Вопрос 3. 4. Комплексная характеристика УЭЦН с указанием рабочей зоны и оптимальных параметров работы

4. Комплексная характеристика УЭЦН с указанием рабочей зоны и оптимальных параметров работы

Комплексной характеристикой насоса называ­ется графическая зависимость основных пара­метров насосов (напора Н, мощности N, К.П.Д. , допустимого кавитационного запаса hд или высоты всасывания НS от подачи Q).

Центробежные насосы, к которым отно­сятся агрегаты НМ, НПВ и НМП, могут иметь два вида характеристик – комплексную и уни­версальную. Основной характеристикой по­добных насосов является комплексная. Общий вид её показан на рис. 1. Рекомендуемая заво­дом-изготовителем область применения насо­сов по подаче (рабочая зона) отмечена на H-Q характеристике волнистыми линиями или вы­деляется в виде обособленного поля 1. Рабочей зоне отвечают наиболее высокие значения К.П.Д. насоса.

Рис. 1. Комплексная характеристика насоса

Область применения насоса может быть рас­ширена обточкой их рабочих колёс. Насосы магистральных нефтепроводов допускается обтачивать не более чем на 10%, т.к. при большем значении обточки рабочих колёс на­блюдается заметное снижение К.П.Д. насосов. Предельно допустимому значению обточки рабочего колеса соответствует нижняя кривая H-Q из двух приведённых на характеристике. Верхняя H-Q кривая отвечает необточенному колесу. Допустимый кавитационный запас hд, приводимый на характеристике, есть мини­мально допустимый избыток удельной энергии перекачиваемой жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидко­сти, при котором не происходит холодного кипения жидкости в насосе или кавитации. С помощью hд рассчитывается минимально до­пустимое давление на входе в насос Рвхmin.

где РS – давление насыщенных паров перека­чиваемой жидкости при температуре пере­качки, Н/м2;  – плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2; hд – допустимый кавитацион­ный запас, принимаемый по комплексной ха­рактеристике насоса для соответствующей подачи, м.

При давлениях на входе в насос, больших Рвхmin, кавитации в насосе не наблюдается.

При решении многих инженерных задач H-Q характеристики насосов используются в анали­тической форме, которую получают путём ап­проксимации графической H-Q зависимости. Аппроксимацию выполняют на основе уравне­ния 3.1 и осуществляют следующим образом.

H = a - bQ2

На H-Q характеристике в её рабочей зоне берут две любые точки с координатами Q1, H1 и Q2, H2 соответственно. Затем эти координаты под­ставляют и дважды записывают уравнение (выше). В результате получают систему двух уравнений с двумя неизвестными – a и b.

Решение данных уравнений даёт зависимости для определения численных значений a и b через известные Q1, H1 и Q2, H2:

Подставив рассчитанные значения a и b в можно пользоваться выражением для опреде­ления напора насоса в зависимости от его по­дачи.

Комплексная характеристика-центробежного насоса, представляюет графическую зависи­мость развиваемого напора Н, потребляемой мощности N, к.п.д. з и допустимого кавитаци­онного запаса напора от подачи насоса Q (при постоянных n и ρ