WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

и (4.8) проверялись также 9 аппроксимационная кривая на экспериментальных данных Колпакова А.Л., 7500 8000 8500 9000 9500 10000 Писаревского В.М., Производительность насоса Q, м. куб./ч Виброскорость, мм / с Покровского Б.В. и Рубинова В.Я., обобщенной информации по вибрации насосных агрегатов НМ 2500-230, НМ 7000-210 и НМ 10000-210 (ротор 1,0), приведенной в РД 153-39ТН-008-96. Проверка в целом показала удовлетворительное соответствие результатов расчета опытным данным, что, в частности, иллюстрирует рис.5.4, который подтверждает наличие выявленной выше корреляционной связи между виброскоростью и вызывающей ее силой, и таким образом свидетельствует, как и прочие, не приводимые здесь упомянутые опытные данные, о соответствии формул (4.1), (4.2) и (4.8) реально наблюдаемым явлениям.

y = 3,4436x - 3,R2 = 0, 11,522,Значение силы, вызывающей вибрацию по отношению к величине данной силы при оптимальной подаче насоса Fотн Рис.5.4.Проверка расчетных зависимостей (4.1), (4.2) и (4.8) на опытных данных Писаревского В.М. для насоса НМ 10000-210 с ротором на подачу 1,25 ее оптимального значения Проверка соответствия опытным данным выражений (4.3) и (4.8) для расчета параметров вибрации гидродинамического происхождения у шнекоцентробежных насосов проводилась на обширном экспериментальном материале Бражник В.П., который был получен им для подпорного насосного агрегата магистральных нефтепроводов НМП 3600-230 (рис.5.5).

Сравнение вибрационных характеристик этого насоса с расчетными значениями вибрации показывает, что расчетные и экспериментальные данные соответствуют друг другу точно так же, как это наблюдается и для центробежных насосов. Существенные отклонения расчетных отношению к ее величине при оптимальной подаче насоса Q отн Значение виброскорости насоса по виброускорений от опытных значений наблюдаются при подачах, больших оптимальной производительности насоса.

Рис.5.5.Сравнение вибрационных характеристик насоса НМ 3600-230 с расчетными значениями силы вибрации:

а) при различных углах установки лопастей шнека );

(1 - = 9 2 5 ; 2 – = 7 5 s s б) при различных диаметрах шнека (3 - D = 0,517 м; 4 – 0,472 м; 5 – 0,427 м);

экспериментальные данные;

расчетные значения Таким образом, было доказано, что полученные выражения для расчета параметров вибрации гидродинамического происхождения у центробежных и шнеко-центробежных насосов, работающих с недогрузкой по подаче, адекватно отражают описываемые ими физические процессы.

В шестой главе исследуется влияние изменения численных значений параметров, входящих в итоговые выражения (4.1), (4.2), (4.3), (4.4), (4.7) и (4.8) и являющихся параметрами управления вибрацией, на кавитационные характеристики насосных агрегатов, так как большая часть этих параметров способна влиять на всасывающую способность насосов центробежного типа.

Для решения поставленной задачи был проведен анализ существующих исследований в области влияния конструктивных параметров перекачивающих агрегатов на их кавитационные характеристики. На основе проведенного анализа установлено, что теоретический путь в решении данной проблемы пока не дает желаемых результатов. Поэтому практикуется эмпирический подход на базе различных параметров подобия, в котором наилучшие результаты достигнуты Рудневым С.С. Им получено выражение, связывающее между собой критический кавитационный запас насосов hкр с параметром С, названным кавитационным коэффициентом быстроходности.

Проверка методики Руднева С.С., основывающейся на определении кавитационного подобия насосов по параметру C, на опытных данных для исследованных в работе насосов, а так же для других подобных машин выявила не достаточную адекватность отражения параметром С кавитационных процессов в насосах. Это потребовало выполнения исследований в данной области. Исследования выполнялись на базе, достигнутой Рудневым С.С., наиболее близко подошедшего к решению проблемы. Суть исследований заключается в поиске выражения, раскрывающего зависимость С от особенностей отдельных насосов. Общий вид искомой зависимости представлен в безразмерной форме С = f (nu ), (6.1) 1,5 С H* где ; H0 – (Н) = f (nu ); H - относительный напор насоса, равный H = пs Hнапор, развиваемый насосом при оптимальной подаче; Н*-базовый напор насоса, который можно назвать автомодельным, так как при H = H* кавитационный коэффициент быстроходности С будет зависеть только от одного удельного числа оборотов ротора насоса пu или коэффициента п Q быстроходности насоса пs; ; n – частота оборотов ротора nu = (g H )3 / насоса; Q и H – подача и напор насоса.

Для поиска искомой зависимости использовались опытные данные для подавляющего числа выпускаемых типоразмеров насосов НМ.

Коэффициенты быстроходности их составляют 43,54 262,39, что охватывает практически весь диапазон коэффициентов быстроходности центробежных насосов (40 300). С целью расширения круга вовлекаемых в анализ опытных данных и придания на этой основе последующим обобщающим выражениям большей достоверности к рассмотрению привлекались данные по одним и тем же маркам насосов, но взятым из различных источников, а также заводские характеристики насосов. При этом рассматривались насосы, как с номинальными, так и со сменными роторами.

Рассмотрение опытных данных для отмеченных насосов в координатах (6.1) (рис.6.1) приводит к выводу, что общая функциональная зависимость(6.1) имеет вид С = аs - bs nu, (6.2) где as и bs – безразмерные коэффициенты, постоянные для каждого насоса.

Рис.6.1.Опытные данные по кавитационным характеристикам насосов (представлены частично) Проведенный анализ опытных данных в функциональной зависимости (6.2) показал, что этой зависимости в равной мере подчиняются все насосы рассматриваемого типа, то есть насосы со всеми возможными значениями пs и пu. При этом разброс опытных данных относительно прямой, описываемой (6.2), минимален и составляет не более 6%.

Рис.6.2.Совместное рассмотрение опытных данных на одном координатном поле Отмеченные обстоятельства дают основания считать, что зависимость (6.2) удовлетворительно отражает исследуемое явление, а положенное в ее основу выражение (6.1) имеет под собой вполне определенную физическую базу. Для выяснения этой базы все имеющиеся опытные данные были рассмотрены на одном координатном поле в координатах (6.1) (рис. 6.2).

Анализ рис.6.2 и опытных данных по каждому исследуемому насосу в отдельности, как это показано на рис.6.1, позволил придти к следующим nu выводам. Во-первых, удельное число оборотов в данном случае представляет собой соотношение кинетической и потенциальной составляющих энергии жидкости и может быть названо коэффициентом кавитационного подобия центробежных насосов или, если опираться только на исследованные насосы, коэффициентом кавитационного подобия центробежных насосов со средним расположением рабочего колеса. Воnu nu вторых, по характеру зависимости C от в различных диапазонах можно выделить три специфические зоны. В третьих, границы выделенных зон определяются значениями удельного числа оборотов ротора насоса, соответствующим номинальному режиму работы насоса nu0. В четвертых, nu выделенные зоны исходя из характера зависимости в них C от можно назвать следующим образом:

- при 2 nu0 6 - зона автомодельности кавитационных процессов;

- при 6< nu0 7 - переходная зона от автомодельности к частной автомодельности кавитационных процессов;

- при 7< nu0 <15 - зоной частной автомодельности кавитационных процессов.

Единство природы исследуемого кавитационного явления в различных центробежных насосах и определенная универсальность полученного параметра C позволили обобщить частные эмпирические зависимости для отдельных зон и получить единое расчетное выражение для насосов всего ряда быстроходности Hi 1,, C = ns (as - bs nu ) (6.3) где Hi - напор насоса, имеющий различное значение для вышеприведенных зон; для зоны автомодельности и переходной зоны Hi =Hoo (номинальный напор насоса при установке на нем ротора на номинальную подачу), а для зоны частной автомодельности Hi =Ho (номинальный напор насоса при установке на нем сменного ротора); as и bs - безразмерные коэффициенты, определяемые в зависимости от зоны по соответствующим, полученным в работе, эмпирическим выражениям. На основе формулы (6.3) выведена зависимость для расчета критического кавитационного запаса насосов hкр H hкр = 17,8 103 (as - bs nu )-4 /. (6.4) HiЗначения hкр, найденные по формуле (6.4), отличаются от опытных не более, чем на 10%. Зависимость (6.4) использовалась для анализа влияния изменения параметров управления вибрацией на кавитационные характеристики центробежных насосов.

Аналитическая структура формул (4.1), (4.2) и (4.8) показывает, что вибрационные характеристики центробежных насосов в наибольшей степени зависят от численной величины таких параметров, как: диаметр входного отверстия рабочего колеса насоса D1, угол наклона лопастей рабочего колеса на входе в колесо 1Л, частота оборотов ротора насоса n, количество лопастей в рабочем колесе Z. Проведенный численный анализ показал, что снижение вибрации путем изменения перечисленных параметров не ухудшает кавитационные характеристики насосов и даже несколько улучшает их.

В седьмой главе разрабатываются способы снижения вибрации у центробежных и шнеко-центробежных насосов, которые вытекают из Fв/ Fc Fs/ Pвибр зависимостей (4.1), (4.2), (4.3) и (4.4) для определения сил,, и и состоят в изменении входящих в эти зависимости параметров – параметров управления вибрацией.

Анализ отмеченных формул привел к следующим выводам:

Fв Fc 1.Для снижения сил, и, вызывающих вибрацию центробежных насосов, необходимо изменять одни и те же конструктивные параметры насосов: уменьшать угол наклона лопастей на входе рабочего колеса 1л, диаметр входного отверстия рабочего колеса D1 и частоту вращения рабочего колеса n; увеличивать количества лопастей рабочего колеса z.

2.Снижение вибрации гидродинамического происхождения у шнекоцентробежных насосов может быть достигнуто: уменьшением внешнего диаметра шнека D, угла установки лопастей шнека 1л, шага шнека S и частоты вращения шнека n; увеличением количество лопастей шнека z.

3.Наибольший эффект для обоих типов насосов (центробежных и шнеко-центробежных) дает уменьшение соответствующих диаметров ( D1 и D), углов установки лопастей ( рабочего колеса и шнека), а также частоты оборотов роторов.

Сделанные на основе расчетно-теоретических данных выводы подтверждены опытными данными, полученными на действующей нефтеперекачивающей станции, и результатами экспериментов различных исследователей.

В заключение главы 7 даются практические рекомендации по использованию результатов исследований. Они представлены методикой, которая позволяет выполнять расчеты требуемых значений параметров управления вибрацией, обеспечивающих насосам допустимый или желаемый уровень вибрации.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО ВЫПОЛНЕННЫМ ИССЛЕДОВАНИЯМ 1.Исследовано влияние гидродинамических процессов в проточной части центробежных насосов на их энергетические характеристики.

По результатам данных исследований разработана методика расчета потерь напора в элементах проточной части центробежных насосов и методика расчета напорной характеристики подобных насосов.

Кроме того, предложена и реализована модель периодическиквазитрехмерного течения в рабочих колесах центробежных насосов;

разработаны модель и метод расчета квазитрехмерного течения в рабочих колесах центробежных насосов с определением параметров потока и переменных гидродинамических сил.

2.Создана физическая модель вибрации гидродинамического происхождения у центробежных и шнеко-центробежных насосов.

3.Создана математическая модель вибрации гидродинамического происхождения у центробежных и шнеко-центробежных насосов.

4.Проведена проверка полученной физико-математической модели гидродинамической вибрации центробежных и шнеко-центробежных насосов путем сопоставления результатов расчета с опытными данными соискателя и с экспериментальными данными других исследователей.

5.На основе созданной модели разработаны технические решения по снижению вибрации гидродинамического происхождения в центробежных и в шнеко-центробежных насосах, работающих с недогрузкой по подаче.

В частности, разработаны практические рекомендации по использованию результатов исследований, представленные методикой расчета требуемых значений параметров управления вибрацией, обеспечивающих насосам допустимый или желаемый уровень вибрации;

предложен и обоснован теоретически, на положениях гидродинамики, и опытными данными по размерному ряду центробежных насосов типа НМ, nu = охватывающему по удельным оборотам ротора 2,15 12,97, коэффициент кавитационного подобия центробежных насосов.

6.Выполнена апробация разработанных технических решений на опытных данных, в том числе полученных в промышленных условиях на насосной станции магистрального нефтепровода.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Безус А.А. Влияние схемы соединения насосов на крутизну «кривой выбега» насосных станций / Безус А.А., Перевощиков С.И. // Нефтяное хозяйство. - 1991. - № 7. - С.59-61.

2.Перевощиков С.И. К настройке системы сглаживания волн давления на НПС нефтепроводов / Перевощиков С.И., Безус А.А. // Нефтяное хозяйство. - 1993. - № 11. - С.47-48.

3.Перевощиков С.И. Вибрация насосно-силовых агрегатов магистральных нефтепроводов / Перевощиков С.И., Безус А.А. // Нефтяное хозяйство. - М.: АО "Нефтяное хозяйство", 1994. - № 10. - С.54-55.

4.Перевощиков С.И. Вибрация подпорных насосов магистральных нефтепроводов / Перевощиков С.И., Безус А.А. // Изв. вузов. Нефть и газ. – Тюмень: ТюмГНГУ, 1997.- № 2.- С.75-79.

5.Перевощиков С.И. Снижение гидродинамической вибрации центробежных насосов / Перевощиков С.И. // Изв. вузов Нефть и газ.– Тюмень: ТюмГНГУ, 1997. - № 4.-С.50-56.

6.Перевощиков С.И. Разработка способов снижения гидродинамической вибрации у подпорных насосов магистральных нефтепроводов / Перевощиков С.И. // Изв. вузов Нефть и газ. – Тюмень:

ТюмГНГУ, 1997. - № 6.- С.137.

7.Перевощиков С.И. Потери энергии в диффузорных каналах / Перевощиков С.И. // Изв. вузов. Нефть и газ. – Тюмень: ТюмГНГУ, 1998. - № 5.-С.85-89.

8.Перевощиков С.И. Потери энергии в несимметричных диффузорных каналах / Перевощиков С.И. // Изв. вузов. Нефть и газ. – Тюмень: ТюмГНГУ, 1998. - № 6.-С.85-89.

9.Перевощиков С.И. Критерий кавитационного подобия центробежных насосов / Перевощиков С.И. // Изв. вузов. Нефть и газ. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2000. - № 1.С.75-80.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»