История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
Топ:
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Оценка эффективности инструментов коммуникационной политики: Внешние коммуникации - обмен информацией между организацией и её внешней средой...
Интересное:
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Дисциплины:
2021-04-18 | 119 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Работа одной половинкой рабочего колеса целесообразна при подаче насоса менее 50 % от номинальной. При этом напор существенно ниже по сравнению с паспортным, полученным для серийного рабочего колеса. Это объясняется следующим. Во-первых, работу серийного колеса можно приближенно рассматривать, как параллельную работу двух половинок и тогда полученный напор следует относить к удвоенной величине подачи, на которой производились замеры. Во-вторых, геометрия проточной части корпуса насоса рассчитана на эксплуатацию при подачах, близких к номинальной, а на малых подачах будут дополнительные потери в спиральном отводе насоса.
Полученная при испытаниях кавитационная характеристика для недогрузочных режимов удовлетворительно согласуется с паспортной при экстрополяции последней.
Учитывая повышение КПД насоса с половинкой колеса на 6-10 % по сравнению с серийным колесом и высокую виброустойчивость насоса (на корпусах подшипников виброскорость составляет 2-4 мм/с), следует признать целесообразным использование таких колес в тех случаях, когда выдаваемый насосом напор позволяет вести перекачку с заданной производительностью.
Оценка осевых сил, действующих на ротор насоса при применении половинок рабочих колес
Надежность работы подшипниковых узлов и торцевых уплотнений магистральных насосов во многом определяется величиной дополнительных нагрузок, возникающих при эксплуатации агрегатов. Эта дополнительная нагрузка зависит от неучтенных при проектировании или замене колеса осевых усилий, возникающих, в частности, от применения половинок рабочих колес.
Центробежное колесо одностороннего входа не обладает симметрией относительно плоскости, перпендикулярной к оси. Поэтому давление на боковые поверхности колеса распределяются по разному, что приводит к появлению неуравновешенной осевой силы, направленной в сторону входа.
|
Вычисление осевой силы, действующей на ротор насоса, весьма трудная задача и она до сих пор не имеет удовлетворительного решения и поэтому ее экспериментальное определение является наиболее достоверным. Обычно при вычислении осевой силы исходят из предположения о том, что жидкость, находящаяся в камере между боковыми стенками колеса и корпуса, вращается как твердое тело с угловой скоростью со1; равной половине угловой скорости колеса со. Найдем распределение давления и осевую силу, считая, что вся жидкость вращается с постоянной угловой скоростью cot = со/2. Выделим элементарный объем жидкости двумя цилиндрическими поверхностями с радиусами г и г + dr (рис. 12.15) и двумя меридио-
1 1 ’2
Рис. 12.15. Расчетная схема осевых сил
нальными плоскостями, расположенными под углом d<p одна к другой. На такой элемент действует центробежная сила
Осевые силы могут достигать больших значений, однако практика эксплуатации исследуемых институтом насосов с половинками рабочего колеса на НПС показывает, что они работают удовлетворительно в силу значительного запаса подшипников по долговечности. Тем не менее, недостаточно большая наработка агрегатов большой мощности не позволяет с уверенностью говорить о требуемой надежности их эксплуатации.
При наличии больших осевых нагрузок в насосах, использующих половинки рабочего колеса, могут быть рекомендованы следующие мероприятия, направленные на разгрузку ротора насоса.
1. Усиление узла радиально-упорного подшипника, что с
точки зрения КПД является наилучшим, так как затраты мощности в этом случае минимальны, вследствие малого коэффициента трения подшипников.
2. Перепуск нефти (разгрузка или стравливание давления)
со стороны заглушённой части рабочего колеса на всасывание насоса.
|
3. Сверление отверстий в основном диске рабочего колеса,
обеспечивающее выравнивание давлений по обе стороны рабочего колеса, однако в этом случае КПД насоса снижается на 2—6 % в зависимости от его типоразмера.
4. Установка радиальных ребер на основном диске колеса,
что позволяет частично разгрузить колесо. Этот способ рекомендуется, когда режим работы меняется в узких пределах.
5. Увеличение диаметра бурта щелевого уплотнения со стороны заглушённой части рабочего колеса с одновременным перепуском малого количества нефти на всасывающую сторону колеса. По сравнению с п.п. 2—4 можно обеспечить снижение КПД только на величину 0,2-0,8 %.
Применение сменных роторов, обточенных и специальных рабочих колес
Магистральные нефтяные насосы для магистральных нефтепроводов, изготовляемые согласно ГОСТ 12124, для работы на режимах меньших номинальных имеют сменные роторы на подачи 0,5-QHOM и 0,7-QHOM. Коэффициент полезного действия насосов со сменными роторами несколько меньше величин, соответствующих номинальным режимам работы насоса с основным ротором, но выше по сравнению с вариантом применения на малых подачах основных роторов.
Таблица 12.3
Рекомендуемые пределы обточки в зависимости от коэффициента быстроходности
Коэффициент быстроходности | Допустимая обточка колеса ÓÚ D2, % | Снижение КПД насоса на каждые 10 % обточки колеса, % |
70-120 120-170 170-220 | 20-15 15-11 11-7 | 1-1,5 1,5-2,5 2,5-3,5 |
Наши исследования, а также работы других авторов показали, что КПД зависит от коэффициента быстроходности насоса ns, с увеличением коэффициента быстроходности насосов и при применении обточки наблюдается увеличение падения КПД при той же степени обточки. Так, если для насосов с ns = 60-е-100 при обточке на 15 % почти не происходит снижения КПД, то при обточке на 10 % рабочего колеса насоса с nS= ̇ 2,5-3 %.
Таким образом, степень допустимой обточки рабочего колеса по наружному диаметру зависит от конструкции насоса, т.е. от коэффициента быстроходности. Для насосов малой быстроходности допускаемая обточка в процентах от первоначального диаметра D2 больше, чем для насосов с большим коэффициентом быстроходности.
Обработка материалов испытаний позволяет назначить наиболее целесообразные пределы допустимой обточки в зависимости от коэффициента быстроходности (табл. 12.3). Здесь приведены также значения снижения КПД насоса на каждые 10 % обточки. Если взять конкретные магистральные насосы, то для насосов НМ 1250-260 и НМ 2500-230 допустима обточка до 20 %, для ̇ÒÓÒÓ‚ çå 3600-230 Ë çå 5000-210 — ‰Ó 15 %, для насоса НМ 7000-210 до 10-11 %, а для насоса НМ 10000-210 целесообразный предел обточки составляет 5-7 %.
|
Подрезка рабочих колес является одним из простых способов приспособления характеристики насоса к конкретным условиям, определяемым объемом перекачки.
Повышение эффективности работы за счет применения лопаточных диффузоров (направляющих аппаратов)
Большую часть потерь в насосах при работе на режимах недогрузки составляют потери в отводе. Если на номинальной подаче потери в отводе составляют по отношению к гидравлической мощности насоса 3 %, то на подаче, равной 0,5 QHOM,
потери в отводе составляют 20 %, а на подаче 0,4 QHOM потери в отводе составляют по отношению к гидравлической мощности около 30 % (рис. 12.16).
Гидравлические потери в отводе имеют четко выраженную по подаче зону минимальных значений, в то же время гидравлические потери в рабочем колесе не имеют такой зоны, т.е. оптимальный режим работы насоса определяется отводом.
Поскольку в существующем (эксплуатируемом) насосе невозможна замена корпуса предлагается два направления уменьшения пропускной способности отвода:
установка в отводе специального направляющего аппарата;
установка в отводе специального сопла (вставок).
Одним из путей повышения эффективности и надежности работы магистральных насосов на пониженных подачах может быть одновременное применение сменных рабочих колес и лопаточного диффузора между рабочим колесом и улиткой (рис. 12.17). В этом случае уменьшаются потери на сопротивление в улитке (за счет лучшей организации потока на выходе рабочего колеса), а значит улучшаются условия преобразования кинетической энергии в энергию давления.
Такой лопаточный диффузор был рассчитан для насоса НМ 10000-210 с ротором 0,5 QHOM, изготовлен, прошел промышленные испытания и внедрен в отрасли.
|
Проектированию указанного диффузора предшествовал анализ конструкции насоса. Анализ показал, что из-за ограничения объема в проточной части насоса и с учетом особенностей его конструкции лопаточный диффузор, устанавливаемый в выточках щелевого уплотнения, должен быть выполнен сбор-
NrH/Nr, %
Рис. 12.16. Гидравлические потери в рабочем колесе и отводе:
JVr — гидравлическая мощность насоса; JVK, JVOTB — мощность гидравлических потерь в колесе и отвода; JVrH — мощность гидравлических потерь в насосе
Рис. 12.17. Установка лопастного диффузора (направляющего аппарата) в корпусе насоса:
/ — лопастной диффузор (направляющий аппарат); 2 — корпус; 3 — ротор; 4 — рабочее колесо
ным, включающим два двенадцатиканальных направляющих аппарата.
Сборка лопаточного диффузора предусматривалась на роторе, вместе с которым он должен был монтироваться в корпусе насоса. Предусматривалась также некоторая обточка языков спирального отвода со стороны входных кромок, однако на действующей НПС такая операция крайне затруднена, и поэтому в процессе монтажа пришлось прибегнуть к дополнительной доработке двух диаметрально противоположных лопаток диффузора, смежных с языком.
Сравнительные испытания серийного насоса НМ 10 000-210 с ротором на подачу 5000 м3/ч и модернизированного насоса с тем же ротором, снабженным лопаточным диффузором, проводились на НПС Терновка нефтепровода Самара — Лисичанск. Испытания проводились в диапазоне подач 4050—5614 ь^/ч. Анализ результатов сравнительных испытаний показывает, что установка лопаточного диффузора дала повышение напора на 10-12 м по сравнению с серийным насосом и увеличение КПД на 2,5-3,5 % (рис.12.18). Проведенное виброобследование показало, что величины виброскорости на корпусах подшипников у модернизированного насоса удовлетворительны, и меньше, чем у серийного насоса, эксплуатируемого на таких же режимах.
Следует отметить, что уровень шума насоса с лопаточным диффузором также меньше по сравнению с таким же насосом без диффузора.
Другим путем повышения эффективности работы магист-
Рис. 12.18. Характеристика насоса НМ 10 000-210 с ротором 0,5 QH,
/ — серийный насос; 2 — насос с лопаточным диффузором
ральных насосов на пониженных подачах может быть одновременное применение сменных рабочих колес и соответствующих вставных сопел, уменьшающих площадь спирального отвода в соответствии с номинальной подачей сменного колеса, улучшающих организацию потока и, следовательно, условия преобразования кинетической энергии в энергию давления, что способствует повышению КПД и уменьшению потребляемой мощности.
Были разработаны несколько вариантов вставок и их установки и крепления в спиральном отводе насоса НМ 10 000-210. Окончательно был принят вариант, предусматривающий установку двух вставок, при котором одна вставка помещается в крышку корпуса с креплением к ней винтами, а вторая устанавливается в самом корпусе с прилеганием к разделительной перегородке (языку) и креплением к ней (рис. 12.19).
|
Рис. 12.19. Монтаж объемных вставок в корпус насоса: 1,4 — объемные вставки; 2 — крышка насоса; 3 — основание |
При литье корпуса и крышки насосов всегда имеются от-
клонения от расчетной геометрии внутренней поверхности отвода, поэтому необходима индивидуальная подгонка по месту вставных сопел. Для уменьшения объема подгоночных работ сопряжения криволинейных поверхностей указанных сопел с внутренними поверхностями крышки и языка осуществлялись по трем площадкам на вставках. Однако удовлетворительной подгонки для обеспечения плотного прилегания наружных поверхностей входных участков для вставки корпуса и для вставки крышки во избежание разветвления потока добиться не удалось. Это объясняется сложностью конфигурации проточной части спиральной улитки, большой длиной вставок, а также горизонтальным разъемом корпуса и крышки насоса. Следствием этого явилось образование щелей по боковым поверхностям профиля улитки, что привело к увеличению числа поверхностей трения, образованию вихревых областей в потоке и соответственно снижению КПД.
Испытания насоса НМ 10 000-210 с ротором на 0,5 Оном и с объемными вставками в диапазоне подач 4710—6105 м3/ч показали, что их применение, по сравнению с направляющим аппаратом, менее эффективно. Однако индивидуальная, более тщательная подгонка объемных вставок к корпусу насоса позволяет получить лучшие результаты.
Эффективность от применения объемных вставок может быть получена при их изготовлении заводом-изготовителем насосов и поставке в комплекте с насосами, что может быть реализовано лишь при поставке новых насосов.
Промышленное внедрение направляющих аппаратов подтвердило целесообразность их применения для снижения энергопотребления, уменьшения вибрации и шума насоса НМ 10 000-210, эксплуатируемого на подачах менее 0,7 от номинальной.
Опыт их применения указывает на необходимость распространения результатов работы на магистральные насосы других типоразмеров.
|
|
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!