Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Пермский национальный исследовательский политехнический университет Факультет Выпускающаякафедра: Направлениеподготовки: Профиль Квалификация: Горно-нефтяной Горнаяэлектромеханика 15.03.02 «Технологические машины и оборудование» «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов» Бакалавр Допускается к защите Зав.кафедрой ГЭМ __________Г. Д. Трифанов «___» ___________ 20__ г. НАИМЕНОВАНИЕ ТЕМЫ Выпускная квалификационная работа Дипломный проект /Дипломная работа Выполнил студент группы _______ _____________________(___________) подпись Научный руководитель: _____________________(___________) должность, ФИО подпись Пермь 20__ 1 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Пермский национальный исследовательский политехнический университет Кафедра Горной электромеханики «УТВЕРЖДАЮ» Зав. кафедрой ГЭМ __________Г. Д. Трифанов «___» ___________ 20__ г. . ЗАДАНИЕ на выполнение выпускной квалификационной работы студента Фамилия И.О.______________________________________________________________________________________ Факультет_Горно-нефтяной_______________________________Группа_____________________________________ Начало выполнения работы___________________________________________________________________________ Контрольные сроки просмотра работы кафедрой_________________________________________________________ Сроки представления на рецензию_____________________________________________________________________ Защита работы на заседании ГЭК______________________________________________________________________ 1. Форма и наименование работы: (дипломный проект, дипломная работа)_______________________________ 2. Исходные данные к работе______________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ 3. Содержание пояснительной записки______________________________________________________________ а) основная часть (конструкторская, технологическая, исследовательская)___________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ б) раздел_____________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ в) раздел_____________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ 2 ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ г) раздел_____________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ 1. Дополнительные указания ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ 2. Основная литература________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________ Руководитель выпускной квалификационной работы студента_______________________(____________________) дата и подпись руководителя Задание получил_______________________________________________________________(________________) дата и подпись студента 3 https://areopag-spb.ru/pumps/trekhplunzhernye_nasosy/trehplunzhernye-nasosy/ Трёхплунжерные насосы АМГ производятся в соответствии с ТУ 28.13.12-00146919837-2017. Предназ- начены для залповой подачи метанола или этиленгликоля в газодобывающие скважины, трубопроводы сбора и транспортировки газа с целью предотвращения гидратных пробок и отложений, а также для подачи МЭГа, ДЭГа и ТЭГа. На примере расчёта покажем, как при заданных параметрах насоса меняется его производительность, а именно на примере расчёта насоса 1 с учётом установленных параметров расчитаем полезную мощность и потребный напор для насоса 2. Подача от2,2 м3/ч.Подача до5,1 м3/ч.Мощность15-30 кВт.Давление до35Мпа. Диаметр плунжера, мм 36 Максимальное давление на выходе, Мпа 35 Наибольшая идеальная подача при максимальной частоте вращения вала насоса, м3/ч 2,2 Максимальная гидравлическая мощность насоса, кВт23 3 Мощность устанавливаемого электродвигателя, кВт 30 Тип электродвигателя асинхронный Ход плунжера, мм 40 Давление на входе, Мпа 0,2-2 Максимальная частота вращения вала, мин-1 300 Минимальная частота вращения вала, мин-1 100 Условный проход приемной линии, мм 45 Условный проход напорной линии, мм 25 4 3.1. Расчет Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения нефти, равную 1,5 м/c. Внутренний диаметр трубопровода круглого сечения рассчитывают по формуле 𝑑 = √4𝑄/(𝜋𝜔) (1) 𝑑 = √1,4 ∗ 10−3 ∗ 4 3,14∗1,5 = 0,034 м Выбираем стальную трубу с внутренним диаметром трубы 0,037 м, тогдафактическая скорость нефти в трубе𝜔 = 1,303 м/𝑐. Примем, что коррозия трубопровода незначительная. Определение потерь на трение и местные сопротивления 𝑅𝑒 = 𝜔𝑑𝜌/𝜇 (2) Re=1,303*0,037*854,4/0,8603*10-3=47880, т. е. режим течения турбулентный. Примем абсолютную шероховатость равной ∆=1*10-4м. Тогда e=∆/d (3) e=1*10-4/0,037=0,0027 Далее получим: 1/e=370; 10/e=3704; 560/e=207407; 3704<Re<207407 Таким образом, в трубопроводе смешанное трение 𝜆 = 0,11(𝑒 + 68 0,25 𝑅𝑒 ) (4) 𝜆=0,11(0,0027+68/47880)0,25=0,028 Сумма коэффициентов для всассывающей линии ξ1=1,2 Сумма коэффициентов для нагнетательной линии ξ2=1,5 Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле 𝜆𝑙 ℎп вс = ( + ξ1 ) 𝜔2 /2𝑔(5) 𝑑э hп вс=(0,028*10/0,037+1,2)1,3032/2*9,81=0,759 м Потерянный напор в нагнетательной линии находим по формуле 5 𝜆𝑙 ℎп нагн = ( + 𝜉2 ) 𝜔2 /2𝑔(6) 𝑑э hп нагн=(0,028*40/0,037+1,2)1,3032/2*9,81=2,749 м Общие потери напора hп =hп вс+hп нагн (7) hп=0,789+2,749=3,508 м Рассчитываем потребный напор H=(p2-p1)/(ρg)+Hг+hп (8) Hнаппотр=(15-2)*106/854,4*9,81+15+3,508=1569,51 м вод. ст Полезную мощность, затрачиваемую на перекачивание жидкости, определяют по формуле 𝑁п = ρgQH (9) Nп=854,4*9,81*0,0014*1569,51=18417 Вт=18,4 кВт Расчитываем запас напора, необходимый для предотвращения отрыва поршня от жидкости вследствие сил инерции h3=1,2(l/g)(f1/f2)(u2/r) (10) h3=1,2*(0,04/9,81)*(0,00101/0,00107)(12/0,020)=0,23 м Увеличим диаметр трубопровода d (формула 1) до 0,120 м, сделаем обратный пересчёт на подачуQ (формула 1) 𝑑 = √𝑄 ∗ 4 3,14∗1,5 = 0,120м Q=0,017 м3/c=61,2 м3/ч, в итоге подача увеличилась в 12 раз. Далее «Re=155288»увеличивается, а «e=0,0008»уменьшается. Соответственно, смешанное трение «𝜆=0,065» увеличится, «hп вс =0,573» и «hп нагн=2,005» уменьшились. Далее увеличиваем геометрическую высоту подъёма до 30 м потребный напор увеличивается Hнаппотр (8) до 1584 м вод. ст и увеличивается полезная мощность Nп (9) до 225642 Вт или 226кВт. Геометрическую высоту подъёма мы оставим прежней 15 м, тогда потребный напор Hнаппотр (8) равен 1568,58, а далее полезная мощность Nп (9) 6 составляет 223505 Вт или 223 кВт. Делаем вывод, что увеличение геометрической высоты подъёма в два раза не оказывает значительного влияния на затраты полезной мощности. Производительность увеличивается в 12 раз за счёт увеличения внутреннего диаметра 0,120/0,034=3,5 раза трубопровода и полезной мощности, соответственно, 223,505/18,4 кВт=12,1 раз. При увеличении мощности увеличивается число оборотов. При увеличении диаметра трубопровода увеличивается рабочая площадь поршня и габариты всего плужера, увеличивается длина хода. Объем освобождаемый поршнем за один ходрасчитывается по формуле и увеличивается от увеличения площади и хода поршня: V= F* S , м3 , где F, S – площадь и ход поршня соответственно. Далее подача трехпоршневого насоса простого действия увеличивается при увеличении объёма, освобождаемого поршнем за один ход QT=3FSn/60 Соответственно, увеличение рабочей площади поршня, длины хода и числа оборотов увеличивает производительность насоса. 7
