CC BY
32
УДК 621.514.54.001.24
А. А. Садыков, О. В. Козулина, И. Р. Сагбиев, Ф. А. Галеев
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РОТОРНЫХ НЕФТЯНЫХ НАСОСОВ
Ключевые слова: роторный насос, мощность, КПД, энергоэффективность, энергосбережение.
Рассмотрены энергетические характеристики роторных насосов1В1,5/5,2ВВ1,6/16,3ВВ1,5/100 и двухроторного погружного нефтяного насоса НДПН-20/6. Предложено оценивать энергосберегающую способность насоса отношением мощностей сравниваемых вариантов насосов одинаковой производительности. Показаны преимущества НДПН-20/6 перед другими нефтяными насосами.
Keywords: the rotary pump, power, boiler efficiency, power performance, power caretaking.
Power performances rotary table pumps 1В1,5/5,2ВВ1,6/16,3ВВ1,5/100 and tworotary table submersible oil pump NDPN-20/6 are considered. It is offered to estimate power saving up ability of the pump the ratio of potencies compared variants ofpumps of identical productivity. Advantages ,NDPN-20/6 in front of other oil pumps are shown.
В ОАО «ТатНИИнефтемаш» разработан двухроторный погружной нефтяной насос (далее НДПН), способный эффективно работать на малодебитных скважинах и откачивать все три фазы нефтяной продукции, а также не допускать образование устойчивых водонефтяных эмульсий. В [1,2] рассмотрены устройство и работа НДПН-20/6, прошедшего промысловые испытания в НГДУ «Нурлатнефть».
Энергетическими характеристиками НДПН-20/6, как и любого другого насоса, являются мощность, энергоэффективность коэффициент полезного действия и энергосберегающая способность [3,4]. Полезная мощность НДПН рассчитывается по формуле:
QePgH
кВт,
(1)
102
действительная объемная или действительная подача плотность перекачиваемой
где -
производительность насоса, м3 /с; р-
жидкости, кг/м3 ; g- ускорение свободного падения, м3 /с2 ; Н - полный напор развиваемый насосом, м.жидк.столба;
Мощность на валу электродвигателя рассчитывается
по формуле:
QдpgH
N = -
(2)
102^
где ц - общий КПД насосной установки, представляющий собой произведение КПД насоса цн, КПД передачи цп и КПД двигателя . Энергоэффективность НДПН-20/6 можно оценить следующим отношением:
Q5
к =
N я
(3)
N5 - действительная мощность насоса.
Коэффициент полезного действия можно вычислить также через отношение:
ч = -гг ; (4)
N я
где Ng=Nn+NT|
(5)
Нф - мощность, затрачиваемая насосом-компрессором на преодоление трения в зазорах агрегата, в опорных и уплотнительных узлах и синхронизирующих шестернях.
Энергосберегающую способность НДПН-20/6 можно оценить критерием, представляющим собой отношение затрачиваемых мощностей НДПН-20/6 и какого-либо другого нефтяного насоса-компрессора при одной и той же их производительности.
Уравнение для определения критерия энергосберегающей способности НДПН-20/6 имеет вид:
N
Е = ^; (6)
N 5 2
где - затрачиваемая НДПН-20/6 мощность, кВт; Н2- затрачиваемая мощность каким-либо другим нефтяным насосом-компрессором, кВт.
На рис.1 показана диаграмма НДПН-20/6, на которой изображены зависимости производительности насоса, потребляемой
мощности N5 и КПД от перепада давлений АР при определенной вязкости жидкости.
Рис. 1 - Зависимость Qd, Nd, q от АР ; энергетические характеристики двухроторного погружного нефтяного насоса. БН = 40 мм; dB = 25 мм; Н = 10 мм; L = 150 мм; n = 3000 об/мин; d = 0,03 мм
Диаграмма показывает, что с увеличением ДР мощность N растет по прямолинейному закону, а действительная производительность резко падает по параболической кривой.
При подаче откачиваемой жидкости в пределах 1,25-1,6 м3 /ч у НДПН-20/6, однороторного насоса типа 1В1,5/5, двухроторного типа 2ВВ1,6/16 и трехроторного типа 3ВВ1,5/100 имеем:
давление на выходе составляет, соответственно,18МПа,0,16МПа,0,4МПа и 10МПа;
мощность, соответственно,20кВт, 1,0кВт, 1,35кВт и 8,0кВт;
КПД, соответственно, 10%,34%,20% и 40%,
энергоэффективность, соответственно,
м V ч м V ч м V ч м V ч 0,06-—, 1,6-—, 1,2-— и 0,2-—.
кВт кВт кВт кВт
Таким образом, с точки зрения экономической целесообразности использования НДПН-20/6 для извлечения нефтяной продукции из скважин вязкостью до 46-103 сСт не выгодно. Однако насос этого типа способен выкачивать высоковязкую нефть плотностью 920-100 кг/м3 , v=10-100 МПа-с. Кроме того, НПДН-20/6 экономически выгоден при работе на малодебитных скважинах до 30 м3 /сут. Еще следует учитывать и то, что НПДН-20/6 компактен, устанавливается
непосредственно в скважине и его конструктивное исполнение позволяет увеличить глубину подъема жидкости за счет увеличения напора путем установки в скважине двух последовательно соединенных насосов.
Литература
1. Садыков А.Ф. Скважинный двухвинтовой насос-компрессор /А.Ф.Садыков, В.А. Максимов, Д.М.Калимуллин //Вестник Казан.технол.ун-та.-2013.-Т.-№10.-с.513-516.
2. 2. Пат. 2431765 РФ. Погружная многофазная насосная установка /А.Ф.Садыков, И.В.Хамидуллин, Д.М.Калимуллин, В.А.Максимов, А.А.Садыков. Заявитель и патентообладатель
ОАО «ТатНИИнефтемаш». №2010115767/06; заявл.20.04.2010; опубл.20.10.2011, Бюл.№29.-12с.
3. Кузнецов М.Г. Рачет энергоэффективности поршневого акустического нагнетателя газа/М.Г.Кузнецов, Р.А.Ермаков, Р.Г.Галиуллин, О.В. Козулина, А.А. Овчинников, В .М. Ларионов//Вестник Казан.технол.ун-та.-2012.-Т.15,№2.-с.25-27.
4. Коротков Ю.Ф. Оценка энергосберегающей способности поршневого акустического нагнетателя газа /Ю.Ф.Коротков, Р.А.Ермаков, Р.Х.Зиятдинов, В.П.Архипов, Р.Г.Галиуллин, А.Н.Николаев //Вестник Казан.технол.ун-та.2012.-Т15,№9.-с.172-174.
© А. А. Садыков - инженер-конструктор, ОАОТатНИИнефтемаш, г.Казань; О.В. Козулина - к.т.н., доц. каф. оборудования пищевых производств КНИТУ; И. Р. Сагбиев - д.т.н., проф., зав. каф. компрессорных машин и установок КНИТУ, opp-srv@rambler.ru; Ф. А. Галлеев - к.т.н, доц. каф. промышленной безопасности КНИТУ.
© A. A. Sadykov - design engineer , OAO Tatniioimechanical engineeringl, Kazan; O. V.Kozulina - cand.tech.sci. the senior lecturer, KNRTU, chair «Equipment of edible productions»; I. R. Sagbiev - dr.sci.tech. the professor KNRTU, chair «Compressor cars and installations» KNRTU, opp-srv@rambler.ru; F. A. Galleev - cand.tech.sci. the senior lecturer, KNRTU, chair «Industrial safety».
