Режим движения жидкости турбулентный, а потому
0,3164 |
_ |
0,3164 |
0,026. |
ѴШ |
|
V 22 050 |
|
Относительная гладкость |
труб |
|
К |
_d_ |
40,3 |
202, |
2Д |
2 ■ 0,1 |
где d в мм; А — шероховатость стенок труб в мм (принимаем А = = 0,1 мм).
>5
so §;
е
75 о
!00 5
125 ё
100 •§
5 0 0 |
5 |
5 0 0 |
g |
700 |
? |
1000 |
§, |
2000 е
іш З
1000g
Рис. 64. Зависимость коэффициента трения от числа Рейнольдса и относитель ной гладкости труб
По полученным значениям Re и ks находим из графика (рис. 64) коэффициент трения: % = 0,03.
Для определения /гтр необходимо найти общую глубину спуска насоса L:
L = h/kJr h = 650 -j- 50 = 700 м3,
где /гд = 50 м — глубина погружения насоса под динамический уровень, которая зависит от газового фактора и определяется при ближенным расчетом.
. Находим потери напора на трение и местные сопротивления:
hTn= 1,08 • 104 |
0,032 (910 + 30)-1202 |
42 м. |
"тр |
40,З5 |
|
Избыточный напор в сепараторе |
|
|
ІОРс |
10-1 |
12 м ст. жид. |
h c |
0,85 |
Р |
|
|
Необходимый напор насоса в заданных условиях будет Я с= 500 +150 + 42 -I- 2,5 +12 = 706 м.
3. Подбор насоса. Существующий нормальный ряд погружных центробежных электронасосов предусматривает в зависимости от диаметра эксплуатационной колонны и производительности скважин 15 разных типов насосов, а с учетом возможных напоров — 105 типоразмеров.
Насос для скважины подбирается в соответствии с характери стикой скважины, ее дебитом, необходимым напором и диаметром эксплуатационной колонны на основании характеристики погруж ных центробежных насосов, приведенной в приложении 17 [21].
Для получения дебита Q = 120 м3/сут и напора Нс = 706 м ст. жидк. наиболее подходит центробежный насос 1ЭЦН-6-100-900 с числом ступеней z = 125.
Рис. 65. Рабочая характеристика насоса 1ЭЦН-6-100-900
Согласно кривым рабочей характеристики, этот насос (рис. 65} при к. п. д. т]„ = 0,5 и в пределах устойчивой зоны его {заботы может давать производительность Q — 110—140 м8/сут и напор соответственно //,, = 800—600 м. При получении заданного дебита Q = 120 м3/сут насос будет создавать напор Нн = 740 м.
Характеристику насоса можно приблизить к условной харак теристике скважины двумя способами: 1) уменьшением подачи насоса при помощи штуцера или задвижки, установленных на выкидной линии; 2) уменьшением числа ступеней насоса.
При первом способе дебит и напор изменяются по кривой рабо чей характеристики насоса Q = / (Я„), при этом уменьшается к. п. д. Поэтому выгоднее применять второй способ, при котором к. п. д.. пасоса практически не изменяется.
Число ступеней, которое надо снять с насоса для получения необходимого напора, будет равно [2]
где IIс = |
706 м — напор, необходимый |
для получения заданного- |
дебита; |
Нп — 740 м — напор насоса, |
соответствующий дебиту |
скважины |
по его |
рабочей |
характеристике; z — полное |
число |
ступеней: |
|
|
|
|
|
|
Az = ^l — |
1^5 л* 6 |
ступеней. |
|
Следовательно, насос 1ЭЦН-6-100-900 |
должен иметь 125 — 6 = |
= 119 ступеней. |
|
|
|
|
Вместо снятых ступеней внутри корпуса насоса устанавливаются |
проставки. |
|
|
|
|
4. |
Выбор кабеля. Характеристика применяемых при центробеж |
ных электронасосах |
круглых |
и плоских |
кабелей приведена |
в та |
блице приложения 21. Из этой таблицы выбираем трехжильный круглый кабель КРБКЗ X 25 сечением 25 мм2 и диаметром 32,1 мм. На длине насоса и протектора (около 7 м) берем трехжпльный плоский кабель КРБПЗ X 16 сечением 16 мм2 и толщиной 13,1 мм.
От сечения и длины кабеля |
зависят потери электроэнергии |
в нем |
и к. и. д. установки. |
в кабеле КРБКЗ X 25 длиной |
100 м |
Потери электроэнергии |
определяются по формуле |
[2] |
|
ДРК= 372І?10-3,
где / = 70А — рабочий ток в статоре электродвигателя ПЭД-35-123; R — сопротивление в кабеле в Ом.
Сопротивление в кабеле длиной 100 м может быть определено
по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
Я = р, — 100, |
|
|
где рI — удельное |
|
(] |
|
температуре tK |
|
сопротивление кабеля при |
СС |
в Ом • мм2/м; q = |
25 мм2 — сечение |
жилы кабеля. |
|
Удельное |
сопротивление |
кабеля |
при tK= |
40° С будет |
|
р* = р [1-j-a |
(tK— *,„)] = 0,0175(I + 0,004(40 — 20)] = 0,019 Ом-мм2/м, |
где р = 0,0175 Ом • мм2/м — удельное сопротивление меди при |
tiQ; |
X = 0,004 — температурный коэффициент для |
меди. |
|
При величине |
сопротивления |
|
|
|
|
|
R = 0,019 |
10° = 0,076 Ом |
|
|
|
|
2 5 |
|
|
|
имеем
Дрк = 3 - 702 - 0,076 • ІО-3= 1,117 кВт.
Общая длина кабеля будет равна сумме глубины спуска насоса L = 700 м и расстояния от скважины до станции управления (10 м).
Примем с запасом на увеличение погружения насоса длину кабеля 800 м. В этом кабеле сечением 25 мм2 потери мощности со ставят
1 ,1 1 7 -^ = 8,94 кВт.
Плоский кабель длиной 6,5 м для уменьшения габаритногодиаметра агрегата берем на один размер меньше круглого, т. е. сечением 16 мм2.
5.Выбор двигателя. Мощность двигателя, необходимую для ра
боты насоса, |
определяем |
по |
формуле |
|
у |
__ |
QpffulO3 |
__ 120 • 0,85 • 706 • ІО3 __ лß г -р |
|
Р |
|
86400-102% |
|
86 400-102-0,5 |
где і]н = |
0,5 |
— к. п. д. иасоса |
(по его рабочей характеристике). |
При потере |
8,94 |
кВт |
мощности в круглом кабеле потребная |
мощность |
двигателя |
составит |
|
N n= 16,5 + 8,94 = 25,44 кВт.
Техническая характеристика широко применяемых электродви гателей и протекторов для погружных центробежных насосов при ведена в табл. 44.
|
|
|
|
Т а б л и ц а 44 |
|
Техническая характеристика электродвигателей |
|
|
|
|
Тип электродвигателя |
|
|
Показатели |
ПЭД-10-103 ПЭД-17-1І9 ПЭД-35-123 ПЭД-46-123 |
|
|
|
Мощность, к В т ........................ |
10 |
17 |
35 |
46 |
|
Напряжение, В ................ |
350 |
400 |
Г” 465 |
600 |
|
Сила тока, А ................... |
33 |
43 |
І L70 |
70 |
|
Частота вращения вала в ми- |
3000 |
3000 |
3000 |
3000 |
|
н у т у ................................... |
|
Скольжение, % ................ |
5,0 |
4,5 |
4,5 |
6,0 |
|
J пуск |
5,75 |
6,45 |
7,15 |
5,7 |
|
J ном |
|
|
|
|
|
|
■Допуск |
2,6 |
2,6 |
2,8 |
2,8 |
|
М [[ОМ |
|
|
|
|
|
|
М макс |
3,45 |
3,55 |
3,45 |
3,25 |
|
М \ 10М |
72 |
73,5 |
76,0 |
76,0 |
|
|
|
COS ф .......................................... |
0,72 |
0,78 |
0,82 |
0,84 |
|
Наружный дпаметр электро- |
103 |
119 |
123 |
123 |
|
двигателя, мм ................ |
|
Длина, м м ........................... |
4276 |
4911 |
5549 |
6833; |
|
Наружный диаметр протек- |
92 |
110 |
ПО |
ПО |
|
тора, м м ........................... |
|
Длина протектора, мм . . |
1560 |
1152 |
1152 |
1152 |
|
Общая длина электродвига- |
5836 |
6063 |
6701 |
7985 |
|
теля п протектора, мм . . |
|
Температура рабочей среды, |
70 |
75 |
70 |
90 |
|
? с ............................................... |
Принимаем электродвигатель ПЭД-35-123 мощностью 35 кВт, диаметром 123 мм и длиной 5549 мм, цротекторы диаметром 110 мм и длиной 1152 мм.
6. Определение габаритного диаметра агрегата. Наружный диа метр двигателя, насоса и подъемных труб выбирают с учетом разме щения их вместе с кабелем в эксплуатационной колонне данного
.диаметра. При этом имеют в виду, что погружной агрегат и первые от агрегата трубы составляют жесткую систему и расположение их в екважине должно рассматриваться совместно.
Зная глубину спуска, искривленность скважины и состояние эксплуатационной колонны, выбирают допустимую величину за зора между агрегатом и колонной. От величины зазора зависят
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
габаритные |
размеры |
насоса |
и двигателя, связанные |
с |
мощпостыо |
|
, |
|
|
погружного |
агрегата. |
Для |
|
Чк |
|
|
сохранности кабеля и устра |
|
|
|
|
нения |
опасности |
прихвата |
|
|
|
|
агрегата в эксплуатационной |
|
|
|
|
колонне |
диаметральный за |
|
|
|
|
зор для |
скважин |
с диамет |
|
|
|
|
ром колонн до 219 м прини |
|
|
|
|
мают 5—10 мм. |
габаритный |
|
|
|
|
Наибольший |
|
|
|
|
размер |
погружного |
агрегата |
|
|
|
|
равен разности между вну |
|
|
|
|
тренним диаметром эксплуа |
|
|
|
|
тационной колонны и вели |
|
|
|
|
чиной |
допустимого |
зазора. |
|
|
|
|
Габаритный диаметр агре |
|
|
|
|
гата с учетом плоского ка |
|
|
|
|
беля (рис. |
66) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D э |
А. |
+ ^ к + -s'> |
|
|
|
|
|
|
2123 |
Рис. (36. Схема расположения в скважине |
где /+ д = |
мм — наруж |
ный диаметр |
электродвига |
^погружного |
агрегата, |
насосных |
труб н |
теля; Dn = |
136 мм — наруж |
|
кабеля |
|
|
ный диаметр |
насоса; |
hK = |
|
|
|
|
= 13,1 |
мм — толщина |
пло |
ского кабеля; s = 1,0 мм — толщина металлического пояса, |
крепя |
щего кабель к агрегату; |
|
|
|
|
|
|
|
123 , |
136 |
+ 13,1 + |
1,0 = 143,6 мм. |
|
Габаритный размер агрегата с учетом насосных труб и круглого |
кабеля (см. рис. 66) |
|
|
|
|
|
|
|
л |
_ ° эд |
I |
о |
I г і |
|
|
^макс— |
о |
\ |
I |
|
|
тде dH— 56 мм — диаметр |
муфты |
|
насосной |
48-мм трубы; |
dK= |
= 32,1 мм диаметр круглого кабеля |
КРБКЗ |
X 25; |
|
Лаке = ^ |
+ # |
+ 32,1 = 121,6 ММ. |
|
