Схема обвязки насосов: Монтаж скважинного насоса

Содержание

Монтаж скважинного насоса

Система водоснабжения- это слаженная работа многих компонентов системы, где важна их правильная установка. Поэтому необходимо ответственно подойти к вопросу ее монтажа, который еще называется обвязкой.

Что такое обвязка?

Под обвязкой подразумевают монтаж различного оборудования для полноценной подачи воды в дом. Такое оборудование включает в себя:

кессон;
насос;
гидроаккумулятор;
автоматику.

Схема обвязки скважины зависит от сезона. Если требуется постоянное обустройство, то надо учитывать тип скважины, её мощность, место расположения. На дачах вполне хватит летней обвязки, а в частных домах придётся позаботиться и о зимнем водоснабжении. Поэтому потребуется особый подход, о котором сейчас будет рассказано. И первое, что необходимо сделать — установить кессон.

Монтаж кессона

Для оборудования колодца, то есть для её обустройства, первым делом требуется установить кессон.

Делается он в грунтовом углублении, и может быть как квадратной, так и цилиндрической формы. Изготавливается из самых различных материалов — пластика, бетона, нержавеющей стали. Основное его назначение — предотвратить замерзание воды и обеспечить полную герметичность колодца. В кессоне устанавливается гидроаккумулятор, насосная станция и другое оборудование. В зависимости от этого он может быть самого разного размера.

Установка кессона осуществляется на глубине ниже уровня промерзания почвы, а это примерно 1,5 метра.

Проще говоря, на ту же глубину, на которую прокладываются трубы для постоянного водоснабжения дома. Выкапывание отверстия под его установку надо начинать до начала буровых работ. По окончанию обсадных работ проводится бетонирование стенок кессона, его утепление и герметизация.

На дне кессона делается подушка из песка и гравия. Нужно это для того, чтобы ливневые воды, попадающие в него, смогли уйти под землю, а не задерживались в коробке. Именно поэтому её дно никогда не бетонируется.

То же касается и пространства между грунтом и стенками кессона — его надо засыпать щебнем. Сверху кессона обычно монтируется бетонная плита с люком.

Необходимые комплектующие для монтажа скважинного насоса

— Обратный клапан

— Ниппель. Он служит для соединения обратного клапана и насоса.

— Муфта ПНД для соединения обратного клапана и трубы (в случае изготовления трубопровода из трубы ПНД (полиэтилен низкого давления).

-Труба ПНД. Важное замечание, диаметр трубы по требованию большинства производителей насосного оборудования должен быть 32 мм.

— Оголовок. Он служит в первую очередь для защиты скважины от попадания в нее посторонних предметов, пыли, грязи, талых и грунтовых вод. Так же от дополнительно защищает скважину от промерзания, при этом позволяет надежно закрепить насос и электропроводку.

— Трос с зажимами. На нем подвешивается насос, что делает его выбор одним из важных составляющих. Помните, за электрический кабель подвешивать насос нельзя!

-Пластиковые стяжки (хомуты).

^{*Приведены основные комплектующие, могут потребоваться дополнительные материалы в зависимости от комплектации насоса.}

Монтаж насоса

Насос опускается в скважину в сборе с подающей трубой, которая разматывается по мере погружения, нержавеющего страховочного троса, и кабеля питания насоса. К подающему парубку монтируется обратный клапан, который препятствует обратному сливу воды после выключения насоса.

К клапану фиксируется нагнетательный (подающий) трубопровод, который будет в дальнейшем соединён с тройником, ведущим к выходу из кессона, либо с гидроаккумулятором, если его планируется установить в приямке. Нередко подающий трубопровод выводится на поверхность, для подключения поливочного шланга.

Электрический кабель насоса разматывается, и крепится к нагнетательному трубопроводу с помощью полимерных стяжек. Страховочный трос фиксируется на кронштейны, расположенные на корпусе. Держать насос должен только трос — кабель и трубопровод не должны испытывать никаких дополнительных нагрузок. Во избежание перехлёста при монтаже и эксплуатации, трос тоже фиксируют стяжками к общей связке.
Отметка, на которую опускается насос, зависит от глубины водозабора, а также качества водоносного горизонта. Обычно это верхний уровень фильтрующей колонны, но бывает и ниже. В любом случае, насос не опускают близко к дну скважины — расстояние между ними должно быть не менее одного метра.

Гидроаккумулятор

Это оборудование представляет собой металлическую ёмкость, предназначенную для накопления воды. Гидроаккумуляторы могут иметь различные объёмы, от этой характеристики зависит их цена.
Для жилого дома, в котором проживает семья из 4−5 человек, и есть канализация, может понадобиться ёмкость 120−140 л. Если канализации нет, достаточно и 50-литрового бака.
Для чего он нужен:

-Во-первых, создаётся определённый запас воды, позволяющий расходовать его без включения насоса. Только когда уровень воды в нём снизится до определённой отметки, насос включится автоматически и накачает воду до максимального объёма. Таким образом, нанос работает в щадящем режиме, что даёт возможность значительно продлить срок его эксплуатации.

-Во-вторых, в ёмкости поддерживается постоянное давление, что очень важно для работы водопроводной системы в целом. Если в доме несколько этажей, гидроаккумулятор может быть установлен на каждом из них. Бак монтируют к стене или ставят на пол — принципиального значения это не имеет.

Реле давления (блок автоматического управления)

Блок автоматического управления всегда устанавливается в доме. В нём вручную выставляются верхние и нижние значения давления, при которых насос должен отключаться и включаться.

Системы автоматики включают в себя пульт управления, реле давления. Обычно насосная автоматика для удобства монтажа и обслуживания располагается на гидроаккумуляторе или в непосредственной близости от него, хотя это требование и не является обязательным. При необходимости насосная автоматика может быть смонтирована и в другом удобном для контроля и регулировки месте. Пульт управления контролирует работу насоса и предохраняет его от перегревов. Размещать его рекомендуется в доме. Реле давления отвечает за давление в гидроаккумуляторе и в системе в целом. Оно включает насос при понижении давления и выключает его при достижении нормального давления. Датчик сухого хода выключает насос в случае резкого падения давления в системе из-за разгерметизации. Существуют комбинированные устройства, совмещающие функции реле давления и датчика сухого хода. Эти устройства называются автоматические реле давления или контроллеры.

Для скважин с небольшим дебетом или в случае необходимости установки насоса большой мощности применяются датчики уровня с блоком контроля, который отключает насос, если уровень воды в скважине падает ниже критического.

Разумеется, обязательный этап обустройства скважин. Применяются трубы ПНД (внутри скважины) или полипропиленовые (для ввода в дом), монтируемые при помощи соответствующих фитингов. Для условий Иркутской области рекомендуется укладывать водоподводящие трубы на глубине не менее 2,7 метра. Это необходимо, чтобы защитить трубы от промерзания в зимний период (как альтернатива- утепление трубопровода). Вводная магистраль оборудуется фильтром для удаления из скважинной воды механических загрязнений.

В конечном итоге система должна выглядеть таким образом

Обвязка насосов — схемы, особенности подключения

Устройство собственной водопроводной сети зачастую является единственным способом создания достойных условий для жизни в загородном доме. Необходимым условием для этого является наличие водоносной скважины или колодца.

Если вода есть, остается подать ее в дом и подключить к точкам забора.

В зависимости от глубины расположения зеркала воды можно использовать насос поверхностного или погружного типа.

Поверхностный насос работает только при глубине зеркала воды не более 8 метров. Для погружного насоса пределов практически нет. С помощью оборудования этого вида можно поднимать воду из скважин глубиной 300 и более метров.

Для обеспечения правильной работы насосного оборудование необходимо его грамотное с технической точки зрения, подключение к системе водоснабжения. Схемы обвязки скважинного и поверхностного насосов аналогичны, но имеют свои характерные особенности.

Обвязка погружного насоса

Для подключения насоса к системе водоснабжения необходимо следующее оборудование:

насос
трубы, по которым вода будет подаваться вода
крепежный трос, удерживающий насос в толще воды и не позволяющий ему утонуть
манометр
гидравлический бак
устройство защиты от запуска насоса на сухом ходу
оборудование для очистки воды (фильтр)

При подключении погружного насоса между ним и водопроводной трубой обязательно устанавливается обратный клапан, препятствующий сходу воды из системы водоснабжения в скважину при выключенном насосе.

Если диаметр выходного штуцера и водопроводной трубы не совпадают, для включения насоса используется переходной ниппель.

На следующем участке трубы устанавливается фильтр. После которого устанавливается реле давления и манометр, с помощью которых осуществляется включение насоса в работу при снижении уровня давления воды в системе водопровода ниже установленного значения.

Каждый элемент обвязки погружного насоса, по сути, является сложным узлом, выход которого из строя приведет к неисправности всей системы водоснабжения. Поэтому на каждом участке дополнительно монтируется запорная арматура, позволяющая не разбирать всю обвязку, а выполнять лишь локальный ремонт, отсоединяя нужный участок системы. Для этого лучше использовать краны типа американка.

Обвязка поверхностного насоса

Обвязка поверхностного насоса выполняется аналогично. Между подающей трубой и заборным штуцером насоса устанавливается обратный клапан, препятствующий сходу воды. Насос монтируется на устойчивое основание. Допускается его установка на промежуточном уровне между поверхностью земли и зеркалом воды. Для этого делается специальное углубление. В этом случае монтаж усложняется, но дополнительным бонусом становится возможность качать воду с большей глубины.

Вероятно, именно сложность обвязки поверхностного насоса стала причиной разработки насосных станций, применение которых в значительной мере упрощает монтажные работы.

Схема обвязки насосной станции

Насосная станция это система бесперебойного снабжения водой, включающая все необходимые элементы:

насос
систему автоматического контроля, состоящую из реле давления и манометра
фильтр
гидроаккумулятор
обратный клапан

Остается только подключить ее к источнику воды и к ее потребителям. Единственным недостатком комплекса насосной станции является малый объем гидроаккумулятора. Но с этой проблемой можно справиться, подключив дополнительно еще один мембранный бак.

Насосная станция также устанавливается на прочное основание и при необходимости может быть расположена ниже уровня земли.

Состав и подбор элементов обвязки насоса в системах холодоснабжения

Насосная станция — это обязательный элемент системы холодоснабжения, который отвечает за циркуляцию холодоносителя в контуре. Обязательным условием работоспособности системы является наличие элементов обвязки насоса, без которых эксплуатация системы будет невозможна или не продолжительна.

В статье рассматриваются основные устройства и изделия обвязки насосов циркуляции жидкости и определяются способы их подбора для его эффективной и безопасной работы в системе холодоснабжения.

Рисунок 1. Общий вид обвязки и дополнительного оборудования насоса

В обвязку насоса входят следующие элементы:

Циркуляционный насос,
Расширительный бак,
Обратный клапан,
Затвор (краны, задвижки),
Фильтр,
Виброкомпенсатор,
Предохранительный клапан,
Шкаф управления.

Циркуляционный насос

Циркуляционный насос обеспечивает перекачку охлаждающей жидкости в контуре циркуляции с требуемым напором и производительностью (рисунок 2). В обычном случае это самовсасывающий насос центробежного типа с рабочей частью из нержавеющей стали. Попадая в центр насоса жидкость, вращается вместе с рабочим колесом и за счет кинетической энергии выталкивается к выходному патрубку с необходимыми характеристиками.

Основные параметры для подбора насоса – требуемый напор и расход. Алгоритм и пример подбора см. по ссылке.

Рисунок 2. Циркуляционный насос

Расширительный бак

Устройство для компенсации объема циркуляционной жидкости при изменениях температуры называют расширительным баком (рисунок 3).

Рисунок 3. Расширительный бак

Для чего нужен расширительный бак

В процессе работы системы холодоснабжения происходит изменение объема рабочей среды связанное с температурным расширением и сжатием жидкости.

Для предотвращения выхода из строя элементов системы устанавливается расширительный бак. Основным элементом данного устройства является мембрана разделяющая полость бака на две части, в результате чего образуются две камеры жидкостная и газовая (воздушная). В одной закачан инертный газ (азот) в другую поступает рабочая среда из системы циркуляции. Внутри воздушного отсека установлен клапан для стравливания газа в момент сильного повышения давления.

При нагреве рабочая среда расширяется, происходит повышение давления в системе циркуляции, в этот момент установленная мембрана растягивается, уменьшая объем газового (воздушного) пространства в баке. При снижении температуры жидкости объем в системе уменьшается, а находящееся в баке среда выталкивается в систему.

Пример расчета и подбора расширительного бака

Один из основных параметров для подбора расширительного бака является его объем, который рассчитывается в зависимости от используемой жидкости циркуляции. В данном примере выполним подбор расширительного бака для воды.

Исходные данные:

Внутренний объем контура рабочей среды – 1050 л,
Максимальная температура рабочей среды – 40 ⁰С (температура окружающего воздуха в момент заполнения системы),
Минимальная температура рабочей среды – 4 ⁰С,
Гидростатическое давление в точке подключения бака – 0,5 бар,
Высота системы – 30 м.,
Расширительный бак планируется установить над системой в верхней точке, принимаем статическую высоту 3 м.
Установленное давление срабатывания предохранительного клапана – 3,0 бар.

Пример расчета и подбора:

Определяем коэффициент температурного расширения n для воды по таблице 1 равный 0,78.

Температура мин–макс, ⁰С	n – коэффициент расширения при температуре ⁰C
Температура мин–макс, ⁰С	Вода	Вода +10% гликоля	Вода +20% гликоля	Вода +30% гликоля	Вода +40% гликоля	Вода +50% гликоля
4–5	0,00	0,01	0,02	0,03	0,04	0,04
4–10	0,03	0,08	0,13	0,19	0,23	0,26
4–15	0,09	0,16	0,26	0,36	0,44	0,49
4–20	0,18	0,27	0,41	0,55	0,66	0,74
4–25	0,29	0,39	0,57	0,75	0,89	0,99
4–30	0,43	0,54	0,75	0,97	1,13	1,25
4–35	0,59	0,70	0,95	1,19	1,39	1,53
4–40	0,78	0,88	1,16	1,44	1,65	1,81
4–45	0,98	1,08	1,38	1,69	1,93	2,10
4–50	1,19	1,30	1,62	1,95	2,21	2,40
4–55	1,43	1,53	1,88	2,23	2,51	2,70
4–60	1,68	1,78	2,15	2,52	2,81	3,02
4–65	1,94	2,05	2,43	2,82	3,12	3,34
4–70	2,22	2,33	2,73	3,13	3,44	3,66
4–75	2,51	2,62	3,04	3,45	3,77	3,99
4–80	2,82	2,93	3,36	3,79	4,10	4,33
4–85	3,14	3,26	3,69	4,13	4,45	4,67
4–90	3,47	3,60	4,04	4,48	4,80	5,01
4–95	3,81	3,95	4,40	4,84	5,15	5,36
4–100	4,16	4,31	4,76	5,21	5,52	5,72
4–105	4,53	4,68	5,14	5,59	5,88	6,07

Таблица 1. Коэффициент температурного расширения

Объем расширения рассчитываем по формуле

V_р= V_c‧n = 1050 ‧ 0,78 = 8,19 л., где

V_c– объем контура рабочей среды.

Для компенсации потерь объема жидкости в системе, необходим запас рабочей среды в объеме 0,5% от общего, но не менее 6 литров:

\[ V_з=\frac{(V_c\cdot0,5)}{100}=\frac{(1050\cdot0,5)}{100}=5,25 л. \]

, принимаем V_з=6 л.

Исходное давление расширительного бака определяем следующим образом:

Р_и= Р_ст + Р_д = (3/10)+0,2=0,5 бар, где

Р_ст– давление воздействия статической высоты системы, от места установки расширительного бака до самой верхней точки. При размещении бака над системой циркуляции жидкости высота принимается не более 3 м.

Р_д– допуск для обеспечения требуемого избыточного давления в системе, принимается 0,2 бар.

Максимальное давление Р_макс в системе в месте установки бака

Р_макс= Р_кл — 10%(Р_кл)=3,0 – 0,3 = 2,7 бар, где

Р_кл – установленное давление предохранительного клапана.

Эффективность определяется по формуле (закон Бойля–Мариотта)
\[ \eta=\frac{(P_{макс}+1)-(P_{и}+1)}{(P_{макс}+1)}=\frac{(2,7+1)-(0,5+1)}{2,7+1}=0,594 \]
Необходимый объем расширительного бака с учетом расширения рабочей среды
\[ V_б=\frac{V_р+V_з}{\eta}=\frac{8,19+5,25}{0,594}=22,62 л. \]
Выбираем ближайшую модель – расширительный бак NG марки Reflex с объемом 25 л. (рисунок 4) и осуществляем проверку выбора.

Рисунок 4. Каталог мембранных баков марки Reflex

Определяем допуск объема бака для заполнения системы при стандартных условиях
20 ⁰С
\[ V_д=\frac{V_c\cdot n}{100}=\frac{1050\cdot0,18}{100}=1,89л. \]
Минимально допустимое давление при заполнении системы
\[ P_{мин}=\frac{V_б\cdot(P_и+1)}{(V_б-V_д-V_р)}=\frac{25\cdot(1,5+1)}{(25-1,89-5,25)}-1=2,49 бар (\geqslant P_и+0,3) \]
Максимальное допустимое давление при заполнении системы
\[ P_{макс}=\frac{V_б\cdot(P_и+1)}{[V_б\cdot\frac{P_и+1}{P_{макс}+1}+\Delta V_б]}-1= \frac{25\cdot(1,5+1)}{[25\cdot\frac{1,5+1}{2,7+1}+(8,19-1,89)]}-1\approx1,69бар \]

Минимальное условие разницы давлений между Р_мин и Р_макс должно составить 0,25 кгс/см², в нашем случае Р_мин -Р_макс=2,49-1,69=0,8 кгс/см², условие выполняется.

В случае невыполнения необходимой разницы давлений, подбирается бак с другими характеристиками и проверочный расчет повторяется.

Обратный клапан

Устройство, предохраняющее систему циркуляции от изменения направления жидкости, называют обратным клапаном (рисунок 5).

Рисунок 5. Обратный клапан поворотного типа

Для чего нужен обратный клапан

В системе циркуляции охлаждающая жидкость перемещается при помощи насоса и течет в одном направлении только во время работы насоса. При остановке насоса происходит замедление потока, а жидкость, находящаяся на верхних точках трубопроводной системы начинает движение в обратном направлении. Для предотвращения реверсивного потока предусмотрен обратный клапан, который устанавливается на выходе из насоса.

При перекачке рабочая среда давит на запирающий элемент, открывая его и обеспечивая проход жидкости в систему. В случае отсутствия перекачки запирающий элемент возвращается к уплотнениям под действием силы тяжести или пружины перекрывая поток.

Пример подбора обратного клапана

Для циркуляции жидкости в централизованных системах холодоснабжения набольшее распространения получили обратные клапаны поворотного типа. Такие устройства имеют минимальные гидравлические сопротивления и открываются при небольшом изменении давления, а наличие ревизионного люка дает возможность проведения ревизии без демонтажа клапана в процессе эксплуатации.

Для выбора обратного клапана приведем пример необходимых исходных данных:

Тип крепления – фланцевый,
Максимальное давление в системе 12 кгс/см²,
Проходное сечение присоединяемых трубопроводов 50 мм.,
Материал – сталь нержавеющая,
Рабочая среда – вода.

Подбор выполним на примере оборудования от «Благовещенского арматурного завода» (таблица 2 и 3).

Таблица 2 – Характеристики обратных клапанов производства «БАЗ»Таблица 3 – Присоединительные размеры обратных клапанов производства «БАЗ»

Выбираем модель «19нж76нж» с необходимыми характеристиками:

Давление 16 кгс/см² – превышает давление в системе и создает запас прочности,
Проходное сечение 50 мм. – соответствует сечению присоединяемых трубопроводов,
Материал – 12Х18Н9ТЛ является нержавеющей сталью,
Рабочая среда – вода, соответствует рабочей жидкости в системе.

Следует обратить внимание, что такой тип клапана устанавливается только горизонтально.

Затворы (краны, задвижки)

Затвор дисковый – трубопроводная арматура у которой запирающий элемент выполнен в форме диска, вращающийся вокруг оси (рисунок 6).

Рисунок 6. Затвор дисковый

Для чего нужен затвор дисковый

В системах холодоснабжения для перекрытия потоков жидкости широкое распространение получили дисковые затворы, благодаря их преимуществу перед задвижками – меньшие габаритные размеры, они легче и дешевле. В дисковых затворах перекрытие потока происходит за счет перемещения затвора в форме диска.

Затворы такого типа относят к запорно-регулирующей арматуре. Вращением рукоятки таких устройств можно менять объем проходящей жидкости или полностью останавливать поток. Устанавливают такие устройства на входе и выходе из каждого насоса или гидромодуля, с учетом что положение затвора может быть вертикальными и горизонтальным с любым направлением потока рабочей среды.

Подбор дискового затвора

Исходные данные:

Тип крепления – межфланцевый,
Максимальное давление в системе 3 бар,
Проходное сечение присоединяемых трубопроводов 50 мм.,
Температура перекачивания жидкости от 4 до 40 ⁰С,
Материал – сталь нержавеющая,
Класс герметичности – А по ГОСТ 9544-2015,
Рабочая среда – вода.

Алгоритм подбора дискового затвора:

Перед выбором укажем, что диаметр затвора принимается равным проходному сечению трубопровода.

Учитывая исходные данные, рассмотрим каталог марки Danfoss (рисунок 7). Ближайшая модель по давлению и подходящая по условному проходу VFY 065В7410.

Рисунок 7. Каталог дисковых затворов Danfoss

Дополнительное преимущество дисковых затворов и данной модели заключается в возможности регулирования расхода жидкости, который можно настроить в зависимости от поворота рукоятки затвора (рисунок 8).

Рисунок 8. Диаграмма пропускной способности дисковых затворов Danfoss

Фильтр

Фильтр сетчатый – элемент трубопроводной обвязки, задерживающий загрязнения в рабочей среде (рисунок 9).

Рисунок 9. Фильтр сетчатый

Для чего нужен фильтр

Для предотвращения попадания загрязнений в элементы системы, применяется сетчатый фильтр для грубой очистки охлаждающей жидкости.

Очистка происходит за счет прохождения рабочей среды через установленную в корпусе фильтра сетки. В зависимости от типа и диаметра ячеек, фильтр может задерживать частицы от 50 до 500 мкм.

Для определения засорения сетки устанавливаются манометры до и после фильтра

Монтаж фильтра выполняют перед насосом с учетом движения рабочей среды, которое должно совпадать с направлением стрелки, указанной на корпусе. Дренажное отверстие направляется вниз для полного опорожнения фильтра при обслуживании или ремонте.

Особенно важным является точный выбор фильтрующего элемента, от которого зависит корректность работы насоса с соответствующей производительностью.

Пример подбора фильтра

Сетчатые фильтры подбирают по проходному сечению, давлению трубопровода и требуемой пропускной способности.

Исходные данные:

Тип крепления – фланцевый,
Максимальное давление в системе 3 бар,
Проходное сечение присоединяемых трубопроводов 50 мм.,
Температура перекачивания жидкости от 4 до 40 ⁰С,
Материал – сталь нержавеющая,
Производительность насоса – 25м³/час,
Рабочая среда – вода.

Алгоритм подбора фильтра:

Для выбора сетчатого фильтра обратимся к каталогу марки Danfoss (рисунок 10), данный производитель предлагает два типа моделей FVF на давление 16 бар и 25 бар, в нашем случае система рассчитана на давление 3 бар, поэтому выбираем ближайшую с запасом прочности по давлению (16 бар) модель FVF 065B7745. Данный выбор удовлетворяет условиям исходных данных.

Рисунок 10. Каталог дисковых затворов Danfoss

При высоком перепаде давления на фильтре циркуляционный насос будет работать со сниженной производительностью и напором, а в некоторых случаях будет останавливаться по защите датчика сухого хода. 2\approx0,2 \]

бар, где

G – расчетный расход жидкости в м³/ч,

К_vs– условная пропускная способность фильтра в м³/ч.

Виброкомпенсатор

Виброкомпенсатор (гибкая вставка) трубопроводный – устройство компенсации любых перемещений в трубопроводной обвязке (рисунок 11).

Рисунок 11. Виброкомпенсатор

Для чего нужен виброкомпенсатор

При работе насоса возникают вибрации и шум, для снижения которых устанавливается виброкомпенсатор. Это устройство состоит из фланцев и гибкого (резинового) сильфона, который за счет своей эластичности принимает необходимые изменения в системе.

Виброкомпенсаторы монтируют на входном и выходном трубопроводах обвязки насоса, на расстоянии не менее 1–1,5 номинальных диаметров компенсатора.

Немаловажным преимуществом такого элемента является возможность уменьшения осевых смещений и сдвигов присоединяемых трубопроводов, а также поглощение гидравлических ударов.

Пример подбора виброкомпенастора

Исходные данные:

Давление в системе 3 бар,
Проходное сечение присоединяемых трубопроводов 50 мм. ,
Температура рабочей среды – от 4 до 12 ⁰С,
Ответные фланцы по ГОСТ 33259-2015 тип 11,
Скорость рабочей среды 5 м/с,
Рабочая среда – вода, соответствует рабочей жидкости в системе.

Алгоритм подбора виброкомпенастора:

Для выбора виброкомпенсатора обратимся к каталогам марки Tecofi (рисунок 12), в нашем случае скорость рабочей среды менее 10 м/с, при таком значении рекомендуется устанавливать конструкцию гибких вставок без стяжных шпилек.

Рисунок 12. Технический паспорт компенсатора

Выбираем виброкомпенсатор DI7240N-0050 с расчетным давлением 10 бар, превышающим максимальное рабочее давление в устанавливаемой системе и проходным сечением 50 мм.

Стоит отметить, что для успешного монтажа компенсатора требуется точное совпадение размеров ответных фланцев трубопроводов, в случае отсутствия таких данных можно приобрести виброкомпенсатор с ответными фланцами под приварку и смонтировать их на объекте.

Предохранительный клапан

Предохранительный клапан (защитный клапан) – устройство для защиты от повреждения и разрушения элементов гидравлической системы от превышения избыточного давления (рисунок 13).

Рисунок 13. Защитный клапан

Для чего нужен предохранительный клапан

В случае превышения давления в системе выше установленного открывается защитный клапан и сбрасывает избыток давления во внешнюю среду, предотвращая разрушение элементов циркуляционного контура.

Основной причиной повышения давления являются гидравлические удары. Они могут возникнуть при остановке насосов или быстром перекрытии задвижек, что в последствии прекращает перемещение жидкости от насоса, которая начинает двигаться в обратном направлении и происходит удар перед обратным клапаном или задвижкой.

В корпусе клапана установлено запирающее устройство – затвор, которое прижимается пружиной к проходу жидкости. При нормальном давлении в системе клапан закрыт, в случае превышения давления пружина отжимается поднимая затвор и открывая доступ жидкости к выходу из клапана.

Такое устройство рекомендуется устанавливать на линии в расширительный бак (рисунок 1).

Пример подбора предохранительного клапана

Исходные данные:

Тип крепления – фланцевый,
Максимальное давление в системе 3,0 бар,
Проходное сечение присоединяемых трубопроводов 50 мм. ,
Материал – сталь нержавеющая,
Рабочая среда – вода.

Алгоритм подбора предохранительного клапана:

В системах циркуляции холодоносителя используется упрощенная схема выбора предохранительного клапана основанная на требуемом давлении открытия, которое рассчитывается исходя из следующих условий:

При давлении в системе до Р_с≤2,5 бар – открытие клапана Р_с+15%,
При давлении в системе до Р_с≥2,5 бар – открытие клапана Р_с+10%.

Используя исходные данные, находим требуемое давление настройки клапана

Р_н=3,0+0,3= 3,3 бар.

Поиск подходящей модели в каталоге марки Valtec привел к выбору клапана VT.0490 с давлением полного открытия 3,3 бар (Рисунок 12).

Рисунок 14. Каталог предохранительных клапанов Valtec

Манометры

Манометр – это прибор для измерения избыточного давления в системе или устройствах (рисунок 15).

Рисунок 15. Манометр

Для чего нужен манометр

Давление в системе – один из основных параметров, необходимых для работы системы циркуляции, для измерения, которого устанавливаются манометры.

Механический манометр показывает давление благодаря чувствительному элементу, соединенному со стрелкой. Измеряемое давление поступает через штуцер, под действием которого пружина чувствительного элемента разжимается и перемещаясь двигает стрелку указания давления.

Для каждого насоса следует предусматривать по три манометра:

до фильтра
после фильтра до насоса
после насоса

По первому и второму манометру (до и после фильтра) определяют его степень загрязненности. По второму и третьему манометру определяют развиваемый насосом напор. Всё вместе дает объективную гидравлическую картину системы холодоснабжения.

Дополнительно в системе могут устанавливаться преобразователи давления передающие показания в шкаф управления насосом (контроллер) или системы холодоснабжения.

Пример подбора манометра

Исходные данные:

максимальное давление в системе 3 кгс/см²,
рабочая среда – вода,
место установки – на выходе из насоса.

При выборе манометра следует озвучить основные критерии подбора:

диапазон измерения выбираем, чтобы рабочее давление находилось в 2/3 шкалы измерения,
класс точности для систем циркуляции выбираем не выше 1,5 (чем ниже, тем точнее),
диаметр манометра должен позволять размещаться в выбранном месте и хорошо просматриваться.

Рисунок 16. Каталог производителя манометров

Для выбора манометра используем каталог производителя ОАО «Манотомь» (рисунок 16), и выбираем подходящий манометр МПЗ-У с рабочим диапазоном от 0 до 4 кгс/см², классом точности 1,5 и диаметром корпуса 100мм.

Шкаф управления

Шкаф управления насосами – это блок управления, защиты и оповещения о состоянии работы насосами (рисунок 17).

Для чего нужен шкаф управления

Для циркуляции жидкости с требуемыми параметрами используется шкаф управления насосом, который во многих случаях комплектуется частотным преобразователем, устройством плавного пуска и силовыми соединениями. Такое устройство позволяет запускать, останавливать насосы в ручном и автоматическом режиме. Входящие в состав защитные устройства предохраняют насос от работы без перекачиваемой среды или аварийных параметров электрической сети.

Рисунок 17. Шкаф управления насосом

Критерии выбора шкафа управления

В большинстве случаев можно выделить основные задачи шкафа управления:

Регулирование и контроль работы электродвигателя насоса,
Отслеживание параметров – давления в системе, температуры подшипников и среды.

Близость расположения циркуляционных насосов позволяет использовать один шкаф для управления всеми насосами гидравлического модуля.

Сложность подбора комплектующих изделий заключается в необходимости первичного проектирования системы управления, в этом случае оптимальным вариантом является сборка и комплектация шкафа на производстве.

При составлении технического задания для изготовителя требуется сообщить критерии системы:

Количество подключаемых насосов,
Какие защиты требуются (перегрузки, короткое замыкание, отсутствие перекачиваемой, среды, давления в системе, температура узлов),
Способ запуска (автоматический, ручной, плавный, прямой),
Наличие частотного регулирования электродвигателя,
Мощность электродвигателей,
Напряжение сети,
Требования к интеграции в автоматизированную систему холодоснабжения,
Требования к месту установки и взрывозащите.

В статье рассмотрены вопросы правильного выбора элементов обвязки насосов для систем холодоснабжения. Использование изложенной методики позволит не только повысить надежность и долговечность системы, но и удобство ее эксплуатации.

Ведущий инженер по насосному оборудованию
Голдобин Александр Сергеевич

Порядок подготовки пуска и остановки центробежного насоса

Гидравлические механизмы, перемещающие жидкости созданием потока жидкой среды и повышением ее энергии называются насосами.

Частичный расход этой энергии осуществляется на гидравлические и механические сопротивления, а остальной создает избыточное давление, под которым происходит перемещение жидкости от насоса к месту назначения. Существует множество типов различных типов насосов.

В технологических схемах перемещения и отведения воды большую востребованность приобрели центробежные насосы, отличающиеся высокой производительностью, напором, КПД. (Кстати, о классификации центробежных насосов Вы можете прочитать в этой статье).

Принцип действия

Схема работы центробежного насосаОсновными комплектующими элементами являются спиралевидный корпус и жестко закрепленное колесо с двумя дисками и лопастями между ними.

От электропривода колесу придается вращение. Жидкость от центра колеса центробежными силами перемещается по криволинейным лопаткам к периферийным поверхностям колеса.

Повышенное давление выталкивает жидкость в напорный патрубок. Возникающее пониженное давление в центральной области рабочего колеса всасывает жидкость из емкости, находящейся при атмосферном давлении.

Некоторые разновидности

Тип К. Насосы центробежные консольные с односторонним или двусторонним входом.

Получили распространение для циркуляции воды в схемах центрального отопления, снабжения водой общественных зданий, жилых домов, организаций и др. (Статью о центробежных насосах для воды Вы можете прочитать здесь).

Насосы этого типа обладают производительностью от 4-х до 360 м3/ч и напором от 8 до 98 м.в.с.

Тип КМ. Консольно-моноблочные.

По сравнению с насосами типа К у них отсутствует собственный вал.

Корпус насоса соединен с фланцем электродвигателя. Проточные части одинаковы.

Обладают одинаковыми параметрами с насосами типа К.

Вертикальные насосы. Патрубки всасывания и напора в них с горизонтальным расположением в линию. Двигатель с наличием вертикального вала устанавливается сверху насоса.

Такая конструкция способствует компактности и удобному расположению разводки трубопроводов.

Боковое поступление жидкости к насосу реализуется плавным подводом всасывающего канала. Он направлен к рабочему колесу снизу.

Установка

Монтаж производится поблизости с емкостями, чем создается прямая и короткая линия всасывания.

Расположение агрегата ниже уровня жидкости обеспечивает его заливку самотеком.

Размещение горизонтальных насосов производят на плиты или рамы. Затем реализуют их выверку в плане по вертикалям и горизонталям. Жесткость опорной рамы в различных ее точках обеспечивается фундаментом. Размещение сборочных единиц производится на раме. Насос центрируют с закрепленным трубопроводом.

Для горизонтальных насосов ответственным этапом является центрирование валов и полумуфт. После проведения монтажных работ агрегаты испытывают на холостом ходу и под нагрузкой.

При установке вертикальных агрегатов также производят выверку рам и плит. Центровку агрегата производят по вертикальной оси.

Замечание специалиста: в разводке трубопроводов линии всасывания не допускаются вибрации и кавитация, а линия всасывания должна иметь прямой участок длиной более 2-х диаметров трубопровода и не допускать воздушных карманов.
На линии выброса устанавливается запорная арматура. Функционирование насоса с системой под давлением требует установки обратного клапана. По окончании монтажа агрегат подвергают испытаниям.
Основные требования к обвязке трубопроводов
При обвязке всасывающих трубопроводов необходимо стремиться к минимальному количеству поворотов.
Во избежание образования воздушных пробок выполнять уклон от емкости к насосному агрегату, имеющему вертикальный патрубок всасывания.
Обвязка не должна препятствовать осмотру агрегата. И проведению профилактических работ. Нельзя прокладывать разводку трубопроводов на полу насосного отделения в проходах, в предусмотренных подъездах к насосным агрегатам.
Насосы для подачи воспламеняющихся, агрессивных и токсичных жидкостей необходимо оснащать необходимыми средствами и КИП обеспечения безопасности. Опасные жидкости требуется перекачивать с герметичной запорной арматурой.
По возможности рекомендуется осуществлять регулирование подачи установкой дросселей. В необходимых случаях предусмотреть байпас.
Проверочный пуск
Перед пусковыми работами проводят проверку степени затягивания резьбовых соединений, очищают насос от пыли и грязи, проверяют смазочные системы.
Проверочный пуск агрегата выполняется при небольшой нагрузке.
Порядок подготовки следующий:
Всю запорную арматуру на линии подачи, а также на линиях подключения контрольно-измерительных приборов закрывают. Запорная арматура на трубопроводе всасывания допускается перекрытой на 80%.
Краны подачи смазок, хладоагентов открывают.
Насос заполняется жидкостью.
Закрывают вентиль выхода воздуха.
При наличии байпаса, его открывают.
Производят включение электродвигателя.
Краны к манометрам открывают.
Важный момент: запрещено проводить пусковые испытания при отсутствии перекачиваемой жидкости и отсутствии охлаждения, а также допускать функционирование насоса при перекрытой запорной арматуре на подающем трубопроводе более 3-х минут.
При выходе на номинальные параметры скорости вращения вала и давления подачи запорную арматуру на подающем трубопроводе установить в положение «открыто». Байпас закрыть.
Медленно переводят напорную задвижку в положение «открыто», чтобы не нагрелись насосный корпус и электромотор. Отслеживать показания приборов КИП. Наблюдать за ритмичным повышением нагрузки электромотора. При перегрузке, наличии резких ударов осуществить остановку. Остановку осуществляют сначала постепенным перекрытием всасывающей задвижки.
Проверка агрегата считается законченной, если была достигнута устойчивая работа на протяжении двух часов.
Техническое обслуживание
Техобслуживание центробежных насосов проводится внешним осмотром и контролем:
соединений трубопроводов;
сальниковых уплотнений;
надежности креплений с фундаментными крепежными элементами;
центрирование насоса с электродвигателем.
При использовании агрегата по 15 часов/сутки заменяют сальниковое уплотнение.
Разборка конструкции осуществляется в следующем порядке:
Снимают приборы КИП.
Проводят разборку соединительной муфты с насосом.
Демонтаж сальникового уплотнения, корпуса насоса.
Демонтаж вала с находящимися на нем элементами.
Демонтаж элементов, контактируемых с колесом.
Типичные повреждения на поражения коррозионного характера деталей корпуса, заборного патрубка, износ вала в районах контакта с сальником, колесом, подшипниками. Износ лопастей.
Изношенные детали заменяют или восстанавливают. Подшипники заполняют новой смазкой. Проводят смену уплотнительных прокладок, сальников. Осуществляют регулирование зазора между корпусом и колесом.
После сборки контролируют вращение рабочего колеса центробежного насоса. Центровка насоса с электромотором выполняется с соблюдением нормативных допусков.
Предлагаем Вашему вниманию интересный вебинар, посвященный вопросам монтажа, центровки и обвязки центробежных насосов:
Оцените статью: Поделитесь с друзьями! Смотрите также:
способы подключения для подачи воды в дом из колодца и установка
Обвязка скважины — это монтаж и подключение оборудования, при помощи которого обеспечивается подача воды в дом. Существует сезонная и постоянная. Выбор типа зависит от местоположения колодца. На даче обычно используется первый вариант, так как пользование водой происходит только на протяжении нескольких месяцев. Для этого необходимо установить поверхностный насос и шланг.
Описание обвязки
Для летнего варианта можно оставлять верхний вывод на поверхности. Он будет использоваться только в тёплый период года при помощи подсоединения временного водопровода. Если вода нужна на протяжении всего года, то система должна быть постоянной. Для этого трубопровод необходимо укладывать ниже уровня промерзания. В среднем глубина должна составлять от 1 метра (зависит от региона). Кроме промерзания, стоит позаботиться и о том, чтобы внутрь системы не попадал мусор.
Также следует подумать о свободном доступе. Необходимо периодически выполнять ревизию системы и оборудования. Чаще всего схема обвязки скважины на воду включает в себя такие работы (если это не промышленная скважина):
Изготовление приямка, установка адаптера или кессона.
Создание проекта и прокладывание трубопровода.
Монтаж гидроаккумулятора, глубинного насоса и фильтрационной системы.
От качества выполнения работ и самого оборудования будет зависеть эксплуатация колодца. На этом этапе необходимо учесть все нюансы потребления воды.
Типы подключения
Обвязать устьевую скважину можно при помощи нескольких способов. Перед принятием решения учитываются затраты на оборудование и работы, параметры колодца, климатические условия и тип насоса.
Открытый вариант является наиболее дешёвым способом обвязки скважинного насоса. Он подходит в тех случаях, когда использование водоразборной точки будет происходить только в тёплый период. Во время обустройства проводятся такие работы:
Обрезается верхняя часть обсадной трубы так, чтобы над землёй остался только небольшой участок.
На устье закрепляется оголовок. Именно на нём будет подвешиваться электрический насос, напорная труба и кабель питания.
С помощью специальных переходников подключается водопровод, а также подаётся кабель питания. Трубы и провод размещаются на поверхности.
В таком типе подключения есть большое количество недостатков, среди которых плохая защищённость от промерзания, риск кражи оборудования, прокладка трубопровода по поверхности земли. При использовании глубинного насоса большую часть оборудования придётся размещать в отдельной постройке или же в доме, а это дополнительные неудобства.
При помощи приямка можно добиться более высокой защиты, а также обеспечить лучшую обвязку по сравнению с летним вариантом. Обустройство включает в себя такие этапы:
Выкапывание ямы требуемой глубины, которая обеспечит защиту системы от зимнего промерзания.
Сооружение стен из кирпича, газосиликата, керамзита или бетона (с применением опалубки).
Обустройство внешней гидроизоляции из гравия.
Установка крышки из бетонной плиты или листового металла. Лучше использовать первый вариант.
Также желательно сделать пол из слоя песка или щебня. В некоторых случаях заливается стяжка. Во время сооружения приямка следует учитывать уровень грунтовых вод. Если гидроизоляция плохо сделана или вовсе отсутствует, то при высоком залегании водоносного пласта колодец всегда будет затоплен. Из-за этого не желательно устанавливать электронасос в приямке.
Подключение насосного оборудования происходит при помощи обычного скважинного оголовка. Трубопровод в этом варианте обустройства проходит под землёй.
Установка кессона
Кессонная яма является одним из методов обвязки. Предполагается, что оборудование и оголовок будут спрятаны. В грунте копается приямок, где размещается верхняя часть обсадной трубы.
Схема реализуется несколькими способами:
Кессон из металла. Сталь сейчас является довольно дорогим материалом, но она позволяет добиться хорошей герметичности. Снаружи необходимо нанести состав от коррозии. Сборку можно выполнить самостоятельно без привлечения спецтехники. Потребуется только сварочный аппарат.
Железобетонные кольца. Монтаж осуществляется довольно быстро. Но такое обустройство не позволяет добиться хорошей гидроизоляции. Нужно всего одно или два кольца, которые затем накрываются бетонной крышкой с люком. На дно стелется каркас из арматуры и заливается бетоном.
Кессон из пластика. Это лёгкий и долговечный материал, который может разрушиться только от механического воздействия. Конструкция полностью герметична.
Для исправной работы системы необходима правильная комплектация. С этой целью выполняются расчёты для подбора оборудования.
Насос и фильтровальная система
Производительность — это основной показатель, на который следует опираться во время выбора насосного оборудования. Это количество воды, которую устройство может перекачать за час работы. Также есть дополнительные условия:
Максимальная производительность электронасоса должна равняться дебиту скважины.
Мощности должно хватать для нормальной подачи воды по системе в достаточном количестве.
Насосную станцию можно монтировать в кессоне. Эффективным методом подачи воды является установка глубинного насоса, который погружается в обсадную трубу. При выборе насосной станции необходим монтаж гидроаккумулятора и фильтрационной системы.
Достоинством является то, что всё оборудование находится за пределами жилого дома, но в случае необходимости обслуживания никаких проблем с доступом не возникает. Требуется регулярная ревизия накопительного бака, насоса и фильтра. Рядом устанавливается обратный клапан.
Виды гидроаккумуляторов
Гидроаккумулятор необходим для поддержания постоянного давления в системе водоснабжения. Он позволяет добиться необходимого напора.
Перечень решаемых задач следующий:
Экономия эксплуатационного ресурса электронасоса благодаря периодическим отключениям.
Предотвращение гидроударов, из-за которых могут выйти из строя отдельные элементы системы.
Создание запасы воды на случай отключения электроэнергии или поломки оборудования.
Поддержание постоянного давления в трубах.
Во время выбора опираются на производительность и потребности семьи в воде. Обычно используются мембранные и баллонные гидронакопители. Отличаются эти два вида своим внутренним устройством. Мембранный бак имеет два отсека. В первом находится воздух, а во второй подаётся жидкость.
У баллонного накопителя установлена груша, а не мембрана. Достоинства такого вида:
Жидкость не касается стенок накопительного бака. Это значит, что нет риска возникновения коррозии.
Груша легко заменяется.
Также гидроаккумуляторы различают по их расположению. Бывают вертикальные и горизонтальные устройства. Важной характеристикой является вместительность накопителя. Необходимо понимать, что он не будет полностью заполняться. Примерно половину объёма будет занимать воздух.
Выбор и монтаж всего оборудования должен выполняться комплексно. Необходимо сделать точные расчёты потребления воды. Правильная обвязка будет определять качество работы системы.
Скважинный адаптер
С этим устройством можно не устанавливать дорогостоящий кессон, но насосное и другое оборудование придётся разместить в отдельном сарае или же в доме. Кроме дешевизны, преимуществом применения адаптера является то, что обсадную трубу можно полностью спрятать под землёй.
Монтаж выполняется следующим образом:
Обсадная труба обрезается по уровню земли и обкапывается вглубь примерно на полтора метра.
При помощи коронки вырезается отверстие в трубе для монтажа адаптера.
Адаптер устанавливается снаружи, а глубинный насос опускается в колодец при помощи напорной трубы, на которой он закреплён.
Лишняя часть опорной трубы обрезается, и на это место устанавливается ласточкин хвост (так называется второй элемент адаптера).
На металлической трубке адаптер опускается в скважину.
Вырытая яма засыпается землёй.
Монтаж можно произвести самостоятельно. Необязательно прибегать к услугам специалистов. Если используется кессон, то лучше сделать его закрытым. Вся конструкция должна быть максимально герметичной.
Предыдущая
Водяные насосы и насосные станцииВыбор мембранного гидроаккумулятора для систем водоснабжения
Следующая
Водяные насосы и насосные станцииВодозаборный узел: виды и схемы ВЗУ
Технологические трубопроводы насосных станций нефтебаз
Технологические трубопроводы в насосных станциях могут прокладываться по полу или в каналах. Трубопроводы диаметром более Ду-400 мм прокладываются только по полу. При прокладке трубопроводов в каналах штурвалы задвижек должны выводиться наружу. Расстояние от штурвала до поверхности еланей устанавливается по нормам проектирования, но не должно быть менее 100 мм. Размеры каналов — глубина и ширина, принимаются по нормам проектирования и зависят от диаметра трубопровода и величины необходимого просвета от трубы до стенок и дна канала, который принимается с учетом возможности проведения ремонтных работ, разборки и сборки фланцевых соединений с применением гаечных ключей и т.д. Каналы должны перекрываться еланями из рифленого дюралюминия (в насосных для темных нефтепродуктов допускается применять елани из рифленой стали).
При разработке проекта прокладки трубопроводов в насосных станциях рекомендуется коллекторы трубопроводов с переключающими задвижками размещать вне насосных станций в специальных помещениях, которые называются манифольдами. В насосных станциях прокладываются только всасывающие и напорные линии с отсечными задвижками у насосов. Манифольды строятся в трех вариантах: раздельно для всасывающих коллекторов; раздельно для напорных коллекторов; совмещенные — с напорными и всасывающими коллекторами. Обычно раздельные манифольды строятся для насосных, в которых насосное и моторное отделения совмещены. Тогда вдоль одной фасадной стеньг строится мани- фольд с напорными коллекторами, с другой — со всасывающими.
Допускается для насосных станций с небольшими сечениями трубопроводов, например на распределительных нефтебазах, размещать манифольды в помещении насосной станции. В этом случае, как правило, насосы устанавливаются в один ряд с отступом от фасадной стены не менее 2-х метров, а в остальной части помещения прокладываются всасывающие и напорные коллекторы трубопроводов. При таком расположении манифольда применяется технологическая обвязка трубопроводов и насосов, показанная на рисунке.
Технологическая обвязка насосов с трубопроводами выполняется в зависимости от ее назначения и объема функциональных задач. Простая обвязка обычно состоит из двух коллекторов — всасывающего и напорного, к которым подключаются один или несколько параллельных насосов. В этом случае перекачка проводится в одном направлении, например, только из цистерн или танкеров с перекачкой в резервуарный парк. Более сложная обвязка применяется при необходимости перекачки нефтепродуктов одними и теми же насосами в разных направлениях, например, из цистерн в резервуарный парк и наоборот. В работе на нефтебазах кроме основных технологических операций по сливу и наливу нефти и нефтепродуктов приходится осуществлять вну- трибазовые перекачки, например, при сборе остатков из резервуаров и концентрации их в одном резервуаре, при освобождении резервуаров под зачистку и так далее. Если все эти операции выполняются одной насосной станцией, то обвязку насосов и трубопроводов приходится предусматривать «универсальной», то есть более сложной, со множеством технологических переключающих и отсекающих задвижек. В любом случае, на всасывании перед насосами необходимо устанавливать фильтры. Кроме того, при применении поршневых насосов необходимо предусматривать байпасные линии с перепускными клапанами, отрегулированным на максимальное допустимое давление в трубопроводе. На выходе центробежных насосов необходимо предусматривать обратные клапаны. При расчете необходимого числа насосов для станции всегда необходимо предусматривать установку резервных насосов. Например, если требуется один рабочий насос, то устанавливается еще один резервный насос той же марки. Если число рабочих насосов превышает более двух, то устанавливается дополнительно один резервный насос. При обвязке резервных насосов, необходимо учитывать возможность замены им любого вышедшего из строя или выведенного на ремонт насоса. На рисунке ниже показана простейшая типовая схема обвязки центробежных насосов (рабочего и резервного) при перекачке нефтепродуктов в одном направлении.
Схема обвязки центробежных насосов при перекачке нефтепродуктов из транспортных средств в резервуарный парк
1 и 5 — всасывающий и напорный коллекторы, 2 — фильтр, 3 — насос, 4 — обратный клапан
На рисунке ниже показана схема с обвязки поршневых и центробежных насосов с разными функциональными задачами:
схема (а) обвязки поршневого насоса, перекачивающего жидкость в одном направлении;
схема (б) обвязки поршневого насоса, перекачивающего жидкость в двух направлениях — в прямом и обратном;
схема (в) обвязки центробежного насоса, перекачивающего жидкость в одном направлении;
схема (г) обвязки центробежного насоса, перекачивающего жидкость в двух направлениях — в прямом и обратном;
Схема обвязки поршневых и центробежных насосов с разными функциональными задачами
1,4,7,10 — фильтры, 2 и 5 — поршневые насосы, 3 и 6 — байпасные линии с перепускными клапанами,
8 и 11 — центробежные насосы, 9 и 12 — обратные клапаны
На рисунке показана схема обвязки рабочего и резервного насосов и коллекторов, проложенных непосредственно в насосном отделении станции. Данная схема обвязки позволяет перекачивать светлые нефтепродукты различных видов из железнодорожных цистерн в резервуарный парк, выполнять налив железнодорожных цистерн или автоцистерн; проводить перекачку нефтепродуктов из резервуара в резервуар. В этой схеме применен прием рассечения задвижками трубопроводных линий, идущих от фронта слива железнодорожных цистерн и наливной площадки автоцистерн на две части: всасывающую и напорную, и наоборот.
Схема обвязки насосов с трубопроводными линиями проходного вида
На рисунке ниже показаны примеры правильной и неправильной обвязки насосов и рекомендации по устранению ошибок.
При монтаже насосов и обвязке насосов трубопроводами, работающими без подпора, необходимо обеспечивать полную герметичность всасывающих линий, не допускающих подсоса воздуха из внешней среды во избежание срыва работы насосов и появления кавитации. Явными предпосылками в этом может являться образование воздушных мешков во всасывающих линиях насоса и на их входе в насос.
Схема подключения всасывающего трубопровода к центробежному насосу
Определение размеров насоса
: устранение разрыва между теорией и практикой
В этой статье объясняются некоторые основные концепции, лежащие в основе определения размеров насоса.
Когда я закончил университет, я обнаружил, что мне нужна дополнительная информация, чтобы превратить мои теоретические знания в области механики жидкости в практические знания, необходимые для определения насоса. Судя по вопросам, которые мне задают почти каждую неделю в LinkedIn и в других местах, я считаю, что это проблема, которую разделяют многие инженеры в начале своей карьеры.В этой статье дается практическое представление о том, как выбрать насос.
Типы насосов
Насосы могут использоваться для перемещения текучих сред, которые текут из областей с высоким давлением в области с низким давлением, путем увеличения давления жидкости. Перед покупкой насоса вы должны указать тип насоса и убедиться, что он способен обеспечить заданный расход при заданном давлении.
▲ Рисунок 1. В центробежном насосе вращающееся рабочее колесо передает энергию жидкости, движущейся через насос.
Существует два основных типа насосов: роторный и поршневой. В ротодинамическом насосе вращающееся рабочее колесо передает энергию жидкости. Наиболее распространенный тип ротодинамического насоса — центробежный насос (рис. 1). Количество жидкости, проходящей через насос, обратно пропорционально давлению на выходе из насоса. Другими словами, расход на выходе из ротодинамического насоса изменяется нелинейно с давлением.
▲ Рисунок 2. Шестеренчатый насос — это тип объемного насоса, в котором дискретный объем жидкости улавливается, а затем выгружается.
В поршневом насосе прямого вытеснения (PD) дискретное количество жидкости улавливается, пропускается через насос и выпускается. Шестеренчатый насос является примером насоса PD (рис. 2). Этот принцип откачки создает пульсирующий поток, а не плавный. Его выходной поток имеет тенденцию мало изменяться в зависимости от давления на выходе насоса, потому что движущийся механизм вытеснения выталкивает пробку жидкости с постоянной скоростью.
Большинство технологических насосов являются ротодинамическими насосами, поэтому вам необходимо знать необходимое давление на выходе, чтобы указать насос, который будет обеспечивать требуемый поток.Хотя некоторые параметры напора системы рассчитываются одинаково, независимо от того, является ли движущая сила для потока насосом или силой тяжести, в этой статье в основном рассматриваются вопросы определения размеров ротодинамических насосов.
Подбор насоса
Подбор насоса заключается в согласовании номинального расхода и давления насоса с расходом и давлением, необходимыми для процесса. Массовый расход системы устанавливается на технологической схеме с помощью баланса массы. Для достижения такого массового расхода требуется насос, который может создавать давление, достаточно высокое, чтобы преодолевать гидравлическое сопротивление системы труб, клапанов и т.д., через которые должна проходить жидкость.Это гидравлическое сопротивление известно как напор системы.
Другими словами, напор системы — это величина давления, необходимая для достижения заданного расхода в системе после насоса. Напор системы не является фиксированной величиной — чем быстрее течет жидкость, тем выше становится напор системы (по причинам, которые будут рассмотрены позже). Однако можно построить кривую, известную как системная кривая, чтобы показать взаимосвязь между расходом и гидравлическим сопротивлением для данной системы.
Типоразмер насоса, таким образом, представляет собой спецификацию требуемого давления на выходе ротодинамического насоса (выходящий поток которого нелинейно зависит от давления) с заданным напором системы (который изменяется нелинейно с потоком).
Общие сведения о системном напоре
Системный напор зависит от свойств системы, к которой подключен насос — они включают статический напор и динамический напор системы.
Статический напор создается любыми вертикальными столбами жидкости, прикрепленными к насосу, и любыми системами под давлением, прикрепленными к выпускному отверстию насоса. Статический напор существует в статических условиях при выключенном насосе и не изменяется в зависимости от расхода. Высота жидкости над центральной линией насоса может быть определена из чертежа компоновки установки.
Динамический напор динамически изменяется в зависимости от расхода (а также степени открытия клапанов). Динамический напор представляет собой неэффективность системы — потери энергии в результате трения внутри труб и фитингов и изменения направления. Эта неэффективность увеличивается пропорционально квадрату средней скорости жидкости.
Динамическую головку можно разделить на две части. Потери на трение при движении жидкости по прямой трубе называются потерями напора при прямолинейном участке, а потери в результате прохождения жидкости через фитинги труб, такие как изгибы, клапаны и т. Д., Называются потерями напора фитингов.
Полностью описать гидравлическую систему невероятно сложно. Помните, что для того, чтобы указать насос, вам нужно только достаточно хорошо охарактеризовать систему, чтобы выбрать насос, который будет выполнять данную работу. Насколько точным вы должны быть, зависит от того, на каком этапе процесса проектирования вы находитесь. Если вы находитесь на концептуальной стадии, вы можете вообще не указывать насос, но опыт подсказывает, что вам следует использовать практические правила для определения определенных параметров (таких как поверхностная скорость), чтобы предотвратить трудности в дальнейшем.Я также рекомендую спроектировать процесс так, чтобы в нем не было двухфазного потока. Двухфазный поток трудно предсказать, и его следует избегать в вашей конструкции, если это вообще возможно — потери напора могут быть в тысячу раз больше, чем для однофазного потока. Установка в системе выталкивающих барабанов и организация трубопроводов таким образом, чтобы газы не увлекались жидкостями, могут помочь уменьшить двухфазный поток.
Поверхностная скорость равна средней скорости и представляет собой объемный расход (например, в м ³ / сек), деленный на площадь внутреннего поперечного сечения трубы ( e.г., м ²). Очень быстрый способ начать гидравлические расчеты — использовать следующие приведенные скорости:
закачиваемая водоподобная жидкость: <1,5 м / сек
самотечная водоподобная жидкость: <1 м / сек
вода- как жидкости с оседающими твердыми частицами:> 1, <1,5 м / сек
воздухоподобные газы: 20 м / сек
Поддержание системы в этих приемлемых диапазонах приведенных скоростей и предотвращение двухфазного потока обычно дает ощутимое потери напора для длин труб, обычно встречающиеся на технологических установках.
Определение потерь на трение в фитингах
Динамический, или трение, напор равен сумме потерь напора при прямолинейном участке и потери напора фитингов.
Потери напора арматуры рассчитываются по так называемому методу k . Каждый тип клапана, изгиба и тройника имеет характеристический коэффициент сопротивления или значение k , которое можно найти в Справочнике Perry (1) и других источниках (Таблица 1) (2) .
Таблица1.У каждого типа трубной арматуры есть коэффициент сопротивления, или значение k , которое можно использовать для расчета потери напора арматуры для насосной системы (2).
Тип фитинга k Значение
Изгибы с коротким радиусом, на каждые 22,5 град. допуск 0,2
Изгибы с большим радиусом на каждые 22,5 град. разрешить 0,1
Открыть запорный клапан 0.4
Открыть регулирующий клапан 10,8
Тройник (поток от бокового ответвления) 1,2
Тройник (прямой поток) 0,1
Поворотный обратный обратный клапан 1
Острый вход 0,5
Для использования этого метода подсчитайте количество клапанов на схеме трубопроводов и КИП (P&ID), а также фитингов, колен и тройников на чертеже компоновки установки соответствующая всасывающая или напорная линия. Умножьте количество фитингов каждого типа на соответствующее значение k и сложите значения k для различных типов фитингов, чтобы получить общее значение k . Используйте общее значение k для расчета потерь напора из-за фитингов:
, где h _f — потери напора фитингов в метрах водяного манометра (mwg), k — это общее значение k , v — приведенная скорость (м / сек), а g — ускорение свободного падения (9.81 м / с ²).
Расчет потери напора на прямогонном участке
▲ Рисунок 3. Номограмма трубопровода, которую можно получить у производителей труб, может использоваться для оценки потери напора на прямогонном участке насосной системы. В примере, показанном красной линией, 25-миллиметровая труба со скоростью потока 1 м / с имеет потери напора на прямолинейном участке около 6 м на 100 м трубы. Авторские права воспроизводятся с разрешения технических данных Durapipe SuperFLO ABS.
На более продвинутой стадии проектирования вам может потребоваться узнать физический размер насоса, чтобы опробовать его на чертеже компоновки установки.Самый простой способ определить потерю напора на прямолинейном участке — наиболее сложную часть расчета потери напора — это использовать номограмму, такую как рисунок 3, или таблицу. Производители труб (и другие) создают таблицы и номограммы, которые можно использовать для быстрого определения потерь напора из-за трения жидкостей.
Чтобы использовать номограмму, используйте линейку, чтобы провести прямую линию через любую пару известных величин, чтобы определить неизвестные величины. Например, для трубы с номинальным внутренним диаметром 25 мм и скоростью потока 1 м / с потери напора для прямогонного участка составляют около 6 м на 100 м трубы.Таким образом, потеря напора через 10 м этой трубы составляет около 0,6 м вод. Ст.
На ранней стадии проектирования часто возникает необходимость многократно рассчитывать потери напора на прямогонном участке. Вместо того, чтобы многократно обращаться к таблице или номограмме, можно быстрее создать электронную таблицу Excel и использовать формулу для расчета коэффициента трения Дарси и потери напора.
Студентов-химиков обычно учат определять коэффициент трения Дарси, используя диаграмму Муди, которая представляет собой сводку большого количества эмпирических экспериментов.Вы можете использовать уравнения аппроксимации кривой и программное обеспечение, такое как Excel, для аппроксимации выходных данных диаграммы Moody.
Не путайте коэффициент трения Дарси с коэффициентом трения Фаннинга — коэффициент трения Дарси по определению в четыре раза больше коэффициента трения Фаннинга. Если вы решите использовать диаграмму Муди для определения коэффициента трения, помните, какой коэффициент трения находится на оси Y.
Я предпочитаю приближение Коулбрука-Уайта для расчета коэффициента трения Дарси. Хотя это приблизительное значение, оно может быть ближе к истинному экспериментальному значению, чем то, что средний человек может прочитать на диаграмме Муди.
Приближение Колебрука-Уайта можно использовать для оценки коэффициента трения Дарси ( f _D ) по числам Рейнольдса, превышающим 4000:
, где D _h — гидравлический диаметр трубы, ε — шероховатость поверхности трубы, а Re — число Рейнольдса:
, где ρ — плотность жидкости, D — внутренний диаметр трубы, а μ — динамическая вязкость жидкости.
Приближение Коулбрука-Уайта можно итеративно использовать для определения коэффициента трения Дарси. Функция поиска цели в Excel делает это быстро и легко.
Уравнение Дарси-Вайсбаха утверждает, что для трубы постоянного диаметра потеря давления из-за вязких эффектов (Δ p ) пропорциональна длине ( L ) и может быть охарактеризована как:
Эта итерация Подход позволяет рассчитать потери напора на прямолинейном участке с точностью, необходимой практически для любого практического применения.
Недавно я наткнулся на статью (3) , в которой предполагалось, что существуют другие уравнения, которые обеспечивают более точные результаты с помощью аппроксимации кривой, чем приближение Коулбрука-Уайта. Если вы создаете для этой цели свою собственную электронную таблицу, я предлагаю вам изучить уравнения Зигранга и Сильвестра (4) или уравнения Хааланда (5) (Таблица 2). Эти уравнения также применимы для чисел Рейнольдса, превышающих 4000.
Таблица 2. Эти альтернативные уравнения аппроксимации кривой можно использовать вместо уравнения Колебрука-Уайта для определения коэффициента трения Дарси.
Уравнение Диапазон Источник
ε = 0,00004–0,05 (4)
ε = 0,00
1
(5)
Суммируя статический напор, потерю напора фитингов и потерю напора на прямолинейном участке, вы получите общий напор, необходимый насосу для преодоления сопротивления и подачи в систему указанного расхода.
Высота всасывания и чистая положительная высота всасывания
Даже на ранней стадии я также рекомендую определить требуемую чистую положительную высоту всасывания насоса и рассчитать чистую положительную высоту всасывания (NPSH), поскольку они могут повлиять на гораздо больше, чем характеристики насоса. Требуемый чистый положительный напор на всасывании насоса учитывает давление пара жидкости, чтобы избежать кавитации в насосе.
Я рекомендую создать электронную таблицу Excel, в которой используется уравнение Антуана для оценки давления пара жидкости на входе в насос, а затем рассчитать NPSH при этом давлении пара.
Уравнение Антуана может быть выражено как:
, где P _v — давление пара жидкости на входе в насос, T — температура, а A , B, и C — это коэффициенты, которые, среди прочего, можно получить из базы данных NIST (http://webbook.nist.gov). В таблице 3 показан пример для воды.
Таблица3. Давление паров воды при 30 ° C, рассчитанное по уравнению Антуана.
Материал A B C T, ° C T, K 9049 900 P _v , бар P _v , Па
Вода 5,40221 1,838,675 –31,737 30 303. 15 0,042438 4,243,81
Чистый положительный напор на всасывании:
, где P _o — абсолютное давление на всасывающем резервуаре, ч _o — уровень жидкости в резервуаре относительно центральной линии насоса, а h _Sf — потеря напора из-за трения на стороне всасывания насоса.
Обратите внимание, что NPSH рассчитывается по-разному для центробежных и поршневых насосов, и что он зависит от скорости насоса для поршневых насосов, а не от давления, как для центробежных насосов.Уравнение 6 следует использовать только с центробежными насосами.
Определение мощности насоса
После расчета напора системы его можно использовать для расчета приблизительной номинальной мощности насоса для центробежного насоса:
, где P — мощность насоса (кВт), Q — расход (м ³ / час), H — общий напор насоса (м жидкости), а η — эффективность насоса (если вы не знаете КПД, используйте η = 0,7).
Производитель насоса предоставляет точную номинальную мощность и размер двигателя для насоса, но инженерам-электрикам необходимо приблизительное значение этого (и местоположения насоса) на ранней стадии проектирования, чтобы они могли рассчитать размеры силовых кабелей.Вы должны проявить осторожность при расчете этого рейтинга (инженеры-электрики будут намного счастливее, если вы вернетесь позже и попросите более низкую номинальную мощность, чем более высокую).
На определенных этапах разработки проекта предварительные чертежи изменяются, чтобы соответствовать вероятным гидравлическим условиям в пределах проектного диапазона. Это может потребовать от вас выполнения многих приблизительных гидравлических расчетов, прежде чем проект приобретет приемлемую форму.
После того, как вы выполнили гидравлические расчеты, возможно, потребуется изменить размеры насоса и, возможно, труб, а также минимальное и максимальное рабочее давление в определенных точках системы.По мере того, как конструкция системы становится более совершенной, может даже возникнуть потребность в переходе с одного типа насоса на другой.
Гидравлические сети
В предыдущих разделах описывается, как рассчитать потери напора через одну линию, но как насчет обычной ситуации, когда технологический процесс имеет разветвленные линии, коллекторы и так далее? Когда каждая ветвь обрабатывает поток, пропорциональный потерям напора, а их потери напора пропорциональны потоку, проходящему через нее, создание точной модели может очень быстро стать сложной задачей.
Мой подход к этому состоит в том, чтобы сначала упростить, а затем максимально улучшить конструкцию с помощью нескольких практических правил:
Избегайте расположения коллекторов, которые обеспечивают прямой путь от питающей линии до ответвления. Вход перпендикулярно направлению ответвления.
Размер коллекторов такой, чтобы приведенная скорость никогда не превышала 1 м / сек при максимальном ожидаемом расходе.
Укажите все меньшие диаметры коллектора для обеспечения более низких потоков в ответвлениях ниже по потоку.
Включите в ответвление небольшой гидравлический дроссель, чтобы потери напора в ответвлении в 10–100 раз превышали потери напора в коллекторе.
Пассивное выравнивание потока по всей трубопроводной системе, где это возможно, путем создания гидравлически эквивалентных ответвлений.
Выполните расчеты потерь напора для каждой секции упрощенной конструкции установки при ожидаемых расходах, чтобы найти путь потока с наибольшими потерями напора. Используйте путь с наибольшими потерями для определения требуемой мощности насоса — рассчитайте нагрузку насоса как при среднем расходе с выравниванием рабочего потока, так и при полном расходе через одну ветвь.Обычно они не сильно различаются, и между ними лежит более строгий ответ. Только если два результата этого подхода будут сильно отличаться, я проведу более тщательный (и требующий много времени) анализ.
Если требуется такой тщательный анализ, я создаю электронную таблицу Excel на основе метода Харди Кросса — метода определения потока в трубопроводной сети, когда потоки в сети неизвестны, но известны входные и выходные данные — и решаю для отдельных трубопроводных потоков. Функция Excel Solver может использоваться для нахождения изменения потока, которое дает нулевые потери напора в контуре.В том маловероятном случае, когда вам придется это сделать, объяснение того, как выполнять этот метод, можно найти в работе. 6. Для выполнения этих расчетов доступно множество компьютерных программ.
Кривые насоса
▲ Рис. 4. Базовая кривая насоса отображает давление (или напор) как функцию расхода.
Кривая насоса — это график зависимости давления на выходе от расхода, характерный для определенного насоса. Чаще всего кривые насосов используются при выборе центробежных насосов, так как скорость потока этих насосов сильно зависит от давления в системе.Кривые насосов используются гораздо реже для объемных насосов. Базовая кривая насоса отображает соотношение между напором и расходом для насоса (рис. 4).
На типичной кривой насоса расход ( Q ) находится на горизонтальной оси, а напор ( H ) — на вертикальной оси. Кривая насоса показывает измеренное соотношение между этими переменными, поэтому ее иногда называют кривой Q / H . Пересечение этой кривой с вертикальной осью соответствует закрытому напору клапана насоса.Эти кривые генерируются производителем насоса в условиях заводских испытаний и в идеале представляют средние значения для репрезентативной выборки насосов.
График напора системы в диапазоне расходов от нуля до некоторого значения, превышающего максимальный требуемый расход, называется кривой системы. Чтобы сгенерировать системную кривую, выполните расчеты напора системы для диапазона ожидаемых расходов процесса. Напор системы может быть нанесен на те же оси, что и кривая насоса. Точка, в которой кривая системы и кривая насоса пересекаются, является рабочей точкой или рабочей точкой насоса.
Помните, что кривая системы применяется к диапазону потоков при данной конфигурации системы. Дросселирование клапана в системе приведет к изменению кривой системы. Если поток через систему будет регулироваться открытием и закрытием клапанов, вам необходимо создать набор кривых, которые представляют ожидаемые рабочие условия с соответствующим набором рабочих точек.
▲ Рис. 5. КПД, мощность и чистый положительный напор на всасывании также могут быть нанесены на кривую насоса.Исходное изображение любезно предоставлено Grundfos.
Обычно КПД, мощность и NPSH наносятся на один график (рисунок 5). Каждая из этих переменных требует своей собственной вертикальной оси. Чтобы получить КПД насоса в рабочей точке, проведите вертикальную линию от рабочей точки до кривой КПД, а затем проведите горизонтальную линию от нее до вертикальной оси, которая соответствует КПД. Точно так же, чтобы получить требуемую мощность двигателя, проведите линию вниз от рабочей точки до рабочей кривой двигателя.
▲ Рисунок 6. Сложная кривая насоса объединяет КПД, NPSH и диаметры крыльчатки на одной диаграмме. Изображение, защищенное авторским правом, любезно предоставлено Grundfos.
Более сложные кривые могут включать в себя вложенные кривые, представляющие соотношение расход / напор при разных частотах подачи ( т. Е. частота источника питания переменного тока в Гц) или скоростях вращения, с разными крыльчатками или для разных плотностей жидкости. Кривые для рабочих колес большего размера или более быстрого вращения лежат над кривыми для рабочих колес меньшего размера или более медленного вращения, а кривые для жидкостей с меньшей плотностью лежат выше кривых для жидкостей с более высокой плотностью.Более продвинутая характеристика насоса может также включать диаметры рабочего колеса и NPSH. На рисунке 6 показаны кривые насоса для четырех различных рабочих колес в диапазоне от 222 мм до 260 мм. Соответствующие кривые мощности для каждого рабочего колеса показаны в нижней части рисунка. Пунктирные линии на рисунке 6 — это кривые эффективности.
Эти кривые могут показаться немного запутанными, но важно помнить о том, что, как и в более простых примерах, расход всегда находится на общей горизонтальной оси, а соответствующее значение на любой кривой вертикально выше или выше. ниже рабочей точки.
Эти более сложные кривые обычно включают в себя кривые эффективности, и эти кривые определяют область максимальной эффективности. В центре этого региона находится точка максимальной эффективности ( BEP).
Выберите насос с приемлемым КПД в диапазоне ожидаемых условий эксплуатации. Обратите внимание, что нас не обязательно интересует весь проектный диапазон — не обязательно иметь высокий КПД во всех возможных условиях, только нормальный рабочий диапазон.
Оптимальный насос для вашего применения будет иметь BEP, близкий к рабочей точке. Если рабочая точка находится далеко справа от кривой насоса, далеко от BEP, это неподходящий насос для работы.
Даже с наиболее согласованным поставщиком насосов иногда могут быть недоступны кривые, необходимые для выбора насоса. Обычно это происходит, если вы хотите использовать инвертор для управления производительностью насоса в зависимости от скорости.
Тем не менее, вы часто можете сгенерировать приемлемые кривые насоса, используя имеющиеся у вас кривые и следующие приблизительные соотношения сродства насоса:
, где индекс 1 обозначает начальное состояние на известной кривой насоса, а индекс 2 какое-то новое состояние.
Отношение NPSH в уравнении. 11 является более приближенным, чем другие. Значение x находится в диапазоне от –2,5 до +1,5, а y — в диапазоне от +1,5 до +2,5.
Заключительные мысли
Это основы выбора насоса. Последний совет: если вы не понимаете, что здесь представлено, или вам нужно знать больше, я предлагаю вам поговорить с поставщиком насоса наедине. Подумайте дважды, прежде чем публиковать в социальных сетях информацию об основах выбора помпы — совет, который вы получите, может быть неверным, и ваш пост может плохо отразиться на вас и вашем работодателе.
Цитируемая литература
Перри Р. Х. и Грин Д. У., «Справочник инженеров-химиков Перри», 8-е изд., МакГроу-Хилл, Нью-Йорк, Нью-Йорк, стр. 6-18 (2007).
Моран, С., «Прикладное руководство по проектированию процессов и установок», Баттерворт-Хайнеманн, Оксфорд, Великобритания (2015).
Генич, С., и др. , «Обзор явных приближений уравнения Коулбрука», FME Transactions, 39 , стр. 67–71 (июнь 2011 г.).
Зигранг Д. Дж. И Н. Д. Сильвестр, «Явные приближения к решению уравнения коэффициента трения Колбрука», AIChE Journal, 28 (3), стр. 514–515 (май 1982).
Хааланд, С. Э., «Простые и явные формулы для коэффициента трения в турбулентном потоке», Journal of Fluids Engineering, 105 (1), стр. 89–90 (1983).
Huddleston, D., et al., «Замена электронной таблицы для анализа систем Hardy — Cross Piping System в бакалавриате гидравлики», Critical Transitions in Water and Environmental Resources Management , pp.1–8 (2004).
Номенклатура
A , B , C = коэффициенты Антуана
D = внутренний диаметр трубы
D _h = гидравлический диаметр трубы
f _{D 9017} = коэффициент трения Дарси
g = ускорение свободного падения (9,81 м / с ²)
H = общий напор системы
h _f = потеря напора из-за фитингов в метрах водомера (mwg)
h _o = уровень жидкости в резервуаре относительно центральной линии насоса
h _Sf = потеря напора из-за трения на стороне всасывания насоса
k = коэффициент сопротивления клапанов , фитинги, отводы, тройники и др.
L = длина трубы
NPSH = чистый положительный напор на всасывании
P = мощность (кВт)
P _v = давление пара жидкости на входе насоса
P _o = абсолютное давление на всасывающем резервуаре
Q = расход
Re = число Рейнольдса
T = температура
v = поверхностная скорость
Греческие буквы
Δ p = потеря давления из-за вязких эффектов
ε = шероховатость поверхности трубы
η = эффективность насоса
μ = динамическая вязкость жидкости (кг / (м-сек))
ρ = плотность жидкости (кг / м ³)
1
Схема трубопроводов теплового насоса Скачать бесплатно для Windows
Исследовательская группа Полина 2 Бесплатное ПО
PRG Piping Checklist использует базовую информацию о геометрии для разработки контрольного списка.
STIEBEL ELTRON GmbH & Co. KG 10 Бесплатное ПО
С помощью навигатора теплового насоса вы можете легко планировать свои системы и управлять ими.
Watercom Pty Ltd 13 Демо
Pipes ++ — программа, предназначенная для анализа систем водоснабжения крупных городов.
1 Университет штата Луизиана 53 Бесплатное ПО
THEN — это программа синтеза сети теплообменников.
HEAT Software USA Inc. 56 Демо
Масштабируемая защита от сложных вредоносных программ и целевых атак.
1 Геотермальная Гайя 10 Условно-бесплатное ПО
Конструкция контура заземления используется для проектирования систем геотермальных тепловых насосов.
Valentin Software, Inc.36 Условно-бесплатное ПО
Позволяет планировать и проектировать системы тепловых насосов.
9 Daikin Altherma 569 Бесплатное ПО
Программное обеспечение для моделирования Daikin Altherma — это инструмент для статических расчетов.
Элитное программное обеспечение 57 Условно-бесплатное ПО
Для программы расчета трубопроводов подземных тепловых насосов решающее значение имеет универсальность.
3 Данфосс 230 Бесплатное ПО
Определяет подходящий теплообменник для вашего чиллера или теплового насоса.
1 ClimateMaster Inc 24 Бесплатное ПО
ClimaSize — это полная программа выбора водяного теплового насоса.
2 Simutech Systems, Inc 4 Коммерческий
Типовой тепловой насос сплит-системы воздух-воздух для жилых и легких коммерческих помещений.
WPsoft GbR 6 Бесплатное ПО
Программа моделирования WP-OPT © помогает проектировать системы отопления с тепловым насосом.
1 Энергетический центр Висконсина 42 Бесплатное ПО
Снижение затрат на внедрение геотермальных тепловых насосных систем за счет перехода на гибрид.
18 Autodesk 52 Условно-бесплатное ПО
Создание схемы / чертежа трубопроводов и КИПиА.
1 Термон Производство 26 Бесплатное ПО
Создание, редактирование и проектирование сложных цепей электрообогрева для трубопроводов.
Трубопроводы и трубопроводные системы — PetroWiki
После того, как нефть и газ обнаружены, а скважина успешно пробурена и завершена, продукт необходимо транспортировать на объект, где его можно добывать / обрабатывать, хранить, обрабатывать, очищать или передавать для возможного продажа.
Типовая система
Рис. 1 — это упрощенная диаграмма, иллюстрирующая типичную базовую концепцию «от устья до продаж».
Типичная система начинается с устройства регулирования дебита скважины на добывающем «крыле (ах)» устьевой ствола скважины и включает:
Скважина «отвод»
Оборудование для производства, обработки и хранения
Контрольно-измерительное оборудование
Трубопровод сбора или сбыта
Фиг.1 — От устья к продажам (любезно предоставлено AMEC Paragon).
Трубопроводы и трубопроводные системы, обычно связанные с добывающими скважинами, включают, но не ограничиваются:
Отвод скважины
Соединительные трубопроводы оборудования в составе производственной «батареи»
Трубопровод сбора или сбыта
Трубопровод передачи
Далее приводится краткое описание связанных трубопроводов / трубопроводных систем.
Отвод скважины
Отводной трубопровод скважины или просто отводной трубопровод — это первая «трубопроводная» система, соединенная с устьем скважины.По отводной линии передаются все добытые текучие среды (например, нефть, газ и эксплуатационная вода) от скважины к первой части производственного оборудования — обычно к производственному сепаратору. Выкидной трубопровод может переносить добывающие жидкости в общую производственную батарею, систему сборных трубопроводов, технологическое оборудование или другое.
Трубопровод сбора / сбыта
Соединительные трубопроводы включают трубопроводы между различными частями производственного / обрабатывающего оборудования, такими как:
Сепараторы производственные
Линейные нагреватели
Масляные обогреватели
Насосные агрегаты
Резервуары
Осушители газа
В систему трубопроводов также могут входить:
Заголовки
Топливные системы
Прочие инженерные коммуникации
Системы сброса давления / факельные системы
Труба, по которой добываемая скважина доставляется к промежуточному или конечному пункту, является трубопроводом сбора или сбыта.Сборный трубопровод буквально «собирает» добычу из добывающих скважин и транспортирует ее в систему сбора, перерабатывающее предприятие, пункт коммерческого учета (продажи) и т. Д.
Магистральный трубопровод
Магистральный трубопровод — это магистральный трубопровод, специально предназначенный для транспортировки нефтепродуктов на большие расстояния. Трубопровод передачи собирает определенные нефтепродукты из многих источников «снабжения» вдоль трубопровода (таких как сборные трубопроводы) и «доставляет» продукт одному или нескольким конечным пользователям.Есть три основные категории магистральных трубопроводов:
Природный газ — перевозить только природный газ
«Продукт» — включает ряд переработанных или очищенных нефтепродуктов, таких как:
Переработанный сжиженный природный газ (например, бутан и пропан)
Бензин
Дизель
Рафинированное жидкое топливо
Сырая нефть — транспортировка нерафинированной сырой нефти с участков добычи на большие складские площади или непосредственно на нефтеперерабатывающие заводы
Ссылки
Используйте этот раздел для цитирования элементов, на которые есть ссылки в тексте, чтобы показать ваши источники.[Источники должны быть доступны читателю, т. Е. Не внутренний документ компании.]
Интересные статьи в OnePetro
Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать
Внешние ссылки
Используйте этот раздел, чтобы предоставить ссылки на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.
См. Также
Трубопроводы
Очистка трубопровода
Соображения и стандарты проектирования трубопроводов
Оценка падения давления на трубопроводе
PEH: Трубопроводы и трубопроводы
.

Таблица1.У каждого типа трубной арматуры есть коэффициент сопротивления, или значение k , которое можно использовать для расчета потери напора арматуры для насосной системы (2).
Тип фитинга	k Значение
Изгибы с коротким радиусом, на каждые 22,5 град. допуск	0,2
Изгибы с большим радиусом на каждые 22,5 град. разрешить	0,1
Открыть запорный клапан	0.4
Открыть регулирующий клапан	10,8
Тройник (поток от бокового ответвления)	1,2
Тройник (прямой поток)	0,1
Поворотный обратный обратный клапан	1
Острый вход	0,5

Таблица 2. Эти альтернативные уравнения аппроксимации кривой можно использовать вместо уравнения Колебрука-Уайта для определения коэффициента трения Дарси.
Уравнение	Диапазон	Источник
	ε = 0,00004–0,05	(4)
	ε = 0,00 1	(5)

Таблица3. Давление паров воды при 30 ° C, рассчитанное по уравнению Антуана.
Материал	A	B	C	T, ° C	T, K 9049 900 P _v , бар	P _v , Па
Вода	5,40221	1,838,675	–31,737	30	303. 15	0,042438	4,243,81