меропри­ятия, обеспечивающие безопасность работ, согласно требований ПТЭ и ПТБ при эксплуатации електроустановок снять силовые предохранители, выкатить масляный выключатель в ре­монтное положение и отключить автоматы питания агрегатных задвижек вывесить на кнопках

 

 

местного и дистанционного управления агрега­том, задвижками запрещающие плакаты: "НЕ ВКЛЮЧАТЬ РАБОТАЮТ ЛЮ­ДИ", дополнительно проверить полное закрытие задвижек дожатием вручну сбросить давление с насоса, убедиться в герметичности задви­жек, вывесить на их штурвалы запрещающие плакаты, проверить наличие инструмента, материалов и приспособлений сделать запись в оперативном журнале "Вывода оборудования в ре­монт" ознакомить с наряд-допуском всех участвующих лиц, проверить правильность записи состава бригады и наличие их подписей;

После выполнения всех подготовительных мероприятий и получения разрешения ответственного за производство работ, ответственный за про­ведения работ производит ремонт насосного агрегата.

При ведении ремонтных работ необходимо строго соблюдать следующие правила и инструкции:

- к ремонтным работам разрешается приступать только после получе­ния надлежащим образом оформленного наряд-допуска;

- дополнительно проверяется наличие предупредительных и запрещаю­щих плакатов, отсутствие остаточного давления в насосе и маслосистеме;

- разборку фланцевых соединений трубопроводов следует начинать с ослабления нижних болтов для освобождения от остаточного продукта;

- при ремонтных работах использовать искробезопасный инстру­мент, допускается применения обычного инструмента густо смазанного кон­систентной смазкой;

- при необходимости применения ударного инструмента из обычного металла, пользоваться им только через прокладки из материала не дающего искрение (дерево, медь, бронза и т. д.);

- для снятия крышки насоса, ротора насоса, статора и ротора электро дви­гателей пользоваться кран-балкой, стропами, соответствующими требованиям "Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподьемных кранов". Категорически запрещается волочить стропы, другие металлические предме­ты по полу;

- запрещается находиться под подвешенными крышкой насоса и другим оборудованием для осмотра и других целей;

- при производстве огневых работ оформляется разрешение на огне­вые работы и строго соблюдаются требования безопасности при производс­тве этих работ;

- при опрессовке и пробном пуске насоса пребывание работников разрешается в стороне от разъемных соединений трубопроводов на безо­пасном расстоянии, осмотр производить только после сброса давления;

- съемные грузозахватные приспособления (стропы), используемые при ремонтных работах, должны обеспечивать надежный захват перемещаемого груза, должны иметь прочно прикрепленную бирку с указанием номера грузоподъемности, даты изготовления;

- в процессе эксплуатации стропы должны осматриваться через каж­дые 10 дней, редко используемые стропы должны осматриваться перед выда­чей их в работу, результаты осмотров должны записываться в журналы учета и осмотра стропов;

- применять стропы грузоподъемностью соответствующей поднимаемому грузу и длиной, чтобы угол между их ветвями не превышал 90 градусов;

- запрещается нахождение людей в том числе и лица, производящего зацепку груза, между поднимаемым грузом (крышкой насоса, ротором и т.д.) и стеной, корпусом насоса, щитами управления и другим оборудованием;

- при перемещении груза в горизонтальном направлении он должен быть поднят на 0. 5 м выше встречающихся на пути предметов;

- после окончания или перерыва в работе груз не должен оставаться в подвешенном состоянии;

- ЗАПРЕЩАЕТСЯ подтаскивать груз по полу зала при косом натяжении грузовых канатов,отрывать крышку насоса от корпуса кран-балкой;

- НЕ РАЗРЕШАЕТСЯ использовать стропы если:

-на них отсутствует бирка или клеймо; вес поднимаемого груза выше указанного на бирке;

- хранение смазочных материалов, ветоши допускается только в спе­циальных бочках с плотно закрывающимися крышками и не более суточной нормы и после окончания рабочего дня эти материалы выносятся в безо­пасное в пожарном отношении место;

- не допускается растекания и разбрызгивания горюче-смазочных ма­териалов;

содержать в исправном состоянии,следить за наличием и уметь пользоваться первичными средствами пожаротушения;

- ЗАПРЕЩАЕТСЯ сушить на батареях отопления одежду, обтирочный ма­териал и прочее;

- ЗАПРЕЩАЕТСЯ использовать первичные средства пожаротушения не по назначению;

- в случае пожара нажать кнопку "ПОЖАР",сообщить оператору НПС и действовать согласно плана ликвидации возможных аварий и оперативного плана пожаротушения;

- все рабочие и ИТР должны хорошо знать места расположения пер­вичных средств пожаротушения, нахождение ближайшего телефона или пожар­ного извещения и уметь ими пользоваться [8].

Охрана окружающей среды

При ремонте насосных агрегатов особое внимание следует обращать на исключение розлива нефти, строго выполняя все мероприятия указанные в наряде-допуске. Разбирать торцовые уплотнения разрешается только после сброса давления во внутренней полости насоса до атмосферного, а вскрывать крышку насоса - только после слива нефти из насоса по дре­нажным трубопроводам в емкость утечек нефти.В случае розлива нефти в насосном зале немедленно ликвидировать причину этого, а розлитую нефть быстро убрать в систему утечек, вытерев остатки ветошью. Грязная ветошь после уборки и примененная при ремонтных работах, должна быть убрана из насосного зала и утилизирована в специально отведенных для этого местах. Не допускаются после проведения ремонта утечки нефти и масла из агрегата и технологических трубопроводов. После окончания ремонтных работ рабочее место должно быть приб­рано от остатков смазочных материалов и других посторонних предме­тов, что отражается в акте приемки насосного агрегата из ре­монта. Категорически запрещается выбрасывать использованную ветошь в окружающую среду, после пролива нефти тщательно собрать ее [2].

 

 

Список литературы

1. Трубопроводный транспорт нефти / С.М. Вайншток, В.В. Новосёлов, А.Д. Прохоров, А.М. Шаммазов и др.; Под ред. С.М. Вайнштока: учеб. для вузов: в 2 т. – М.: ООО «Недра – Бизнесцентр», 2004. – Т. 2. – 621 с.

2. Проект производства работ/ В.Г. Чирсков, В.Л. Березин, Л.Г. Телегин и др. – М.: Недра, 1991. – 475 с.

3. Руководящий документ НК «Транснефть»/ Калинин В.В., Лисин Ю.В., Ярыгин В.Н., Пахомов С.А. ООО «Недра – Бизнесцентр», 2004. – 140 с

4. Эксплуатация магистральных нефтепроводов/ Ю. Д. Земенков, Г. В. Бахмат, С. М. Дудин, В. Н. Кривохижа и др.: «Вектор Бук», 2003. – 664с.

5. Журнал «Сибкомплектсервис»/ ООО «Энерпромашиностроение», 2006. – 22с.

6. Детали машин/ Иванов В. Н., Чернышевский Ю.П., Учебник для вузов. – 2 - е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 2003. – 487 с.

7. Бородавкин П.П., Берёзин В.Л. Сооружение насосных и компрессорных станций: Учебник для вузов. – 2 - е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1987. – 471 с.

8. СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство.

 

 

Содержание

Введение.....................................................................................................3

Глава I Общая часть …………………………………………………...5

1.1 Характеристика местности……………………………………...5

1.2 Природно-климатические условия……………………………..6

1.3 Технологическая схема ЛПДС «Уват»…………………………8

1.4 Техническая характеристика МНА……………………………10

1.5 Комплекс мероприятий выполняемых перед проведением подготовительных работ……………………………………………12

1.6 Подготовительные работы……………………………………..13

1.7 Описание технологии процесса по Т. О………………………14

Глава II Основная часть ……………………………………………....17

2.1 Выполнение всех видов работ по Т. О. НМ 10000 – 210 ……17

2.2 Типовой объем работ по Т. О. ……………………...………....18

2.3 Типовой объем работ при среднем ремонте………………….20

Глава III Расчетная часть ……………………………………………..25

3.1 Расчет вертикальных вынужденных колебаний……….……..25

3.2 Расчет КПД МНА…………………………………….………...26

Глава IV Cпециальный вопрос ………………………………………29

Глава V БЖД и охрана окружающей среды ………………….…….35

5.1 Охрана труда, Тб и ПБ…………………………………………35

5.2 Охрана окружающей среды……………………………………39

Список литературы …………………………………………………….40