Разработка нефтяного горизонтального самовсасывающего насоса для откачки утечек магистральных нефтепроводов..

Насос является основным элементом большинства технологических процессов. Номенклатура насосов превышает 2000 типоразмеров.
Для того, чтобы определиться в выборе насосного агрегата, в каждом конкретном случае необходима следующая информация:
- Для каких целей будет использоваться насос?
- Какой объем жидкости необходимо транспортировать (расход) при помощи насоса с каким давлением (напором)?
- Необходимая информация о рабочей (перекачиваемой) среде, а именно: вязкость, химическая активность, наличие твёрдых веществ и их величина, температурные показатели рабочей среды, ее взрыво пожаробезопасность, токсичность.
- Условия эксплуатации (на открытом воздухе, в помещении, влажность и взрывопожароопасность помещения, где будет эксплуатироваться насос).
Определяющими техническими параметрами насоса являются подача и напор (давление).
Подача это объём жидкости, передаваемой в единицу времени, выраженный в м3/час или л/сек.
Напор это разность удельных энергий жидкости в сечениях после и до насоса, выраженная в метрах водного столба.
Кроме этого, важнейшими параметрами насоса являются потребляемая мощность N и КПД η.
В связи с этим выбор насосного агрегата является серьезной инженерной задачей.
Нефтяные центробежные насосы предназначены для применения в технологических установках нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, а так же в других отраслях народного хозяйства для перекачивания нефти, нефтепродуктов, сжиженных углеводородных газов и других жидкостей, сходных с указанными по физическим свойствам (удельному весу, вязкости и пр.) и коррозионному воздействию на материал деталей насосов.
В нефтяной промышленности России широко применяются центробежные насосы различного конструктивного исполнения (горизонтального с горизонтальным расположением ротора и вертикального с вертикальным расположением ротора) для перекачивания разнообразных рабочих сред. технологиях и производственных установках промышленных предприятий предусматривается откачка и перекачка химически активных (агрессивных) рабочих сред из различных емкостей и сборников утечек. Для этих целей широко применяются центробежные насосы с вертикальным расположением ротора (вертикальные насосы). Как правило, требуемая глубина погружения проточной части таких насосов в емкости от опорной поверхности составляет от 1 до 3 метров. В редких случаях глубина погружения может достигать 5 метров. Анализ эксплуатации таких насосов по сравнению с центробежными насосами с горизонтальным расположением ротора выявил следующие проблемы:
- низкая надежность и малый ресурс из-за конструктивного исполнения с большим (до 3 м) консольным расположением рабочего колеса от опорных подшипников;
- большая стоимость из-за повышенной материалоемкости, необходимости производить обработку деталей ротора на специальном оборудовании, транспортировки и монтажа с использованием специальных приспособлений и оснастки.
Поэтому создание насоса обладающего способностью самовсасывания для откачки утечек нефти и нефтепродуктов является актуальной и интересной темой.
Основной целью данного проекта является разработка модели горизонтального самовсасывающего насосного агрегата, обладающего самовсасывающей способностью без предварительной заливки проточной части перекачиваемой средой, а так же теоретическое обоснование целесообразности использования в практической деятельности.
Для достижения указанной цели ставятся следующие задачи:
1. произвести расчет, подтверждающий возможность процесса самовсасывания горизонтального центробежного электронасосного агрегата;
2. выполнить гидравлические и прочностные расчеты проектируемого агрегата и на их основании разработать первоначальную модель;
3. определить экономическую эффективность использования разрабатываемого электронасосного агрегата.

Содержание
Введение 8
1 Обзор существующих конструкций 11
2 Специальная часть 14
2.1 Особенности эксплуатации нефтяных насосов 14
2.2 Процесс совсасывания 16
2.3 Расчет обосновывающий возможность самовсасывания 18
2.4 Пример расчета напора центробежного насоса при условии самовсасывания 20
2.5 Принцы работы электронасосного агрегата 22
3. Расчетная часть 24
3.1 Гидравлический расчет 24
3.1.1 Расчет параметров на входе в колесо 24
3.1.2 Расчет параметров на выходе из колеса 28
3.1.3 Расчет приближенного профиля лопаток 34
3.1.4 Расчет утечек и объемного КПД 35
3.1.5 Расчет гидравлического КПД лопастного колеса 36
3.1.5.1Потери на трение в межлопаточных каналах 36
3.1.5.2 Потери на вихреобразование 39
3.1.5.3 Потери на диффузорность 40
3.1.5.4 Суммарные потери напора в лопастном колесе 40
3.1.6 Расчет теоретического напора насоса 40
3.1.7 Расчет спирального отвода 41
3.1.7.1 Расчет отвода 41
3.1.7.2 Потери в спиральном отводе 44
3.1.7.3 Потери в коническом диффузоре 47
3.1.8 Расчет спирального отвода 50
3.1.9 Расчет осевой силы, действующей на ротор насоса 53
3.1.10 Расчет радиальной силы, действующей на рабочее колесо 54
3.2. Прочностной расчет насоса 56
3.2.1 Расчет диаметра вала 56
3.2.2 Расчет шпоночного соединения 61
3.2.3 Расчет шлицевого соединения 62
3.2.4 Прочностной расчет корпуса насоса 64
3.2.5 Выбор и расчет подшипников 65
4 Организационно-экономическая часть 68
4.1 Определение экономического эффекта от применения горизонтальных самовсасывающих насосов 68
4.2 Оценка технического уровня насоса 79
5 Безопасность и экологичность проекта 87
5.1 Безопасность проекта. Обеспечение безопасности работающих, характеристика условий труда. 87
5.2 Тепловая изоляция 89
5.3 Производственное освещение рабочей зоны 91
5.4 Расчет общего освещения 92
5.5 Электробезопасность 94
5.6 Пожаробезопасность 97
5.7 Шум и вибрация 97
5.8 Экологичность проекта 99
Заключение 100
Библиографический список 101
ПРИЛОЖЕНИЕ А 103
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 104
ПРИЛОЖЕНИЕ В 105

Библиографический список
1. Беззубов Д.В и др. Насосы для добычи нефти. М., Недра, 1986. - 224 с.
2. Сулейанов М.М. и др. Охрана труда в нефтяной промышленности. М., Недра, 1980. - 392 с.
3. Васильев Ю.А. Расчет и проектирование шнекоцентробежного насоса: учебное пособие / Ю.А. Васильев, Г.Т. Лоскутников, Е.А. Андреев.
4. Касьянов В.М. Гидромашины и компрессоры: учебник / Касьянов В.М., Кривенков С.В.
5. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры: учебное пособие / В.М. Черкасский.
6. Овсянников Б.В. МАИ: Расчет и проектирование шнекоцентробежного насоса: учебное пособие / Б.В. Овсянников, В.С. Селифонов, В.В. Черваков.
7. Шейнблит А.В. Курсовое проектирование деталей машин: учебное пособие для вузов / А.В. Шейнблит.
8. Башта Т.М. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы: учебник / Т.М.Башта, С.С.Руднев, Б.Б.Некрасов и др. М.: Машиностроение, 1970. 235 с.
9. Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы: учебник / А.А.Ломакин. М.: Машиностроение, 1966. 199 с.
10. Михайлов А.К. Лопастные насосы / А.К.Михайлов, В.В.Малюшенко. М.:Машиностроение, 1977. 317 с.
11. Овсянников Б.В. Теория расчета агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей:справочное пособие / Б.В. Овсянников, Б.И. Боровский. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1986. - 117с.
12. Чинаев И.А. Лопастные насосы: справочное пособие / И.А. Чинаев. СПб.: Машиностроение, 1973. 159 с.
13. Хабрахманов А.Р. Справочник промышленного оборудования: журнал / №2 2004.
14. ГОСТ 12.2.062.-81* ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление. М.: Издательство стандартов, 1981. - 17с.
15. ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Государственные стандарты СССР ССБТ. Официальное издание. - М.: Издательство стандартов , 1984. - 15-18 с.
16. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. Госкомсанэпидемнадзор России. М.,1996, - 21с.
17. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. Министерство РФ. - М.: Стройиздат, 1995. - 35с.
18. ГОСТ 12.1.003-83* ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. М.: Издательство стандартов, 1983. - 45с.
19. ГОСТ 12.1.029.-80* ССБТ. Средства и методы защиты от шума. М.: Стройиздат, 1978. - 50с.
20. ГОСТ 12.1.012 90 ССБТ. Вибробезопасность. М.: Издательство стандартов,1990 с.126
21. СНиП 2.01.02-85. Противопожарные нормы. М.: ЦНТП Госстроя СССР, 1986. - 9с.
22. НПБ-105-95. Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной опасности.
23. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры: учебник для теплоэнергетических специальностей вузов / В.М. Черкасский М.: Энергоатомиздат, 1984. 416с.