4_i_5_laby_po_NGPO (1)

Уфимский государственный нефтяной технический университет
Кафедра нефтегазопромыслового оборудования


ОТЧЕТ ПРИНЯТ
Оценка ___________
Ст. преподаватель кафедры НГПО
_________________Т.А.Утемисов
(подпись и дата)



ОТЧЕТ
о лабораторной работе №4
на тему: «Насос-дозатор для подачи реагента в продукцию скважины»
по дисциплине «Нефтегазопромысловое оборудование»








Студент гр.ГГ-09-03 Нуртдинова А.Р.




Уфа 2013
Цель и задачи лабораторной работы
Цель работы - овладение методикой подбора режима работы насосов-дозаторов при подаче реагента в нефтеводогазовые или газовые потоки, а также изучение устройства и принципа работы насоса-дозатор НД -2,5 (10).
К задачам лабораторной работы относятся:
описание кинематических схем;
разборка и сборка насоса-дозатора НД -2,5 или НД - 10;
эскизирование основных деталей гидравлической части со снятием основных размеров, необходимых для расчета подачи насоса;
вычисление угла поворота регулировочной шайбы для получения необходимой подачи.
4.1 Технические характеристики насосов-дозаторов
В нефтяной промышленности применяются насосы-дозаторы типа НД, выпускаемые по ОСТ 26-06-2003-87, условные обозначения которых включают следующие данные:
НДР 2,5/400 К(Д) 13А(В);
НД 1,0 Р 10/100 К(Д) 13А(В);
НД 1,0 Р 16/63 К(Д) 13А(В);
НД 1,0 Р 25/40 К(Д) 13 А(В);
НД 0,5 Э 63/16 К(Д)13А(В);
НД 0,5 Р 100/10 К(Д) 13А(В).
Здесь НДР - насрс-дозатор с регулированием подачи вручную; Э -дистанционное управление насосом при помощи электропривода; 0,5 или 1,0 - категория точности дозирования в %, которая записывается после букв "НД"; К и Д - индексы, характеризующие материал основных деталей проточной части: К - сталь 12X18Н9Т, Д - сталь 20X13; 1 - индекс, означающий отсутствие рубашки обогрева или охлаждения; 3 - индекс, характеризующий отсутствие подвода охлаждающей, проточной или затворной жидкости к уплотнительному узлу поточной части; А и В - категории исполнения электродвигателя в обычном или взрывозащитном варианте.
4.2 Технологическая схема и оборудование блока реагентов
Блоки реагентов БР-2,5М и БР-10 предназначены для приготовления и дозированного ввода деэмульгаторов и ингибиторов коррозии в трубопровод. Оба блока по принципиальной схеме не отличаются друг от друга. Технологическая схема блока реагентов приведена на рисунке 4.1. Блоки БР-2,5М и БР-10 представляют собой сборочные узлы с комплектующими изделиями трубопроводной обвязки, смонтированные на раме. Блок содержит емкость для подготовки и хранения химического реагента объемом V=l м3, внутренняя полость которой связана с атмосферой через канал воздушника, снабженного огневым предохранителем. Она разделяет блок на два отсека - технологический и отсек щитка контроля и автоматики. В технологическом отсеке смонтирован шестеренный насос НШМ5-25-4/4, поддерживающий необходимый уровень химреагента в емкости. Технологическая схема предусматривает непрерывное дозирование реагента по схеме «емкость-насос-емкость» для предотвращения загустевания реагента за счет перемешивания нагретой и холодной частей. Для подачи химреагента в технологические трубопроводы имеются три насоса-дозатора типа НД1,0 2,5/40 Д13В (Q=2,5 л/ч, Р=4 МПа).
Емкость технологическая снабжена электронагревателем для подогрева реагента, двумя датчиками предельного уровня ДПУ-1М6 и трубопроводной обвязкой. Для визуального контроля уровня жидкости установлен указатель уровня кранового типа.
Кроме технологического электронагревателя, для обогрева каждого отсека с целью обеспечения нормальной работы приборов местной автоматики установлен взрывозащищенный электронагреватель. Вентилятор осуществляет вытяжную вентиляцию технологического отсека.

Рисунок 4.1 - Технологическая схема блока реагентов
Насосы-дозаторы серии НД являются одноплунжерными горизонтальными насосами простого действия с подачей, регулируемой вручную при остановленном электродвигателе.
Насосы-дозаторы предназначаются для объемного напорного дозирования нейтральных и агрессивных жидкостей, эмульсий и суспензий с концентрацией неабразивной твердой фазы до 10 % по весу, с кинематической вязкостью до 1500 сСт, при температуре до +200 °С в технологических процессах химической, нефтяной, газовой, теплоэнергетической, пищевой и других отраслей народного хозяйства. Область применения насосов-дозаторов определяется стойкостью материала проточной части насоса (стали Х18Н9Т), а также стойкостью материала уплотнительных устройств по отношению к действию перекачиваемой жидкости. Температура дозируемых насосами жидкостей при заводских резиновых уплотнениях не должна превышать +80 °С, при уплотнениях из фторопласта +200 °С. При использовании уплотнений из фторопласта давление нагнетания не должно превышать 10 МПа.
4.3 Устройство насоса-дозатора серии НД
Насос-дозатор серии НД является самостоятельным агрегатом, требующим подключения клемм электродвигателя к электросети трехфазного тока через магнитный пускатель и кнопку управления и состоящим из редуктора, гидравлической части и электродвигателя.
Кинематическая схема насоса-дозатора типа НД без эксцентриковой шайбы и с шайбой-регулятором, демонстрирующая принцип регулирования длины хода плунжера, приведена на рисунке 4.2.

а) без шайбы - регулятора;
б) с шайбой - регулятором
Рисунок 4.2 - Кинематическая схема насоса-дозатора типа НД
4.4 Гидравлическая часть насоса
Гидравлическая часть насоса (рисунок 4.3) состоит из гидроцилиндра, смонтированного в горизонтальном положении на корпусе червячного редуктора с помощью кронштейна. В гидроцилиндре расположены плунжер 1, всасывающий 2 и нагнетательный 3 шариковые клапаны и уплотнительное устройство 4.
Уплотнительное устройство состоит из комплекта фторопластовых или резиновых манжет шевронного типа 5 и имеет специальное кольцо (фонарь), предназначенное для подвода 6 и отвода 7 промывочной жидкости или жидкости гидравлического затвора. Возможна установка манжет, выполненных из других материалов. Назначением промывки является предупреждение преждевременного износа плунжера и уплотнения при использовании насоса для дозирования эмульсий, суспензий и растворов, склонных к выделению солей и кристаллизации. Гидравлический затвор предотвращает просачивание паров перекачиваемой жидкости через уплотнение в рабочее помещение.
Для промывки и для гидравлического затвора в большинстве случаев применяется вода, однако выбор и способ подвода промывочной или затворной жидкости определяется видом перекачиваемой среды. Всасывающий и нагнетательный трубопроводы 8 присоединяются сваркой к ниппелям насоса, которые крепятся к корпусу клапана с помощью накидной гайки или фланца. Уплотнение штока манжетами осуществляется при ввинчивании нажимной гайки 9 в корпус гидроцилиндра.
Принцип работы гидравлической части насоса-дозатора ничем не отличается от других плунжерных насосов.

Рисунок 4.3 - Гидравлическая часть насоса НД
4.5 Приводная часть насоса
Привод насоса-дозатора состоит их асинхронного электродвигателя переменного тока во взрывобезопасном или обычном исполнении и червячного редуктора (рисунок 4.4). Электродвигатель снабжен магнитным пускателем, тепловой защитой и кнопкой управления.
Червячный редуктор включает червяк 1, выполненный как одно целое с валом и расположенный вертикально в роликовых подшипниках. Верхний конец вала червяка центрирован фланцем 2 относительно вала электродвигателя, с которым соединяется через упругую муфту 3. Электродвигатель монтируется на фланце корпуса редуктора 4.
Червячное колесо 5 закреплено на валу, имеющем эксцентриковую шейку 6, на которую надет эксцентрик 7. Изменяя положение эксцентрика относительно эксцентриковой шейки вала, можно менять эксцентриситет от максимума до нуля.
Эксцентрик 7 вместе с шатуном 8 преобразовывают вращательное движение вала червячного колеса в возвратно-поступательное движение ползуна 9, с которым при помощи резьбы соединен плунжер. Меняя эксцентриситет, получаем различную длину хода плунжера и соответствующую подачу.

Рисунок 4.4 - Общий вид приводной части насоса - дозатора НД

Эксцентриковый узел более детально представлен на рисунке 4.5, где кроме шатуна 1, эксцентриковой шейки вала 2 показаны регулировочное кольцо 3 и вкладыш из бронзы 4. Общую длину кривошипа, т.е. эксцентрицитета образуют величины е и Е, которые обеспечивают и подачу насоса.
- шатун;
-эксцентриковая шейка вала; 3 -регулировочное кольцо; 4 - бронзовый вкладыш
Рисунок 4.5 - Эксцентрики насоса-дозатора
4.6 Установка длины хода плунжера по требуемой подаче
Для установки требуемой по условиям работы подачи насоса необходимо произвести правильную установку длины хода плунжера. Это производится на основании регулировочной характеристики насоса, прилагаемой вместе с паспортом. Регулировочная характеристика представляет собой зависимость подачи насоса от длины хода плунжера и имеет специфический характер в зависимости от давления нагнетания, давления всасывания, длины и сечения всасывающего и нагнетательного трубопроводов, физических свойств перекачиваемой среды и ряда других факторов.
Прилагаемая к паспорту регулировочная характеристика действительна при условии работы насоса с параметрами, указанными в характеристике и на средах, имеющих аналогичные или близкие с водой физические свойства.
При отличающихся параметрах, а также для более точной установки требуемой подачи в производственных условиях необходимо определить дополнительную регулировочную характеристику.
Регулировка длины хода плунжера производится следующим образом: ослабив гайку на конце вала, которая на чертеже не показана (см. рисунок 4.4), при помощи стержня необходимо повернуть регулировочное кольцо 3 относительно вала 2, удерживая вал от вращения при помощи ключа. Установив риску регулировочного кольца напротив соответствующего деления шкалы, необходимо затянуть ослабленную гайку.
Построение этой регулировочной характеристики производится следующим образом. По шкале насоса в рабочем диапазоне регулирования последовательно устанавливаются значения длины хода плунжера (от S min до S max) через равные промежутки (минимально 4-5 значений) и с помощью мерного бачка и прибора отсчета времени замеряется несколько (8-10) раз соответствующая установленной длине хода плунжера подача, затем вычисляется ее среднее значение. По вычисленным средним значениям подач составляется таблица и строится уточненная регулировочная характеристика, по которой в дальнейшем устанавливается нужная подача насоса.
4.7 Определение длины хода плунжера расчетным путем
Теоретическая подача насоса
Q =
·d2/4*Sn
где d - диаметр плунжера насоса;
S - длина хода плунжера;
п - частота хода плунжера.
Длина хода плунжера зависит от эксцентриситетов (рисунок 4.5)
S = 2(e±E),
где е - эксцентриситет шейки вала, величина постоянная, определяется путем измерения на валу изучаемого насоса;
Е var - эксцентриситет, устанавливаемый путем поворота регулировочной шайбы на определенный угол
·.
Максимальное значение эксцентриситета соответствует углу
·=0. При повороте на некоторый угол
· эксцентриситет определяется по формуле
E = Emax* cos
·, (4.3)
где Emax - максимальный эксцентриситет, определяется измерением эксцентричной шайбы как O1 - O2 (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6 - Схема к расчету длины хода плунжера
Число ходов плунжера в минуту можно определить, если знать число оборотов двигателя и передаточное число редуктора.
При полном обороте червяка колесо повернется на угол, охватывающий число зубьев колеса, равное числу заходов червяка. Для полного оборота колеса необходимо zK/zЧ оборотов червяка, т.е.
i = n1/n2 = zK/zЧ

Вывод: Мы овладели методикой подбора режима работы насосов-дозаторов при подаче реагента в нефтеводогазовые или газовые потоки, а также изучили устройство и принцип работы насоса-дозатор НД -2,5 (10). Уфимский государственный нефтяной технический университет
Кафедра нефтегазопромыслового оборудования


ОТЧЕТ ПРИНЯТ
Оценка ___________
Ст. преподаватель кафедры НГПО
_________________Т.А.Утемисов
(подпись и дата)



ОТЧЕТ
о лабораторной работе №5
на тему: «Определение области применения центробежных насосов по форме лопастей рабочих колес»
по дисциплине «Нефтегазопромысловое оборудование»







Студент гр.ГГ-09-03 Нуртдинова А.Р.




Уфа 2013
5.1Цель и задача лабораторной работы
Цель работы - овладение методикой подбора центробежных насосов для конкретных условий работы на основе определения функциональных возможностей рабочих колес в зависимости от их конструкций.
Задача лабораторной работы заключается в изучении конструкций погружных и наземных центробежных насосов и в измерениях конструктивных параметров различных колес. Расчетная часть содержит вычисление подачи, напора насоса по конструктивным формам колес, затем - коэффициента быстроходности насоса, что дает основание определить область применения этого насоса.
Исходные данные
Рабочие колеса погружных и наземных центробежных насосов.
Геометрическая форма лопаток.
Входной угол.
Выходной угол.
Наружный диаметр лопаток.
Внутренний диаметр лопаток.
Частота вращения колеса.
Число проходных каналов.
5.3 Теория рабочих колес
В теории рабочих колес центробежного насоса рассматриваются окружные, относительные и абсолютные скорости на входе и выходе из рабочего колеса. Графически связь между этими скоростями выражается параллелограммами скоростей (рисунок 5.1).
Окружные скорости при входе и при выходе обуславливаются угловой скоростью вращения
·=
·n/30 рабочего колеса и радиусами окружности вращения r1=D1/2 и r2=D2/2 и определяются расчетным путем по формулам:
u1 =
·r1 = (
·D1n)/60
u2 =
·r2 = (
·D2n)/60
Относительные скорости непосредственно вычислить невозможно. Тем не менее есть определенная связь с другими параметрами рабочего колеса, что дает возможность найти их значения по экспериментальным данным. Тогда становится возможным рассчитать напор, подачу, следовательно, коэффициент быстроходности рабочего колеса.

Рисунок 5.1 - Схема к теории рабочего колеса

5.4 Определение напора рабочего колеса
Обычно в центробежных насосах жидкость входит во внутреннюю полость между лопастями рабочего колеса в радиальном направлении и при этом a1 = 90°, следовательно, cos 90° = 0. Поэтому напор, создаваемый рабочим колесом, определяется только с учетом выходных параметров, т.е.
Hm = (с2и2 cos а2)/g
Из формулы (5.3) видно, что для получения положительного напора необходимо, чтобы а2 < 90°, причем, чем меньше а2, тем больше напор. Однако надо иметь в виду, при этом уменьшается подача насоса. Исходя из условий необходимых технических параметров центробежного насоса, этот угол берется в пределах: а2 = от 8° до 15°, реже достигает 20° и уменьшается до 6°.
Полученная формула для напора является теоретической. В действительности напор, создаваемый насосом, меньше
вследствие гидравлических сопротивлений внутри насоса, для преодоления которых расходуется часть напора;
вследствие неравномерного отклонения струи жидкости по расчетным траекториям.
Понижение напора по первой причине учитывается введением в формулу (5.3) гидравлического к.п.д.
·г; понижение напора по второй причине учитывается введением особого поправочного коэффициента k.
После этого расчетная формула для напора получает такой вид:
Hm = ((с2и2 cos а2)/g)
·гk
Данные о коэффициентах полезного действия в зависимости от подачи насосов приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - К.п.д. насосов в зависимости от производительности
КПД

Подача насоса, м3/сут


10
20
50
80
125
200
250
400

1 Объемный
0,90-1,00
0,90-1,00
0,90-1,00
0,90-1,00
0,90-1,00
0,90-1,00
0,90-1,00
0,90-1,00

2 Механический
0,98
0,98
0,98
0,98
0,98
0,98
0,98
0,98

3 Гидравлический
0,88-0,98
0,32-0,28
0,49-0,44
0,59-0,53
0,66-0,59
0,68-0,61
0,69-0,62
0,70-0,63

4 Общий
0,20
0,28
0,43
0,52
0,58
0,60
0,61
0,62


Величина k также зависит от конструкции насоса (от числа лопаток, отношения D2/D1, а также от угла наклона лопаток
·2) и может быть рассчитана по формуле
13 EMBED Equation.3 1415
где z число лопаток;

· = 0,8 - 1 для насосов с направляющим аппаратом и

· = 1 - 1,3 для насосов без направляющего аппарата.
Величину k можно брать из таблицы 5.2.
Таблица 5.2 - Значения поправочного коэффициента к
Насос с направляющим аппаратом
Насос без направляющего аппарата

D2:D1

·2=40

·2=30
Р2=10
D2:D1

·2=30

·2=20

·2=10

1,50
0,68
0,73
0,80
1,25
0,55
0,63
0,69

2,0
0,75
0,78
0,84
1,50
0,63
0,71
0,77

2,5
0,77
0,80
0,86
2,00
0,70
0,77
0,82

Величины, указанные в таблице 5.2, относятся к колесам с восемью лопатками. При меньшем числе лопаток размеры указанных величин соответственно уменьшаются, но не более как на 10%, при большем же числе лопаток соответственно несколько увеличиваются.
В современных насосах угол
·2 делают в пределах 1540°. Угол а2 обычно изменяется в более узких пределах. Так, для насосов с направляющим аппаратом его принимают от 6 до 9°, а для насосов без направляющего аппарата от 9 до 15°, причем а2 и
·2 находятся в некотором взаимном соответствии. Угол может быть замерен на колесе как угол наклона лопатки на внешней окружности D2. Определив угол
·2 можно брать соответствующие значения угла а2 из таблицы 5.3.
Таблица 5.3 - Значения а2, соотносящиеся со значениями
·2/
а2, град
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15


·2, град
36-
35-
33-
30-
28-
25-
23-
20-
20-
20-


33
30
29
25
23
го
18
16
15
15


Для ориентировочного представления о пределах величины коэффициента к в качестве примера возьмем два случая верхний и нижний пределы угла а2. При
·2 =36°, а2 = 6° вторая дробь в выражении k получается равной 0,88. Рассматривая насос с направляющим аппаратом при D2:D1 = 2, из таблицы 5.2 находим коэффициент kл = 0,75. Для второго случая при
·2 = 20°, а2 = 15°, вторая дробь в выражении k = 0,57. Оставляя отношение D2:D1 = 2 для насоса без направляющего аппарата из той же таблицы, находим k =0,71.
5.5 Определение подачи рабочего колеса
Подача рабочего колеса, следовательно, центробежного насоса можно определить, исходя из уравнения расхода жидкости
Q = F*v
Q =
·(
·D2*
·2 – z(S2/sin
·2)
·2)c2r,
где Fплощадь живого сечения (рисунок 5.2), которую в данном случае можно считать равной боковой цилиндрической поверхности внешнего диаметра рабочего колеса D2 с высотой b2,
b2 - ширина рабочего колеса у внешнего диаметра;
z -число лопаток;
l - длина сечения лопатки внешней окружностью колеса.
За скорость v следует брать скорость, которая будет направлена нормально к живому сечению. Таковой является радиальная составляющая абсолютной скорости у выхода из колеса с2.
c2r= c2sin a2.
Общий коэффициент полезного действия

· =
·г*
·об *
·мех,
где
·г - гидравлический к.п.д.;

·об - объемный к.п.д. (рисунок 5.3);

·мех -механический к.п.д.
Размеры, входящие в формулу (5.6), показаны на рисунке 5.2. Объемный к.п.д. в данном типе насоса обусловливается утечками жидкости через зазор между рабочими колесами и корпусом (рисунок 5.3).
Чтобы представить себе предельные величины подачи, вычислим его для двух значений верхнего и нижнего предела угла наклона лопаток
При
·2 =36° из таблицы 5.2 а2=6°, тогда

· = 1/(ctg a2+ctg
·2) = 0,09
При
·2=15° из таблицы 5.2 а2 =15°, тогда

· = 1/(ctg a2+ctg
·2) = 0,13
Для определения коэффициента следует измерить угол
·2 наклона лопаток по колесу и затем, пользуясь таблицей 5.2, брать значение угла а2.
Следует отметить, что найденная по формуле (5.6) Q будет приближенно соответствовать нормальной подаче центробежного насоса при данном напоре Н (или же противодавлении).

Рисунок 5.2 - Живое сечение на выходе жидкости из рабочего колеса


Рисунок 5.3 - Схема утечки через зазор
5.6 Определение коэффициента быстроходности
Удельной быстроходностью (коэффициентом быстроходности) насоса ns называется число оборотов такого одноступенчатого насоса, который, будучи данному насосу геометрически подобным, развивает полезную мощность N, равную 1 л. с. при напоре в 1 м. Удельная быстроходность определяется для одного колеса. Если колесо двойного всасывания, та вместо Q следует брать Q/2. Для насоса с односторонним всасыванием коэффициент быстроходности
ns = 3,65n13 QUOTE 1415
где п число оборотов насоса в минуту;
Q подача насосов в м/с (при максимальном к.п.д.);
Н развиваемый насосом напор в м.
Как видно из формулы (5.8), напор, создаваемый колесом, увеличивается с уменьшением удельной быстроходности, если подача насоса и число оборотов остаются неизменными. Следовательно, чем меньше удельная быстроходность, тем меньше требуемое количество ступеней насоса.
По величине удельной быстроходности колеса центробежных насосов разделяются на три отдельные группы (рисунок 5.4).




Рисунок 5.4 - Типы рабочих колес центробежного насоса с различной быстроходностью
ns = 40 + 80, D2/Do=2,l + 2,5 тихоходные центробежные насосы. Эти насосы создают высокий напор при сравнительно небольшой подаче.
ns =80 * 150, D2/D0 =1,8 - 2 нормальные центробежные насосы.
Пз =150+ 300, D2/D0 = 1,4 - 1,8 быстроходные центробежные насосы. Эти насосы при низких напорах создают большие подачи.
С увеличением ns уменьшается и отношение размеров рабочего колеса D2/D0 . Если значение ns, увеличиваясь, будет больше 300, то насос уже следует относить к типу диагонального (винтового) насоса. Для осевых насосов значение ns получается свыше 650. Поэтому осевые насосы применяют для получения большой производительности при незначительном давлении.
5.7 Последовательность проведения эксперимента
Визуально определить геометрическую форму лопаток:
а) прямые, плоские;
б) цилиндрические;
в) пространственные.
Построить эпюру скоростей.
Измерить углы кромок
·2 и a2
Рассчитать скорости (переносная, относительная и абсолютная).
Рассчитать теоретическую подачу и напор.
Рассчитать коэффициент быстроходности рабочего колеса.
Сделать вывод относительно области применения.
5.8 Обработка экспериментальных данных (на примере)
Геометрическая форма лопаток в данном случае прямая и плоская.
Эпюра скоростей.
Входной угол
·2 =30°.
a2=1,1...50 Выбираем а2=4°.
Расчеты скоростей.





Таблица 5.4 - Расчетные данные
Название
параметра
Расчетные
формулы
Расчетные
значения

1 Окружная скорость на выходе из рабочего колеса, м/с
(2)
10,7

2 Напор, м
(4)
72

3 Коэффициент полезного действия
(8)
0,60

4 Радиальная составляющая абсолют-
(7)
5,4

ной скорости, м/с



5 Подача, м3/сут
(4)
32,4

6 Коэффициент быстроходности
(11)
42


Вывод: Мы овладели методикой подбора центробежных насосов для конкретных условий работы на основе определения функциональных возможностей рабочих колес в зависимости от их конструкций.


Рисунок 1Рисунок 4Рисунок 10Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 18048765
    Размер файла: 379 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий