Совершенствование методики расчета напряженно-деформированного состояния проточной части центробежных насосных агрегатов с учетом эксплуатационных параметров

• Автор: Сулейманов, Марат Ринатович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 108 с. : ил.

Содержание

Введение
1 Основные виды дефектов центробежных насосных агрегатов 7 и влияние нестационарности процесса перекачки углеводородного

сырья на накопление повреждений

1.1 Основные дефекты центробежных насосных агрегатов

1.2 ’ Существующие методы выявления дефектов

центробежных насосных агрегатов

1.2.1 Классификация существующих методов выявления 11 дефектов центробежных насосных агрегатов
1.3 Применение вибродиагностики для выявления дефектов 17 центробежных насосных агрегатов
1.4 Влияние нестационарности процессов перекачки нефти на 21 накопление повреждений технологического оборудования
2 Описание объекта исследования
2.1 Назначение и технические характеристики
2.2 Режимы работы насосного агрегата марки РЛС 210/200
3 Описание методики построения трехмерной модели 45 центробежного насосного агрегата с использованием программы
SOLID WORKS 2006
3.1 Возможности программы SOLID WORKS 2006
3.2 Построение модели твердого тела
3.3 Создание сборок
4 Методика и результаты определения распределения нагрузок 56 в рабочей зоне насосного агрегата в программе FLOW VISION
4.1 Возможности программы FLOW VISION 2.3.3
4.2 Подготовка геометрии в CAD системе
4.3 Импорт в FLOW VISION 2
4.4 Работа в препроцессоре. Подготовка задачи к решению
4.5 Работа в постпроцессоре
4.6 Исходные данные и результаты расчета в FLOW VISION
5 Оценка напряженно-деформированного состояния рабочего колеса насосного агрегата НК 210/200 методом конечных элементов с помощью программного пакета ANSYS
5.1 Возможности программы ANSYS

5.2 Исходные данные
5.3 Определение напряженно-деформированного состояния рабочего колеса центробежного насосного агрегата марки НК 210/200, нагруженного центробежной силой и суммарным воздействием центробежной силы и давления
5.8 Результаты расчета в программном комплексе ANSYS
Общие выводы
Список использованных источников

Введение
В настоящее время в нефтегазовой промышленности используется большое количество различного оборудования, значительную часть которого составляют центробежные насосные агрегаты (ЦНА), имеющие достаточно сложную и разнообразную конструкцию. Усложнение конструкции отдельных узлов и деталей приводит к увеличению вероятности возникновения отказов и дефектов. Очевидно, что в процессе эксплуатации ЦНА, его выход из строя по вине какого-либо дефекта может привести к аварийной ситуации, а также к дополнительным затратам при ремонте. Поэтому своевременному выявлению возникновения и развития дефектов и, как следствие, предупреждению разрушения, на предприятиях нефтегазовой отрасли придается особое значение. Для этого существуют различные методы диагностики технического состояния насосных агрегатов с применением разнообразных приборов. Однако, несмотря на высокий уровень развития современных методов оценки технического состояния ЦНА, до сих пор происходит их аварийный выход из строя.
На техническое состояние ЦНА оказывают влияние различные факторы, включая и режим их эксплуатации. В связи с тем, что поставки углеводородного сырья на предприятия нефтегазовой отрасли осуществляются из различных регионов Российской Федерации, оно имеет различный химический состав. В соответствии с этим корректируются эксплуатационные параметры при его перекачке. Кроме того, для ЦНА характерна нестабильная загрузка по сырью. Это отражается на накоплении повреждений его рабочих частей. Влияние нестационарное™ эксплуатационных параметров в процессе перекачки углеводородного сырья на гидродинамику движения жидкости проточной части центробежных насосов и, как следствие, на изменение напряженно-деформированного состояния их рабочих частей относятся к числу нерешенных задач. Поэтому научная задача по совершенствованию методики расчета напряженно-деформированного состояния проточной части

насоса. Поэтому с увеличением этого зазора интенсивность колебаний потока в отводе уменьшается. Стремление уменьшить зазор исходит из того, что большой зазор приводит к дополнительным потерям, так как на циркуляцию жидкости между рабочим колесом и языком спирального отвода или колесом и направляющим аппаратом требуется дополнительная энергия. Параметры колебаний потока определяются числом лопаток в рабочем колесе.
Таким образом, увеличение радиального зазора между рабочим колесом и, с одной стороны, языком и отводом, с другой стороны, приводит к снижению степени турбулентности потока на входе в отвод, в результате чего снижаются потери напора в отводе и динамическая сила, вызывающая вибрацию насоса. Для повышения эффективности работы насоса, помимо увеличения зазора между рабочим колесом и диффузором, может использоваться подрезка лопаток и рабочего колеса. Основным ограничением в этом случае является необходимость соблюдения условий безотрывного течения и обеспечение требуемых напоров.
Большие перспективы представляют диагностические параметры, основанные на использовании глубины модуляции /43, 48/. В настоящее время известны работы, в которых для диагностики возникновения и оценки интенсивности кавитационных процессов в насосе используются виброакустические методы. Однако при этом сложный характер взаимосвязи исходного и регистрируемого процессов приводит к тому, что уровень шумов намного превосходит полезный сигнал. С целью увеличения мощности полезного сигнала измерения проводят в области высоких частот, обладающих заведомо меньшей энергией, что значительно снижает надежность получаемой информации и количественных оценок, получаемых на ее основании.
При экспериментах для изучения кавитационных режимов работы насоса уменьшался напор на всасывании, а для изучения рециркуляционных процессов в насосе уменьшался расход. За начальный режим был принят режим максимального КПД (оптимальный режим).