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.

ГЛАВА 4. СПЕЦВОПРОС.

Применение мультипликаторов крутящего момента "Norbar".

Сегодня нефтеперерабатывающие предприятия уделяют все больше внимания модернизации и переоснащению своих производственных мощностей, проведению планово-профилактических ремонтов и текущему обслуживанию технологического оборудования.

Одной из распространенных задач, с которой постоянно сталкивается любое предприятие нефтегазовой и нефтеперерабатывающей отрасли, является работа с болтовыми соединениями, большинство из которых ответственные, и к ним предъявляются повышенные требования к точности затяжки. Выполнить все требования конструкторской и нормативной документации по моменту затяжки возможно только с использованием динамометрического инструмента, а с учетом того, что в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отрасли оборудование имеет достаточно серьезные габариты, кроме точности предъявляются повышенные требования и к мощности этого инструмента.

Одним из примеров решения подобных задач является применение ручного мультипликатора (усилителя) крутящего момента совместно с динамометрическим ключом. Широкий модельный ряд мультипликаторов позволяет подобрать оптимальный комплект для решения практически любой задачи по обслуживанию болтовых соединений. А неприхотливость в обслуживании и простота в эксплуатации дают этому инструменту широчайшее поле применения как в условиях цеха, так и на открытой местности.

                                                                                        у к п

Коэффициент усиления крутящего момента варьируется от 5:1 до 125:1 в зависимости от модели, максимальный момент — 47500 Нм.

Помимо этого, так как мультипликатор не является инструментом ударного действия (как, например, ударный пневмогайковерт), он изначально не склонен к искрообразованию, а используя совместно с ним торцевые головки из взрывобезопасного сплава (например меднобериллиевого), образование искры практически исключено.

В частности, значительно облегчить ремонт насосов типа НМ-10000-210 удалось за счет применения ручных мультипликаторов Norbar 60/25 с моментом затяжки до 6000 Нм и коэффициентом усиления 25:1. В стационарных условиях целесообразно использовать мультипликаторы с пневмоприводом для повышения производительности труда. Максимальный момент затяжки — 100000 Нм.

В ремонтно-механических цехах ряда неф­теперерабатывающих и нефтехимических заводов с успехом применяются пневмомультипликаторы следующих моделей: 7 MTS (6000Nm), 9 MTS (9500Nm), 11 MTS (20000Nm), а также целый ряд ручных мультипликаторов для ремонта теплообменного, насосно-компрессорного оборудования, реакторов катализаторного типа, запорной арматуры средних и больших диаметров и т.д.

Преимущества мультипликаторов крутящего момента "Norbar":

- Установленное передаточное отношение - действительный коэффициент усиления крутящего момента.

- Не требуется таблиц для определения величины крутящего момента на выходе.

- Большинство моделей выпускается с безопасным храповым механизмом, снабженным стопором обратного хода для обеспечения безопасной и комфортабельной работы.

- Возможность установки различных реакционных опор делает мультипликатор "Handtorque" легко приспосабливаемым ко многим условиям применения.

- Большинство моделей может использоваться с электронными преобразователями крутящего момента для обеспечения точного контроля крутящего момента.

- Диаметр 72мм обеспечивает прекрасный доступ

- Гарантируется точность лучше чем ±4%.

- Модели 25:1 имеют храповой механизм со стопором обратного хода для облегчения работы и обеспечения безопасности.

- Разнообразные виды механизмов противодействия для обеспечения максимальной гибкости применения.

- Могут быть установлены электронные первичные измерительные преобразователи крутящего момента для обеспечения точного контроля крутящего момента затяжки.

- Выпускается с различными передаточными отношениями и размерами выходного присоединительного квадрата.

- Уменьшенный диаметр корпуса мультипликатора обеспечивает лучший доступ к рабочей зоне, особенно к фланцам трубопровода.

- Противодействие от высоко прочного паза.

- Реакционная опора может скользить по шлицу, позволяя использовать торцевые головки различной длины.

Таблица №4.2

Основные характеристики некоторых моделей мультипликаторов

Модель	Усилие затяжки	Пере- даточное отношение	входной квадрат	выходной квадрат	Масса	Масса реакционной опоры
	Нм		дюймы	дюймы	кг	кг
30/5	3000	5:1	3/4	1	5,0	2
30/15 AWUR	3000	15:1	1/2	1	7,0	2
30/25 AWUR	3000	25:1	1/2	1	7,0	2
45/26 AWUR	4500	26:1	1/2	1	8,7	4
60/25 AWUR	6000	25:1	1/2	1 1/2	10,6	4
60/125 AWUR	6000	125:1	1/2	1 1/2	12,1	4

Применение современных инструментов дает возможность в кратчайшие сроки проводить ремонт и вводить в строй новые объекты нефтегазовой отрасли, соблюдая при этом все требования и нормативы.

Поэтому дальнейшее внедрение оборудования, созданного с использованием современных технологий, позволит свести к минимуму производственные проблемы и значительно повысить эффективность монтажно-ремонтных работ.

ГЛАВА 5. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА

Общие требования

К работам по ремонту МНА допускаются работники не моложе 18 лет, прошедшие обучение и имеющие удостоверение по технике безопасности.

Оформление производства работ и движение техники в охранной зоне МН должно проводиться в соответствии с Регламентом Организация производства ремонтных и строительных работ на объектах магистральных нефтепроводов.

Наряды-допуски должны быть оформлены в соответствии с Регламентом оформления нарядов-допусков на огневые, газоопасные и другие работы повышенной опасности на взрывоопасных и пожароопасных объектах МН дочерних акционерных обществ ОАО “АК “Транснефть”.

При нарушении ремонтным подразделением мероприятий, указанных в разрешении на производство работ, наряде-допуске и требований настоящего регламента, работы должны быть немедленно остановлены.

Руководители и специалисты, участвующие в производстве строительных и ремонтных работ на объектах МН, должны пройти аттестацию и проверку знаний в области промышленной безопасности и охраны труда в соответствии с Положением о порядке подготовки и аттестации работников организации, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов подконтрольных Госгортехнадзору России

                                                                                                              у к п

5.2. Требования безопасности при выполнении подготовительных работ

- обесточить эл.двигатель МНА и выполнить организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность работ;

- снять силовые предохранители, выкатить масляный выключатель в ремонтное положение и отключить автоматы питания агрегатных задвижек;

- 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».