3.4 Оценка эффективности методов регулирования
Экономичность работы НПС и эффективность принятого метода регулирования определяются энергозатратами на перекачку одной тонны нефти:
где Nпотр. – мощность, потребляемая электродвигателями станции;
Q – производительность станции;
ρ – плотность перекачиваемой нефти.
При этом
,
где NПi и NHj – мощность, потребляемая электродвигателем i – того подпорного и j – того основного насосов;
i и j – число соответственно подпорных и основных насосов.
Мощность, потребляемая электродвигателем каждого насоса, определяется по формуле:
где Н, Q, η – соответственно напор, подача и КПД насоса на выбранном режиме работы;
η – КПД электродвигателя на этом режиме.
КПД электродвигателя находится с учетом потери мощности двигателя:
где ηном. – КПД двигателя при номинальной загрузке (0,96 – 0,98);
- коэффициент
загрузки двигателя;
Nном. – его номинальная мощность;
Nн. – мощность на валу двигателя, определяемая по формуле (1) без учета ηд.
Наиболее эффективным методом регулирования будет тот, при котором величина Еуд. минимальна.
3.5 Определение мощности станции
Определим мощность, потребляемую электродвигателями ГНПС с nп параллельно соединенными одинаковыми подпорными насосами и с nн последовательно соединенными одинаковыми основными насосами, при различных методах регулирования.
При этом полагаем, что напор на выходе станции Ннс. больше требуемого Н на величину ∆Н:
и
,
где НП и НН – напор подпорного и основного насосов;
hВН. – потери напора на линии нагнетания;
Q – H характеристика станции при такой схеме соединения насосов с учетом hВН. будет иметь вид
где
Используя различные методы регулирования, необходимо обеспечить на выходе станции напор Н и подачу Q.
Метод обточки рабочих колес.
При обточке рабочих колес подпорных насосов уравнение баланса напоров будет иметь вид:
откуда
,
где НПР – напор подпорного насоса после обточки рабочего колеса диаметром D2П.
Если этого напора достаточно для бескавитационной работы основного насоса, то диаметр рабочего колеса DП после обточки с целью снижения напора станции на величину ∆Н можно найти по формуле:
(1)
где
Тогда
(2)
При обточке рабочих колес основных насосов уравнение баланса напоров будет иметь вид
откуда
где ННР – напор основного насоса после обточки рабочего колеса диаметром D2Н.
Диаметр колеса DН после обточки для снижения напора станции на ∆Н определим по формуле:
(3)
где
Тогда
(4)
При этом необходимо помнить, что обточка колес не должна превышать допустимых пределов, зависящих от коэффициента быстроходности насоса nS.
Метод изменения частоты вращения роторов насосов.
Учитывая, что при этом методе параметры работы насосов изменяются также, как и при обточке колес, то потребляемая мощность при уменьшении частоты вращения подпорных насосов с nОП до nП вычисляется по формуле (2), а основных насосов с nОН до nН – по формуле (4).
Частота вращения, необходимая для создания напора станции Н, определяется по формулам, аналогичным (1) и (3)
и
3. Метод байпасирования
Для уменьшения напора станции на ∆Н часть нефти с расходом q перепускается по байпасу и подача станции становится равной Q + q.
При этом
а напор подпорных и основных насосов
уменьшится и будет равен
Тогда
.
4. Метод дросселирования
В этом случае напор станции будет равным Н, а подача – Q.
Тогда
.