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	E уд, (кВт∙ч)/т
D h 1, м	Н 1, м	D h 2, м	Н 2, м	D h 3, м	Н 3, м	D h 4, м	Н 4, м	D h 5, м	Н 5, 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	E уд, (кВт∙ч)/т
D h 1, м	Н 1, м	D h 2, м	Н 2, м	D h 3, м	Н 3, м	D h 4, м	Н 4, м	D h 5, м	Н 5, 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	E уд, (кВт∙ч)/т
D h 1, м	Н 1, м	D h 2, м	Н 2, м	D h 3, м	Н 3, м	D h 4, м	Н 4, м	D h 5, м	Н 5, 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 η_эл

;

5. Коэффициенты загрузки электродвигателей насосов

 

; .

 

6. Полагая η_ном = 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	Е уд, (кВт×ч)/т	Номер режима	Производительность перекачки, м3/ч	Е уд, (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 (τ_пл = 720 ч) необходимо перекачать V _пл = 650000 м³ нефти. При этом средняя производительность перекачки в этот период

.

Ближайшие к данной производительности экономичные расходы перекачки Q ₁ = 855 м³/ч и Q ₂ = 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: z _p = 5 м, z _пн = −1,5 м, k _э = 0,2 мм. Нефть, имеющая температуру начала кипения 315 К, перекачивается при температуре 293 К.