Решение. 1. В качестве примера рассмотрим работу 14 основными насосами с производительностью 0,275 м3/ч
1. В качестве примера рассмотрим работу 14 основными насосами с производительностью 0,275 м3/ч. Часовой объем перекачки составляет
Q = 0,257 · 3600 = 990 м3/ч.
Таблица 10.2
Напоры и подпоры насосных станций при различных количествах работающих насосов
и комбинациях их включения
| Номер режима | Основные насосы | Основные насосы на станциях | Q, м3/ч | НС-1 | НС-2 | НС-3 | НС-4 | НС-4 | Eуд, (кВт∙ч)/т | |||||
| Dh1, м | Н1, м | Dh2, м | Н2, м | Dh3, м | Н3, м | Dh4, м | Н4, м | Dh5, м | Н5, м | |||||
| 3-3-3-3-2 | 990,0 | 51,2 | 735,2 | 64,0 | 748,0 | 74,2 | 758,2 | 68,3 | 752,3 | 71,2 | 527,2 | 11,4 | ||
| 3-3-3-2-3 | 51,2 | 735,2 | 64,0 | 748,0 | 74,2 | 758,2 | 68,3 | 752,3 | –116,2 | 527,2 | ||||
| 3-2-3-3-3 | 51,2 | 735,2 | 64,0 | 507,5 | –132,4 | 548,7 | –152,4 | 528,7 | –116,2 | 527,2 | ||||
| 3-3-2-3-3 | 51,2 | 735,2 | 64,0 | 748,0 | 74,2 | 548,7 | –152,4 | 528,7 | –116,2 | 527,2 | ||||
| 3-3-3-2-2 | 967,3 | 51,8 | 741,6 | 101,7 | 791,5 | 189,4 | 879,1 | 216,1 | 675,9 | 67,3 | 527,2 | 10,8 | ||
| 3-2-3-3-2 | 51,8 | 741,6 | 101,7 | 561,6 | –40,6 | 649,2 | –13,9 | 675,9 | 67,3 | 527,2 | ||||
| 3-3-2-3-2 | 51,8 | 741,6 | 101,7 | 791,5 | 189,4 | 649,2 | –13,9 | 675,9 | 67,3 | 527,2 | ||||
| 3-2-3-2-3 | 51,8 | 741,6 | 101,7 | 561,6 | –40,6 | 649,2 | –13,9 | 446,0 | –162,6 | 527,2 | ||||
| 3-3-2-2-2 | 932,0 | 52,7 | 751,3 | 151,3 | 849,9 | 286,5 | 752,2 | 128,3 | 594,1 | 22,7 | 488,4 | 10,2 | ||
| 3-2-3-2-2 | 52,7 | 751,3 | 151,3 | 617,1 | 53,6 | 752,2 | 128,3 | 594,1 | 22,7 | 488,4 | ||||
| 3-2-2-2-3 | 52,7 | 751,3 | 151,3 | 617,1 | 53,6 | 519,4 | –104,6 | 361,2 | –210,2 | 488,4 | ||||
| 3-2-2-2-2 | 894,7 | 53,6 | 761,2 | 202,2 | 673,9 | 150,3 | 622,0 | 38,3 | 510,0 | –23,1 | 448,6 | 9,6 | ||
| 2-2-2-2-2 | 855,0 | 54,5 | 532,3 | 15,4 | 493,2 | 10,5 | 488,3 | –54,2 | 423,7 | –70,1 | 407,7 | 8,98 | ||
| Продолжение табл.10.2 | ||||||||||||||
| Номер режима | Основные насосы | Основные насосы на станциях | Q, м3/ч | НС-1 | НС-2 | НС-3 | НС-4 | НС-4 | Eуд, (кВт∙ч)/т | |||||
| Dh1, м | Н1, м | Dh2, м | Н2, м | Dh3, м | Н3, м | Dh4, м | Н4, м | Dh5, м | Н5, м | |||||
| 2-2-2-2-1 | 812,8 | 55,4 | 539,4 | 65,8 | 549,7 | 109,1 | 593,1 | 93,0 | 123,7 | 123,7 | 365,7 | 8,35 | ||
| 2-1-2-2-2 | 55,4 | 539,4 | 65,8 | 307,7 | –132,9 | 351,1 | –149,0 | 335,0 | –118,3 | 365,7 | ||||
| 2-2-1-2-2 | 55,4 | 539,4 | 65,8 | 549,7 | 109,1 | 351,1 | –149,0 | 335,0 | –118,3 | 365,7 | ||||
| 2-2-2-1-2 | 55,4 | 539,4 | 65,8 | 549,7 | 109,1 | 593,1 | 93,0 | 335,0 | –118,3 | 365,7 | ||||
| 2-2-2-1-1 | 767,6 | 56,4 | 546,7 | 117,4 | 607,7 | 210,2 | 700,5 | 244,0 | 489,2 | 77,4 | 322,5 | 7,70 | ||
| 2-1-2-2-1 | 56,4 | 546,7 | 117,4 | 362,5 | –35,0 | 455,3 | –1,1 | 489,2 | 77,4 | 322,5 | ||||
| 2-1-2-1-2 | 56,4 | 546,7 | 117,4 | 362,5 | –35,0 | 455,3 | –1,1 | 244,0 | –167,8 | 322,5 | ||||
| 2-1-1-2-2 | 56,4 | 546,7 | 117,4 | 362,5 | –35,0 | 210,2 | –246,2 | 244,0 | –167,8 | 322,5 | ||||
| 2-2-1-1-1 | 713,8 | 57,4 | 554,7 | 170,6 | 667,9 | 314,3 | 563,0 | 150,9 | 399,5 | 29,9 | 278,6 | 7,07 | ||
| 2-1-2-1-1 | 57,4 | 554,7 | 170,6 | 419,3 | 65,7 | 563,0 | 150,9 | 399,5 | 29,9 | 278,6 | ||||
| 2-1-1-2-1 | 57,4 | 554,7 | 170,6 | 419,3 | 65,7 | 314,3 | –97,7 | 399,5 | 29,9 | 278,6 | ||||
| 2-1-1-1-2 | 57,4 | 554,7 | 170,6 | 419,3 | 65,7 | 314,3 | –97,7 | 150,9 | –218,7 | 278,6 | ||||
| 2-1-1-1-1 | 661,2 | 58,4 | 562,0 | 225,0 | 476,8 | 169,0 | 420,8 | 54,9 | 306,7 | –19,0 | 232,9 | 6,39 | ||
| 1-1-1-1-1 | 603,6 | 59,4 | 314,4 | 25,7 | 280,7 | 19,8 | 274,8 | –43,7 | 211,3 | –69,1 | 185,9 | 5,68 | ||
| 1-1-1-1-0 | 539,8 | 60,30 | 318,5 | 79,5 | 337,7 | 125,1 | 383,3 | 113,5 | 371,7 | 137,6 | 137,6 | 4,93 | ||
| Окончание табл.10.2 | ||||||||||||||
| Номер режима | Основные насосы | Основные насосы на станциях | Q, м3/ч | НС-1 | НС-2 | НС-3 | НС-4 | НС-4 | Eуд, (кВт∙ч)/т | |||||
| Dh1, м | Н1, м | Dh2, м | Н2, м | Dh3, м | Н3, м | Dh4, м | Н4, м | Dh5, м | Н5, м | |||||
| 1-0-1-1-1 | 60,30 | 318,5 | 79,5 | 79,5 | –133,2 | 125,1 | –144,7 | 113,5 | –120,6 | 137,6 | ||||
| 1-1-0-1-1 | 60,30 | 318,5 | 79,5 | 337,7 | 125,1 | 125,1 | –144,7 | 113,5 | –120,6 | 137,6 | ||||
| 1-1-1-0-1 | 60,30 | 318,5 | 79,5 | 337,7 | 125,1 | 383,3 | 113,5 | 113,5 | –120,6 | 137,6 | ||||
| 1-1-1-0-0 | 467,6 | 61,3 | 322,7 | 134,6 | 396,0 | 232,9 | 494,3 | 274,5 | 274,5 | 88,1 | 88,1 | 4,14 | ||
| 1-0-1-0-1 | 61,3 | 322,7 | 134,6 | 134,6 | –28,5 | 232,9 | 13,1 | 13,1 | –173,3 | 88,1 | ||||
| 1-1-0-1-0 | 61,3 | 322,7 | 134,6 | 396,0 | 232,9 | 232,9 | 13,1 | 274,5 | 88,1 | 88,1 | ||||
| 1-1-0-0-1 | 61,3 | 322,7 | 134,6 | 396,0 | 232,9 | 232,9 | 13,1 | 13,1 | –173,3 | 88,1 | ||||
| 1-1-0-0-0 | 383,5 | 62,3 | 326,8 | 191,0 | 455,5 | 343,3 | 343,3 | 174,8 | 174,8 | 37,3 | 37,3 | 3,27 | ||
| 1-0-1-0-0 | 62,3 | 326,8 | 191,0 | 191,0 | 78,7 | 343,3 | 174,8 | 174,8 | 37,3 | 37,3 | ||||
| 1-0-0-1-0 | 62,3 | 326,8 | 191,0 | 191,0 | 78,7 | 78,7 | –89,7 | 174,8 | 37,3 | 37,3 | ||||
| 1-0-0-0-1 | 62,3 | 326,8 | 191,0 | 191,0 | 78,7 | 78,7 | –89,7 | –89,7 | –227,3 | 37,3 | ||||
| 1-0-0-0-0 | 340,6 | 62,7 | 318,6 | 283,1 | 283,1 | 258,6 | 258,6 | 178,7 | 178,7 | 125,5 | 125,5 | 2,02 |
___________________________
Примечание.Заведомо непроходные комбинации включения насосов с меньшим количеством работающих насосов на головной станции не рассматривались.
2. КПД насосов при расчетной подаче по формуле (1.11)
;
.
3. Напоры основного и подпорного насоса при расчетной подаче по формуле
.
4. Мощность на валу насосов по формуле (6.2) без учета ηэл
;
5. Коэффициенты загрузки электродвигателей насосов
; 
.
6. Полагая ηном = 0,97, по формуле (6.3) находим Кпд электродвигателя с учетом потери его мощности
;
.
7. Мощность, потребляемая электродвигателями основного и подпорного насосов, при работе на рассматриваемом режиме в соответствии с формулой (6.2)
8. Удельные энергозатраты на перекачку нефти на рассматриваемом режиме по формуле (6.1)
.
9. Для остальных режимов перекачки расчеты выполняются аналогично. Их результаты представлены в табл.10.3.
Таблица 10.3
Удельные энергозатраты на перекачку для условий примера 10.9
| Номер режима | Производительность перекачки, м3/ч | Еуд, (кВт×ч)/т | Номер режима | Производительность перекачки, м3/ч | Еуд, (кВт×ч)/т |
| 990,0 | 11,1 | 539,8 | 4,93 | ||
| 855,0 | 10,2 | 467,6 | 4,14 | ||
| 812,8 | 8,35 | 383,5 | 3,27 | ||
| 767,6 | 7,70 | 383,5 | 3,27 | ||
| 713,8 | 7,07 | 340,6 | 2,02 | ||
| 713,8 | 7,07 |
10. На основании данных табл.10.3 наносим на график (рис.10.3) величины удельных энергозатрат на перекачку при соответствующей производительности нефтепровода и проводим через них огибающую ломаную линию.
Как видно из рис.10.3, величины удельных энергозатрат, соответствующие режимам 10, 32, 35 и 36, находятся выше огибающей ломаной линии, что свидетельствует о неэкономичности этих режимов.
 |
Рис.10.3. Зависимость удельных энергозатрат на перекачку
от производительности нефтепровода для условий примера 10.9
Таким образом, рассматриваемый нефтепровод может экономично работать только на режимах 1, 14, 18, 22, 23, 28 и 39.
11. Имея перечень возможных экономичных режимов перекачки, нетрудно вычислить продолжительность работы на каждом из них для выполнения планового задания.
Пусть, например, в течение месяца (τпл = 720 ч) необходимо перекачать Vпл = 650000 м3 нефти. При этом средняя производительность перекачки в этот период
.
Ближайшие к данной производительности экономичные расходы перекачки Q1 = 855 м3/ч и Q2 = 990 м3/ч.
По формулам (6.5) находим продолжительность работы нефтепровода на этих режимах
; 
.
Удельные затраты электроэнергии при такой работе по формуле (6.6)
.
Пример 10.10. Рассчитать давление на входе в первый (НПВ-1) по ходу подпорный насос для схемы перекачивающей станции, приведенной на рис.10.4. Перекачивается нефть, имеющая плотность 860 кг/м3 и кинематическую вязкость 25 × 10–6 м2/с, с расходом 1100 м3/ч насосами НПВ 1250−60. Принять, что наиболее удаленный резервуар Р1 находится на расстоянии 870 м от подпорного насоса, остальные величины: zp = 5 м, zпн = −1,5 м, kэ = 0,2 мм. Нефть, имеющая температуру начала кипения 315 К, перекачивается при температуре 293 К.