Файл: Анализ условий и технологий эксплуатации магистральной нефтеперекачивающей станции Раскино.pdf

Окончательно значения параметров насоса записываются в виде: подача
????
пр.????
± ????????
пр.????
, напор
????
пр.????
± ????????
пр.????
, мощность насоса
????
пр.????нас.
± ????????
пр.????
,
КПД насоса
????
пр.????
± ????????
пр.????

Если Re i
< Re гр
., то пересчет значений КПД с одной вязкости на другую, при которой определены базовые характеристики, осуществляется по формуле:
????
(пер.1)????
= ????̅
????
∙ (1 − ????
????
−0,262
∙ ????????
????????
гр
????????
????
)
−1
,
(4.30)
где
????
????
– коэффициент быстроходности насоса, значения которого относятся к
НСИ и даны в Приложении Б.
Пересчет значения мощности насоса осуществляется по формуле:
????
(пер.1)????
=
????
̅
????
∙????̅
(пер.1)????
∙????
̅
(пер.1)????
102∙????
(пер.1)????
∙ 10 2
(4.31)
При изменении наружного диаметра РК насоса, при обточке РК в процессе эксплуатации, напорная и энергетические характеристики насоса пересчитывается по формулам:
????
(пер.2)????
= ????
(пер.1)????
∙ (
????
обт
????
)
????
(4.32)
????
(пер.2)????
= ????
(пер.1)????
∙ (
????
обт
????
)
????
(4.33)
????
(пер.1)????
=
????
̅
????
∙????̅
(пер.2)????
∙????
̅
(пер.2)????
102∙????
(пер.2)????
∙ 10 2
(4.34) где D – первоначальный (без обточки) наружный диаметр РК; D
обт
. – измененный наружный диаметр РК.
Показатели r и L в зависимости от n s
равны
r = 2; L = 1 - для насосов с n
s
= 70 - 125;
r = 2,2; L = 1,3 - для насосов с n
s
= 125 - 175;
r = 2,35; L = 1,85 - для насосов с n
s
= 175 - 230.
Показатели r и L относятся к справочным данным.

КПД насоса
????
(пер.2)????
при изменении наружного диаметра РК определяется в соответствии с таблицей 4.2:
Таблица 4.2 – Характеристики насосов типа НМ
Коэффициент
быстроходности, ns
Допустимая обточка
РК в % от
номинального
диаметра
Снижение КПД насоса
на каждые 10 %
обточки РК, %
70 - 125 20 - 15 1,0 - 1,5 125 - 175 15 - 11 1,5 - 2,5 175 - 230 11 - 5 2,5 - 3,5
Приведение значений параметров насоса к номинальной частоте вращения и базовой плотности перекачиваемой жидкости осуществляется по формулам:
????
пр.????
= ????
(пер.2)????
∙ (
????
н
????̅
????
)
(4.35)
????
пр.????
= ????
(пер.2)????
∙ (
????
н
????̅
????
)
2
(4.36)
????
пр.????
= ????
(пер.2)????
∙ (
????
н
????̅
????
)
3
∙
????
баз
????
̅
????
(4.37)
????
пр.????
= ????
(пер.2)????
(4.38)
В качестве ρ
баз
. принимаем ρ
воды
= 998,2 кг/м
2
4.7 Получение базовых характеристик
Соответствие базовых характеристик паспортным устанавливается исходя из условия, что приведенные значения параметров насосных агрегатов находятся в полосе, составленной из допустимых отклонений и абсолютных предельных погрешностей измерений.
За среднее арифметическое паспортных значений берутся значения с паспортных характеристик насосных агрегатов или определяются аналитически по формулам (4.1), (4.2), (4.3) для подачи Q
пр.i
. При

аппроксимации графических зависимостей по формулам (4.1) и (4.2) подача
Q
пр.i
принимается в м
3
/ч.
Верхние и нижние границы паспортных значений параметров определяются предельными отклонениями при изготовлении и средними относительными погрешностями аппроксимации зависимостей Н
пасп
. = f
1
(Q);
N
пасп
. = f
2
(Q).
????
пасп.????
верх.
= (1 + 0,05 + ????????
пасп.
) ∙ ????
пасп.????
,
(4.39)
????
пасп.????
ниж.
= (1 − 0,03 − ????????
пасп.
) ∙ ????
пасп.????
,
(4.40)
????
пасп.????
ниж
= ????
пасп.????
(4.41)
????
пасп.????
верх.
= (1 +
∆????
2
+ ????????
пасп.
) ∙ ????
пасп.????
,
(4.42)
????
пасп.????
ниж.
= (1 −
∆????
2
− ????????
пасп.
) ∙ ????
пасп.????
,
(4.43)
где Н
пасп.
, N
пасп.
– средние относительные погрешности аппроксимации зависимостей, соответственно Н
пасп.
= f
1
(Q); N
пасп.
= f
2
(Q) – производственный допуск на мощность НА (Приложение Д).
Для
????
пасп.
берется только нижняя граница.
Сравнение напора, мощности и КПД насоса для каждого режима производится следующим образом: если
????
пр.????
+ ????????
пр.????
< ????
пасп.????
ниж.
,
????
пр.????нас.
+ ????????
пр.????
< ????
пасп.????
ниж.
,
(4.44)
????
пр.????
+ ????????
пр.????
< ????
пасп.????
,
то кривые напора мощности и КПД проходят ниже паспортных характеристик; если
????
пр.????
− ????????
пр.????
> ????
пасп.????
верх.
,
????
пр.????нас.
− ????????
пр.????
> ????
пасп.????
верх.
,
(4.45)

????
пр.????
− ????????
пр.????
> ????
пасп.????
,
то соответствующие кривые проходят выше паспортных.
В остальных случаях считаем, что текущие значения параметров соответствуют паспортным значениям.
В соответствии с перечнем возможных причин отличия первоначальных базовых характеристик от паспортных разрабатывается комплекс мероприятий по доводке оборудования.
После доводки НА производится обработка базовых характеристик.
Методом наименьших квадратов по формулам (4.1), (4.2) определяются коэффициенты аппроксимации, которые заносятся в базу данных.
Средние значения абсолютных предельных погрешностей определения базовых параметров насоса заносятся в базу данных.
4.8 Проведение диагностирования общего технического состояния
насосного агрегата
Согласно предыдущим разделам производится сбор и статобработка информации для получения характеристик НА для всех текущие стационарные режимы эксплуатации.
Сравнение текущих и базовых характеристик производится с учетом технологического номера НА и основывается на проверке значимости отклонений приведенных значений параметров НА, характеризующих данный режим, от БХ.
По формулам (4.1), (4.2), (4.3) с учетом коэффициентов аппроксимации вычисляются Н
баз.i
, N
баз.i
, и η
баз.i
для подачи Q
пр.i
. В формулах (4.1), (4.2) Q
пр.i принимается в м
3
/час.
Определяются и сравниваются верхние и нижние границы базовых и текущих значений параметров:

если
????
пр.????
+ ????????
пр.????
< ????
баз.????
− ????????
пр.????
,
????
пр.????нас.
+ ????????
пр.????
< ????
баз.????
− ????????
баз.????
,
(4.46)
????
пр.????
+ ????????
пр.????
< ????
баз.????
− ????????
баз.????
,
то соответствующие кривые проходят ниже базовых; если
????
пр.????
− ????????
пр.????
< ????
баз.????
+ ????????
пр.????
,
????
пр.????нас.
− ????????
пр.????
< ????
баз.????
+ ????????
баз.????
,
(4.47)
????
пр.????
− ????????
пр.????
< ????
баз.????
+ ????????
баз.????
,
то соответствующие кривые проходят выше базовых значений.
В остальных случаях считаем, что текущие значения параметров соответствуют базовым значениям.
В соответствии с таблицей 4.1 производится определение возможных причин несоответствия текущих характеристик базовым и выдается диагностическое сообщение, при этом учитываются результаты вибродиагностики.
4.9 Диагностирование текущего технического состояния насосного
агрегата
4.9.1 Данные для расчета
Технические характеристики: Насос НМ 10000-210 с ротором 0,7Q
ном
;
n
н
= 3000 об/мин; Двигатель СТД 6300-2; η
ном.эл.двиг
= 97,6 %;
На основе Приложения А представлены паспортные характеристики насоса.
???? = 340,798666 − 0,027431 ∙ ???? + 4,30219 ∙ 10
−6
∙ ????
2
− 4,70565 ∙ 10
−10
∙
∙ ????
3
???? = 2567,078707 + 0,264942 ∙ ???? + 0,000068 ∙ ????
2
− 9,563964 ∙ 10
−10
∙ ????
3

Эксплуатационные характеристики:
Значения подачи, давлений на входе и выходе, мощности, частоту вращения ротора насоса, плотность и вязкость нефти, снятые измерительными приборами 02.07.2016 с насоса НМ 10000-210 занесены в таблицу 4.4
Таблица 4.4. – Фактические параметры насосного агрегата
Номер наблюжения j = 1…m
Q, м
3
/с
P
вх
,
МПа
P
вых
,
МПа
N, кВт n, об/мин
ρ, кг/м
3
????, сСт
1 1,6042 1,611 3,149 3547,2 2959 857 7,38 2
1,6050 1,613 3,178 3563,2 2958 857 7,31 3
1,6141 1,621 3,192 3558,4 2958 857 7,35 4
1,6186 1,624 3,208 3565,6 2955 857,8 7,37 5
1,6194 1,626 3,214 3561,6 2952 858,5 7,37 6
1,6239 1,629 3,219 3580,8 2950,5 858,1 7,36 7
1,6133 1,619 3,187 3539,2 2949 857,5 7,34 8
1,5974 1,559 3,067 3508,8 2948 857,5 7,32 9
1,5997 1,553 3,072 3531,2 2953,2 857,5 7,38 10 1,5989 1,565 3,07 3504,1 2949 856,6 7,39 11 1,6057 1,562 3,076 3505,6 2952 855,6 7,38 12 1,6133 1,619 3,189 3504,8 2952 855,7 7,34 13 1,6163 1,624 3,208 3540,2 2956 855,7 7,35 14 1,6171 1,626 3,214 3557,6 2956 855,8 7,32 15 1,6201 1,627 3,216 3547,9 2961 855,7 7,33 16 1,6224 1,628 3,218 3577,6 2959,2 855,6 7,38 17 1,6141 1,621 3,192 3549,1 2954,8 856,8 7,34 18 1,6148 1,622 3,201 3557,2 2959,6 856,4 7,34 19 1,6110 1,617 3,181 3552,2 2955,1 856,6 7,37 20 1,6163 1,624 3,208 3546,1 2949,8 856,5 7,35 21 1,6141 1,621 3,192 3557,3 2954,5 856,7 7,38
4.9.2 Статистическая обработка параметров
Определим среднеарифметические значения результатов наблюдения, а также СКО, используя формулы (4.7) и (4.8). Найденные значения представим в таблице 4.5
Таблица 4.5. – Среднеарифметические значения и СКО результатов наблюдения
Параметры
Q, м
3
/с
P
вх
,
МПа
P
вых
,
МПа
N, кВт n, об/мин
ρ, кг/м
3
????, сСт
????̅
1,61 1,61 3,17 3545,51 2954,37 856,74 7,35
????(????
????
)
0,0076 0,0255 0,0533 22,902 3,880 0,865 0,236

С помощью формулы (4.9) подсчитываем относительное уклонение x
j
от
????̅
????
. С вероятностью в 0,95 может утверждать, что грубых ошибок в наблюдениях нет, потому что выполняются условия неравенства для всех x
j.
Используя формулы (4.10) и (4.11) необходимо определить оценку
СКО результатов измерения, а также доверительных границ случайной погрешности с параметрами m = 21, t = 2,086. В таблицу 4.6 запишем результаты этих вычислений.
Таблица 4.6. – Оценка СКО результатов измерения
Параметры
Q, м
3
/ч
P
вх
,
МПа
P
вых
,
МПа
N, кВт n, об/мин
ρ, кг/м
3
????, сСт x
jmax
1,6224 1,628 3,218 3580,8 2961 858,5 7,39 x
jmin
1,5974 1,553 3,067 3504,1 2948 855,6 7,31
υ
xjmax
1,993 2,047 2,054 1,642 1,752 2,082 1,944
υ
табл
2,64 2,64 2,64 2,64 2,64 2,64 2,64
Знак неравенства
<
<
<
<
<
<
<
υ
xjmin
1,334 0,898 1,274 1,219 1,586 1,354 1,531
υ
табл
2,64 2,64 2,64 2,64 2,64 2,64 2,64
Знак неравенства
<
<
<
<
<
<
<
Найдем значения предела систематической погрешности средства измерения величины с помощью формулы (4.13), доверительные границы неисключенной систематической погрешности по формуле (4.12). Используя формулы (4.13) и (4.14) найдем суммарную и относительную погрешности соответственно. Результаты занесем в таблицу 4.7.
Таблица 4.7. – Значения систематических погрешностей средства измерения, доверительных границ неисключенных систематических погрешностей, суммарных и относительных погрешностей.
Параметры
????̅
????̅
вх
????̅
вых
????̅
????̅
????̅
????̅
∆????̅, ед.изм
0,0040 0,0016 0,0032 29,0226 2,9543 4,2837 0,0184
ө????̅, ед.изм
0,0044 0,0018 0,0035 31,9249 3,2498 4,7120 0,0202
∑ ????̅, ед.изм
0,0056 0,0117 0,0245 33,5840 3,6989 4,72849 0,0229
????????̅, %
0,3503 0,7286 0,7724 0,9472 0,1252 0,5519 0,3113