Страницу Назад
Поискать другие аналоги этой работы
Расчетная часть-Расчет электроцентробежного насоса ЭЦН 5-130-1400-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газаID: 176772Дата закачки: 17 Января 2017 Продавец: lelya.nakonechnyy.92@mail.ru (Напишите, если есть вопросы) Посмотреть другие работы этого продавца Тип работы: Диплом и связанное с ним Форматы файлов: Microsoft Word Сдано в учебном заведении: ******* Не известно Описание: Расчетная часть-Расчет электроцентробежного насоса ЭЦН 5-130-1400: Расчет необходимого напора ЭЦН, выбор насоса и электродвигателя, Определение глубины погружения ЭЦН под динамический уровень, Выбор кабеля, трансформатора и определение эксплуатационных параметров ЭЦН, Расчет ЭЦН на прочность и выносливость, Расчет корпуса ЭЦН на прочность, Расчет вала ЭЦН на прочность, Расчет вала на выносливость, Расчет вала ЭЦН на смятие шлицев , Расчет вала на максимальные нагрузки в период запуска, Определение прочности НКТ, Гидромеханический расчет насоса, Расчет рабочего колеса, Расчет направляющего аппарата-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа Комментарии: 4. Выбор машин и оборудования при эксплуатации скважин ЭЦН Насос для скважины подбирается в соответствии с характеристикой скважины, ее дебитом, необходимым напором и диаметром эксплуатационной колонны на основании характеристики ЭЦН. При выборе установки по характеристике скважины порядок выбора следующий: • Определяют требуемую величину напора насоса; • Учитывая влияние вязкости откачиваемой смеси и газосодержания на характеристику глубинных центробежных насосов, определяют требуемые параметры насоса в условиях перекачки им воды; • Выбирают несколько типоразмеров установок насосов из числа выпускаемых; • Определяют глубину подвески глубинного насоса в скважине; • Определяют мощность двигателя и уточняют его типоразмер; • Проверяют возможность отбора насосом тяжелой жидкости; • Проверяют параметры выбранного ранее кабеля и H К Т; • Проверяют диаметральные размеры погружного агрегата , труб и кабеля; • Проверяют параметры автотрансформатора или трансформатора; • Сравнивают экономические показатели предварительно выбранных нескольких типоразмеров установок; • Проверяют рациональность применения глубинного центробежного насоса по сравнению с другими типами насосов. Характеристика скважины при выборе установки известна - это в основном заданная величина отбора жидкости из скважины ; глубина расположения уровня жидкости в скважине при этом отборе; характеристика отбираемой жидкости по содержанию в ней нефти, воды и газа , по вязкости смеси и по плотности их составляющих ; содержание в отбираемой смеси механических примесей ; размеры обсадной колонны; давление, которое необходимо иметь на устье скважины, чтобы транспортировать смесь до групповой установки нефтепромыслового сбора нефти. Для выбора типа насоса необходимо знать давление, которое он должен создавать. Требуемое давление насоса увеличивается с увеличением глубины, с которой приходится поднимать жидкость, гидравлических сопротивлений в подъемных трубах, противодавления на устье скважины и уменьшается за счет работы газа в подъемных трубах. Этот газ, отбираемый вместе с жидкостью из скважины, по мере приближения к устью расширяется, всплывает и увлекает за собой часть жидкости. Для выбора глубинного центробежного насоса необходимо знать его параметры в условиях отбора им воды, поскольку заводские характеристики и каталожные данные приведены именно на такие условия. Поэтому необходимо учесть вязкость жидкости и газосодержание в ней, снижающие показатели установок. По значению подачи и напора в условиях перекачки им воды находят необходимый типоразмер насоса по заводским каталогам. При этом, зная внутренний диаметр обсадной колонны скважины, определяют допустимый габарит погружного агрегата. По габариту погружного агрегата, заданному отбору жидкости, давлению, которое должен создавать насос, выбирают два-три типоразмера установок. При проверке нескольких вариантов оснащения скважины ЭЦН необходимо сравнить их экономические показатели. Расчет необходимого напора ЭЦН, выбор насоса и электродвигателя Наружный диаметр эксплуатационной колонны Dк = 146 мм; Дебит жидкости Q = 150 м3/сут; Статический уровень hст = 990 м; Коэффициент продуктивности скважины К=70 м3/сут МПа; Глубина погружения под динамический уровень hq = 40м; Кинематическая вязкость жидкости V= 2∙106 м2/с; Превышение уровня жидкости в сепараторе над устьем hr = 15м; Избыточное давление в сепараторе Pc = 0,15 МПа; Расстояние от устья до сепаратора l = 50 м; Плотность добываемой жидкости Pж = 870 кг/м3 Определяем площадь внутреннего канала HKT при Vcp = 1,3 м/с Внутренний диаметр найдем по формуле: Ближайший больший dвн имеют HKT диаметром 48 мм (dвн = 40 мм). Скорректируем выбранное значение Vcp = 130 см/с: Депрессия будет равна (4.2) где к - коэффициент продуктивности, м3/сут ∙ МПа; Рж- плотность жидкости, кг/м3 g=9,81м/с2 Потери напора на трение в трубах, м: (4.3) где λ - коэффициент гидравлического сопротивления; L - глубина спуска насоса; l - расстояние от скважины до сепаратора. L=hст + ∆h + h, (4.4) где h - глубина погружения под динамический уровень L = 990 + 251 + 40 = 1281 м Число Рейнольдса по формуле (4.5) где V - кинематическая вязкость при Re >2300 Потери напора на преодоление трения в сепараторе: (4.7) Величина необходимого напора по формуле: Hc = hст + ∆h + hтр + hr + hс, (4.8) Где hст - статический уровень; ∆h - депрессия; hтр - потери на трение в трубах; hr - повышение уровня жидкости в сепараторе над устьем; hс - потери напора в сепараторе. Hc = 990+ 251+ 80,5+ 15 + 17,6= 1354,7м Для получения дебита Q = 150 м3/сут и напора Hc = 1355м выбираем ЭЦН 5 - 130 - 1400 с числом ступней 348, учитывая, что эксплуатационная колонна 146 мм Построим участок рабочей области характеристики Q-H (рис. 1) Характеристика Q-H для ЭЦН-130-1400 Рис. 1 Рабочая область характеристики ЭЦН Из полученной рабочей характеристики найдем, что при дебите 150 м3/сут напор ЭЦН составит 1355 м. Для совмещения характеристик насоса и скважины определим число ступней, которые нужно снять с насоса: , (4.9) где H - напор насоса по его характеристике, соответствующий дебиту скважины; Hc - необходимый напор скважины; Z - число ступней насоса Следовательно, насос должен иметь 323 ступни, вместо снятых установим проставки. Напор одной ступени 4,1 м. Полезная мощность электродвигателя: (4.10) где, ηn - КПД насоса по его рабочей характеристике; Pж - плотность откачиваемой жидкости. Необходимая мощность двигателя: (4.11) где 0,92÷0,95 - КПД передачи от двигателя до насоса (через протектор). Выбираем ближайший больший типоразмер погружного электродвигателя для ЭЦН ПЭД 45- 117 JIB 5 Напряжение 1400 В; Сила тока 27,3 А; Cos α = 0,84; Температура окружающей среды до 50°С; КПД = 81%; Скорость охлаждения жидкости 0,27 Длина 5,60 м Масса 382 кг Ему соответствует гидрозащита Г51. 4.2 Определение глубины погружения ЭЦН под динамический уровень Наружный диаметр эксплуатационной колонны DK = 146 мм; Динамический уровень hg = 1224 м; Дебит жидкости Q = 150 м3/сут; Тип насоса ЭЦН 5 - 130 - 1400 Необходимый напор насоса Hc = 1355 м; Газовый фактор Г = 120 м3 /м3; Давление в затрубном пространстве P3 = 0,6 МПа; Обводненность нефти n = 0,40; Плотность газа Pr= 1,10 кг/м3; Плотность нефти PH = 870 кг/м3; Температура жидкости на приеме t = 50°С ( 4.12) Г - газовый фактор; Vp.r - объем растворенного газа где β – газосодержание τ - коэффициент сепарации β = 0,08 ; β с = 0,5 - с сепаратором т = 0,15 ; т с = 0,15. То ,T - температура на устье и на приеме насоса в скважине Z - коэффициент сжимаемости газа; BH - объемный коэффициент нефти. Для получения Z по графику Брауна найдем приведенное давление и приведенную температуру. Псевдокритические давление и давление по относительной плотности газа: По графику зависимости псевдо-критического давления и температуры от удельного веса газа: Рп.к = 46,1 кгс/см2 Тп.к = 250°К Приняв давление на приеме насоса 5 МПа, найдем приведенное давление и температуру: По графику Брауна Z = 0,82 (4.13) где βH = 6,5 • 10-4 1/МПа - коэффициент сжимаемости нефти; αH - температурный коэффициент при 0,86 ≤Pн <0,96 αH = 10-3 (2,513 - 1,975) λH - безразмерный параметр, равный отношению удельного приращения объема нефти при растворении в ней газа к газосодержанию. Учитывая найденное давление на приеме насоса, вновь найдем приведенное давление: Tп =1,29 Z = 0,63 Пересчитаем BH, Рпр: BH = 1 +2,504∙10-3∙120 + 2,513∙ 10-3(50-20)-6,5 ∙10-4∙11,91 = 1,3681 Вновь определим: Tп =1,29; Z = 0,69 Определим плотность газоводонефтяной смеси Pсм: (4.14) где Рн , Pв ,Pr - плотность нефти, воды, газа; n - обводненность; β - газосодержание на приеме Найдем глубину погружения насоса под динамический уровень: (4.14) где Pnp - давление на приеме насоса, МПа; Рз - давление в затрубном пространстве, МПа; q - ускорение свободного падения, 9,81 м/с2; PCM - плотность водогазонефтяной смеси, кг/м3 Глубина спуска насоса: (4.16) Пересчитаем глубину спуска насоса при установке газосепаратора. β = 0,5 τ = 0,15 VР.Г = 120 (1-0,15) (1-0,5) = 51 м3/м3 PГ 20 =0,9 Рп.к = 46,1 Тп.к = 250°К Pп =1,07 Tп = 1,29 Z = 0.82 λH = 2,504∙ 10-3 BH= 1,3726 Tп = 1,29 Z = 0,9 BH= 1 +2,504 ∙10-3 ∙ 120 + 2,513 ∙10-3(50-20)-6,5 ∙ 10-4 ∙ 2,73= 1,374 Tп = 1,29 Z = 0,88 L= 1224 +528 = 1752 м Найдем высоту подъема жидкости расширяющимся газом: (4.17) где η - КПД работы газа в насосных трубах, η = 0,65; Py - давление на устье, Py = Рбуф = Рзатр = 0,8 МПа; Рнас - давление насыщения газа, Рнас =110 атм = 11 МПа; Po = 0,1033 МПа Высота подъема жидкости газом: (4.18) где d - внутренний диаметр труб, см; Рбуф = Pу - давление на устье (сепараторе), 0,8 МПа; Таким образом, необходимый напор ЭЦН может быть снижен за счет полезной работы газа в НКТ: (4.19) Исследования и пример расчета показывают, что с помощью аналитических зависимостей можно существенно уточнить необходимую глубину погружения ЭЦН под динамический уровень. Величину напора за счет подъемной силы газа при межремонтном периоде год и более следует ориентировочно брать с коэффициентом 0,7- 0,8 с учетом падения пластового давления: Hc1 = 1325 - 0,7∙ 264= 1140,2 м Повторим расчет по формулам для ЭЦН с газосепаратором: Hc1 = Hc - Hr = 1325 - 264 = 1061 м Hct = Hc-0,7 Hr = 1325 - 0,7 ∙ 264 = 1140,2 м 4.3Выбор кабеля, трансформатора и определение эксплуатационных параметров ЭЦН Наружный диаметр эксплуатационных колонн 146 мм; Размер HKT 48 х 4 мм; Дебит скважины Q =150м3/сут; Динамический уровень hq = 1224 м; Тип насоса ЭЦН 5 - 130 - 1400; Тип электродвигателя ПЭД 45 - 117; Глубина спуска насоса L = 2254 м Lcen = 1752 м; Температура на приеме насоса t = 50°С Расстояние до станции управления lp = 136 м lp сеп = 138 м Ремонтный размер 1 = 100 м Основные характеристики двигателя: Напряжение U = 1400 В; Сила тока J = 27,3 А; КПД = 81 %; cos α = 0,84; температура окружающей среды - до 500C, скорость охлаждения жидкости 0,27 м/с. Выбор кабеля: Определим сечение жилы : где I - номинальный ток электродвигателя, А; i - допускаемая плотность тока, А / мм2; i = 5 для кабеля с полиэтиленовой изоляцией, т.к. в жидкости есть растворенный газ. КПБК 3 х 6 мм и КПБП 3x6с рабочим напряжением 2500 В, допустимым давлением до 25 МПа и температурой до +90°С и размером 10,2x27,5 мм. Длина кабеля : LК= L + 1 + 1РЕМ, где L - глубина спуска насоса; 1 - расстояние от скважины до станции управления; 1РЕМ - запас на ремонт. LК =2254 + 100 + 136 = 2500 м LК.СЕN= 1752 + 100 + 138 = 2000 м Сопротивление кабеля (4.20) ρ= 0,0175 Ом ∙ мм2/м - удельное сопротивление меди при t = 20°С α = 0,004 - температурный коэффициент для меди; tЗ - температура на забое у приема насоса; S - площадь поперечного сечения жилы кабеля. Потери мощности в кабеле (4.21) ∆Рк.сеп = 3∙27,3 ∙ 3,27∙10-3 ∙2000∙10-3 = 14,62 кВт Выбор трансформатора: Мощность трансформатора : (4.22) где Рэ.q - полезная мощность электродвигателя; ηэ.q - КПД электродвигателя; ∆Рк - потери мощности в кабеле. Падение напряжения в кабеле: , (4.23) RK = R ∙ 103 = 3,27 Ом/км - активное удельное сопротивление 1 км кабеля; Xo = 0,1 Ом/км - индуктивное удельное сопротивление кабеля; cos φ - коэффициент мощности электродвигателя; sin φ - коэффициент реактивной мощности; LK - длина кабеля, км. cos φ = 0,84 φ = arcos = 32°86\' sin φ = 0,54 Напряжение на вторичной обмотке трансформатора: (4.24) где Uэ.q - рабочее напряжение электродвигателя; ∆U - потери напряжения в кабеле. Выбираем трансформатор ТМПН - 10013 - 73 У1 Определим габаритные размеры: 1-е сечение учитывает диаметр электродвигателя и диаметр насоса: (4.25) где Dэ.q , DH - наружный диаметр электродвигателя и насоса; hk - толщина плоского кабеля; Sx - толщина хомута, крепящего кабель к насосу. DЭд=117 мм; DH = 92 мм; hK = 10,2 мм. 2-е сечение учитывает размер муфты HKT и круглый кабель: габаритный размер (4.26) DМ = 56 мм; dk = 25мм; dвн = 40 мм. Внутренний диаметр эксплуатационной колонны 130 мм, следует, что зазор 130 - 115,7 = 14,3 мм, что допустимо. Скорость движения охлаждающей жидкости в расположении электродвигателя: (4.27) DВН - внутренний диаметр эксплуатационной колонны; Q - дебит скважины, м3/сут. Полученная скорость превышает необходимую скорость охлаждения 0,27 м/с по характеристике электродвигателя ПЭВ 45 - 117. Удельный расход электроэнергии: ηТр - КПД труб, (0,94); ηН - КПД насоса, (0,585); ηДВ - КПД электродвигателя, (0,81); ηАВТ - КПД автотрансформатора, (0,96); ηК - КПД кабеля. (4.28) где PЭд - номинальная мощность электродвигателя; ∆PК - потери мощности в кабеле. η ОБЩ= 0,94∙ 0,585∙0,81∙0,711∙0,96 = 0,304 η ОБЩ.СЕП = 0,94 ∙ 0,585∙0,81∙0,755∙ 0,96 = 0,323 Удельный расход электроэнергии на 1т. Добываемой жидкости: (4.29) где H - высота подъема жидкости из скважины, м; ηОБЩ - общий КПД установки. 5. Расчет ЭЦН на прочность и выносливость 5.1 Расчет корпуса ЭЦН на прочность ЭЦН 5-130-1400; Напор в режиме закрытой задвижки H= 1910 м; Электродвигатель ПЭД 45 - 117; Корпус насоса из стали 35 τт = 300 МПа; Направляющий аппарат - чугун (серый) τв = 180 МПа, Ена = 1,45 • 105 МПа; Плотность добываемой жидкости Pж = 870 кг/м3; Кабель КПБП 3x6 массой 7,96 кг/м. Для ЭЦН 5-130-1400: Диаметр корпуса (гр.5) 92 мм; Масса 397 кг; Длина 11,85 м; Имеет 329 ступней; Внутренний диаметр 80 мм. Для электродвигателя ПЭД 45-117: длина 5,60 м; масса 382 кг. Гидрозащита Г51: длина 3077 мм = 3,077 м. масса 56 кг Площадь поперечного сечения корпуса в месте протечки: FК = 0,785 (DН2 - Dnp2); (5.1) Dnp = dвн + 2hp, где hp - высота резьбы; DH - наружный диаметр корпуса FK = 0,785 ·[0,0922 - (0,080 + 0,0014· 2)2 ] = 1,62 • 103 м2 Площадь поперечного сечения направляющего аппарата: Fнa = 0,785 ·(d2 – dВК2), (5.2) где d - наружный диаметр корпуса "чашечки" направляющего аппарата; dВК- внутренний диаметр направляющего аппарата. dВК= d - 2в, где в = (0,25 ÷0,3)см dВК = 0,080 - 2 · 0,003 = 0,074 м FНА = 0,785 ·(0,0802 - 0,0742 ) = 0,725· 10-3 м2 Гидравлическая нагрузка: (5.3) где DПР- диаметр проточки у выхода резьбы; HН\' - напор, создаваемый насосом в режиме закрытой задвижки; PЖ - плотность добываемой жидкости. Усилие предварительной затяжки: (5.4) где ЕК = 2,04 · 105 МПа Ена = 1,45 · 105 МПа Вес оборудования: G = GH + GЭ.q + GR.З + GK (5.5) Осевое напряжение от действия трех сил: Тангенциальное напряжение в теле корпуса: ( 5.6) где S - толщина стенки в проточке корпуса; S = 5,25 · 10-3 м Эквивалентное напряжение: (5.7) Коэффициент запаса: Напряжение сжатия в стенке направляющего аппарата: (5.8) (5.9) 5.2 Расчет вала ЭЦН на прочность ЭЦН 5-130-1400 ПЭД 45 - 117; n = 2820 мин Максимальный крутящий момент на валу: (5.10) где Nmax - приводная мощность двигателя, кВт; n - частота оборотов вала электродвигателя. Определим предварительный диаметр вала: (5.11) Для вала выбираем сталь 40ХН с τт = 750 МПа, σ-1 = 420 МПа (5.12) где η=1,5 - коэффициент запаса. Для полученного диаметра вала выбираем шлицевое соединение 6x16x20 (5.13) где а - ширина шлица; а = 4,0 мм = 0,4 см; D - наружный диаметр шлицев, D = 20мм = 2см; \' Z - число шлицев, Z = 6 d вн =1,6см Радиальная нагрузка на шлицевой конец вала: (5.14) где E - модуль упругости материала вала, Н/см2; Δy - стрела прогиба шлицевого конца вала, см; Δy= 0,025 ÷ 0,030 мм ll - расстояние между центрами главных подшипников (5,0 см); с - расстояние между нижними подшипниками и серединой сочленения муфты и вала, см (3,6 см). H Радиальная нагрузка на нижний конец вала: Р2 = 0,2 Рокр (5.15) (5.16) где dcp - средний диаметр шлицев. Р2 = 0,2 · 16933,3 = 3386,7 H Изгибающий момент в сечении: (5.17) где b - расстояние от точки приложения силы P и проточкой под стопорное кольцо, (2,7 см). Мизг.mах = (715 + 3386,7) · 2,7 = 11,075 кН · см Мизг.min = (3386,7 - 715) ·2,7 = 7,214 кН · см Осевой момент сопротивления осевого вала в месте протечки под стопорное кольцо: (5.18) Напряжение изгиба в опасном сечении: (5.19) (5.20) Напряжение кручения: (5.21) где Wp = 2Wx - полярный момент сопротивления шлицевого вала в месте проточки под кольцо. Эквивалентное напряжение по 4ой теории прочности: (5.22) Условие прочности: (5.23) 5.3 Расчет вала на выносливость Среднее напряжение изгиба: (5.24) Амплитудное напряжение: (5.25) Коэффициент запаса прочности: при изгибе (5.26) при кручении (5.27) φτ= 0,5 φσ Для стали 40 XH: τв = 920 • 102 Н/см2; τ-1 = 420 • 102 Н/см2; τl =250 · 102 Н/см2; φτ= 0,2; φτ = 0,1; k = 2,15 при d= 1,5 см; г = 0,1 см; t = 0,15см. Запас прочности: (5.28) 5.4 Расчет вала ЭЦН на смятие шлицев Шлицевое соединение 6x16x20 Материал - 40 XH Крутящий момент - 15,24 кН·см Напряжение снятия: (5.29) где TK =Tmax /2 - расчетный крутящий момент, равный Мкр.mах при работе насоса в нормальном режиме; L - длина сопряжения шлицев с муфтой; (40мм = 4см) SF- статический момент, (76мм3/мм = 0,76см2) МПа Допускаемое напряжение снятия: (5.30) η = 1,25 - коэффициент запаса; kсм - коэффициент концентрации нагрузки; kD - коэффициент динамичности нагрузки; , (2÷2,5) kсм = кз · kпр · kп (5.31) где кз - коэффициент закалки; кпр - коэффициент чистоты поверхности 1,1 ÷1,6 (1,3) при D/L =40/ 20 =2,0 кпр = 1,8 kсм = 1 · 1,8· 1,3=2,34 τ < [τ] см 50,13МПа < 128,2МПа 5.5 Расчет вала на максимальные нагрузки в период запуска ЭЦН 5-130-1400; Вал из стали 03x14 Н7В; Плотность материала вала PB = 7850 кг/м3; Допускаемое напряжение на кручение [τ] = 655МПа; Защитные втулки вала изготовляют из латуни JI63; Плотность латуни PBT = 8400 кг/м3; Масса рабочего колеса mр.к = 0,19 кг; Масса валов (суммарная) mв = 80 кг; Диаметр рабочего колеса DK = 0,071 мм; Наружный диаметр пяты Dп = 0,056 м; Внутренний диаметр пяты dп = 0,034 м; Монтажная высота ступени hст = 0,056 м. Наружный диаметр защитной втулки dвт = 0,027 м. Длина защитной втулки LBT = 0,005 м. Определим ориентировочно размер вала по внутреннему диаметру шлицев без учета концентрации напряжений и изгиба вала. , (5.32) где Nmax - приводная мощность двигателя, кВт; п - частота оборотов вала электродвигателя, мин-1. ; (5.33) Учитывая концентрацию напряжений, принимаем следующие размеры шлицевой части вала: Z = 6, dвн = 16 мм, dв = 20 мм. MT = Мт.к + Мт.п, (5.34) где Мт.к - момент, затрагиваемой на преодоление сил трения в ступицах и шайбах рабочих колес, H·м; Мт.п - момент, затрагиваемый на преодоление сил трения в пяте насоса, H·м . , (5.35) , Н·м - для насосов 5 группы где Q - подача насоса на оптимальном режиме, м3/сут. (5.36) где GK - сила тяжести рабочего колеса, Н; GB - сила тяжести вала на высоте 1 ступени, Н; GB = 0,785 · dв2 · hст · PB ·q, (5.37) где dB - диметр вала, м; hст - монтажная высота ступени, м; PB - плотность материала вала, кг/м3; для стали 03x14Н7В PB = 7850 кг/м3 R - приведенный радиус трения пяты, м (5.38) где RH, RB - наружный и внутренний радиус пяты, м. f - коэффициент трения в пяте; f = 0,1 . Сила тяжести рабочего колеса GK = mр.к ·9,81 = 1,9 кг. GB = PB ·q · 0,785 · DB2 · hст = 7850 · 9,81 · 0,785 ·0,0172·0,056 = 0,98 H Мт.п = 329 · (1,9 + 0,98) · 0,023 · 0,1 = 2,18 Н·м (5.39) где MH - момент, потребляемый насосом при установившейся частоте вращения, соответствующей максимальной мощности насоса, Н·м; MT - момент, затрагиваемый на преодоление сил трения в насосе, Н·м. nм = 2000 мин-1 n = 2820 мин-1 MT= 11,9 + 2,18= 14,08 H· M Определяем приведенный к валу момент инерции ротора насоса: JH = Jp.K + JB + Jвm (5.40) где Jp.к - момент инерции рабочего колеса по формуле (5.41) JB - момент инерции вала (5.42) Момент инерции защитных втулок вала: JH = 0,0,31 + 0,0029 + 0,0061 = 0,04 кг·м2 Приведенный к валу момент инерции ротора электродвигателя (5.43) Момент, действующий на вал насоса при пуске: (5.44) Определяем напряжение в шлицевой части вала нижней секции: (5.45) Коэффициент запаса прочности при пусковом режиме: Коэффициент запаса прочности при установившемся режиме: (5.46) Коэффициент запаса прочности: 5.6 Определение прочности НКТ HKT 48x4мм; L = 1752 м; ЭЦН 5-130-1400; ПЭД 45-117; Гидрозащита 1Г51; Кабель КПБК 3x6мм. Страгивающая нагрузка: , (5.47) где в = δ – h1 - толщина тела трубы под резьбой в основной плоскости; h1- высота профиля резьбы; Dcp = d+в - средний диаметр тела трубы под резьбой; d - внутренний диаметр трубы; h=в/(δ+в) - поправка Шумилова; α - угол наклона секущей поверхности к оси трубы; φ - угол трения в резьбе (ф = 7° - 9°); L - длина резьбы с полным профилем; σт - предел текучести материала труб в = 4- 1,412 = 2,6 мм D = 40 + 2.6 = 42.6 мм σт = 380МПа L = 22,3 мм ctg = 0,384 Масса оборудования, подвешенная на колонне: Мнас = 397 кг; Мпэд = 382 кг; Мг.з = 56 кг; Мкаб = 0,796·1752 = 1395 кг. Мяк = 26 кг; Мман = 15кг; Мдр = 15кг; Мдеб = 12кг. Мобор = 397 + 382 + 56+1325+26+15+15+12=2385 кг. Допустимая длина колонны при спуске оборудования с коэффициентом запаса 1,4: ; (5.48) Где gтр - масса 1п.м. HKT с учетом муфт; n = 1,3÷1,4 - коэффициент запаса прочности. Требуемая глубина спуска 1862 м, т.е. Lдоп1 не достаточна. Возьмем для верхней секции HKT на типоразмер больше: HKT 60x5мм; g = 6,96 кг/м; L = 29,3 мм; h = 1,41 м; в = 5,0-1,41=3,59мм; d=60,3-2·5=50,Змм; Dcp = 50,3+3,59=53,9мм ctg 69° = 0,384 (5.49) Lобщ = L1 + L2 = 1523 + 896 = 2419 м Этого достаточно. При эксплуатации скважины с учетом массы поднимаемой жидкости. Определим массу 1 м столба жидкости в трубах. ; 1208 < 1752 м, значит верх колонны, где наибольшая нагрузка, необходимо сделать из HKT диаметром 60 мм. Длина HKT d= 60мм; 1752 -1208 = 544м Проверим верх колонны на допустимую длину. Страгивающая нагрузка для HKT 60x5мм: Допустимая длина верха колонны: gж 2 = 0,785· 0,052 · 1 ·870 = 1,71 кг/м Необходимая длина HKT 60x5 мм (544м) меньше допустимой, равной 719 м. Расчет проходит. Лучшим вариантом будет установка по всей длине HKT d= 60x5 мм, т.к. ступенчатая колонна неудобна, и для обеспечения подачи необходим больший диаметр. 6. Гидромеханический расчет насоса 6.1 Расчет рабочего колеса Dнар = 92 мм; δст = 3 мм; Dвн.корп = 80мм. Внутренний диаметр корпуса ступени: DBH.CT = DBK - 2 δк, (6.1) где δк - толщина стенки корпуса ступени, определяемая расчетом на прочность; Dbk - внутренний диаметр корпуса. DBH.CT = 80 - 2 • 3 = 74 мм Наибольший внешний диаметр рабочего колеса D2max: D2max = Dbh.ct - 2S, (6.2) где S - радиальный зазор, S = 2 ÷ 3 мм D2max = 74 - 2· 2 = 70 мм Приведенная подача , (6.3) где 2800 - приведенная скорость вращения единичного насоса, об/мин; 90 - наибольший внешний диаметр рабочего колеса единичного насоса, мм; Определим диметр втулки при входе в рабочее колесо: Dbt = KdBT ·D2max, (6.4) при KdBT = 0,3 dBT = 0,3 · 70 = 21 мм После выбора dBT проверяем возможность размещения вала насоса. При этом должно быть соблюдено условие: dBT = dв + 2 δвт, (6.5) где dвт - диаметр втулки; dв - диаметр вала насоса; dв - 0,017 м δвт - толщина стенки втулки, δвт = 2÷4 мм dвт = 17 + 2·2 = 21 мм. Диаметр входа Do в рабочее колесо: Do = KDo · Dlmax (6.6) где KDo - коэффициент диаметра входа в рабочее колесо при Qnpив = 3,17 л/сек KDo = 0,98 Do = 0,98 · 34 ≈34 мм. Наименьший диаметр выходных кромок лопастей рабочего колеса D2min: (6.7) F\'npив = 850 при Qnpив = 3,17 л/сек Наименьший диаметр входных кромок лопастей Dlmin: ; (6.8) при Qnрив = 3,17 л/сек KDlmin = 2,4 . Высота канала В2 на выходе рабочего колеса находится по формуле В2 = Кв2 · D2max (6.9) При Qnpив = 3,17 л/с Кв2 = 0,057 В2 = 0,057 · 70 = 4 мм. Высота канала Bl на входе в рабочее колесо: Bl=KBl·D2max (6.10) Bl = 0,08 · 70 = 5,6 мм. 6.2 Расчет направляющего аппарата Действительная высота ступени из формулы: (6.11) 1прив = 35 - из графика . Высота междулопаточных каналов Вз: (6.12) ВЗприв = 6,8 . Диаметр диафрагмы D3: (6.13) F"npив = 1700 Вз = 64,54 мм. Угол входного конца средней линии профиля лопатки: tq α\'з =K· Кст2 · Кu2ok , (6.14) где K= 1,3÷1,6 Кст2 - коэффициент меридианной скорости на выходе из колеса, 0,21); Кu2ok - коэффициент окружающей скорости, (1,3) tq α\'з =1,4·0,21 ·1,3 =0,3822 α\'з =21° Радиус скругления найдем по формуле г = (0,2÷0,5) S, (6.15) где S - наибольшая толщина профиля, S=2,5÷3,5 мм ; г = 0,3 · 2,5 = 0,75 мм. 6.3 Выводы по спец. вопросу Проанализировав научные изобретения, я пришел к выводу, что наиболее оптимальным решением проблемы высокого содержания газа в пластовой жидкости будет внедрение в состав УЭЦН газосепаратора. Выполненные расчеты показали, что при газовом факторе 120 м3/м3 глубина погружения насоса под динамический уровень без газосепаратора 1030 м; с газосепаратором - 528 м. глубина спуска насоса без газосепаратора - 2254 м,а с газосепаратором - 1752 м. экономия HKT - 502 м. Как следствие этого сокращаются спуско - подъемные операции. С внедрением газосепаратора сокращается необходимая длина кабеля с 2500 м до 2000 м, снижаются потери мощности. Удельный расход электроэнергии составит 10,34 кВт ·час/т, в то время как без газосепаратора он составлял 11 кВт · час/т. Размер файла: 322,9 Кбайт Фаил: 
(.rar)
Скачано: 1 Коментариев: 0 |
||||
Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них. Опять не то? Мы можем помочь сделать! |
||||
Вход в аккаунт:
Страницу Назад
Cодержание / Нефтяная промышленность / Расчетная часть-Расчет электроцентробежного насоса ЭЦН 5-130-1400-Курсовая работа-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Вход в аккаунт: