Характеристики погружных центробежных насосов

Графические зависимости напора Н, КПД η и потребляемой мощности N от подачи погружного центробежного насоса Q называются характеристиками насоса. Характеристики насоса снимаются при испытании на технической воде плотностью 1000 кг/м3 и вязкостью 1 мПа·с и представляются в специальной литературе в виде графиков: Q—H, Q—N, Q— η (рис. 6.2.). Введем следующие обозначения:

- Qопт - подача насоса на оптимальном режиме работы, м3/сут;

- Q1—Q2 - рациональная область работы насоса, м3/сут;

- Q0 - режим нулевой подачи;

- Нопт - напор на режиме оптимальной подачи, м;

- Н1—Н2 - напоры в рациональной области подач, м;

- Но - напор на режиме нулевой подачи, м;

- Nхх - мощность холостого хода (при Q = 0), кВт;

- ηмакс - максимальный КПД насоса при Qопт, %;

- η1=η2 - минимальный КПД насоса в рациональной области, %.

Видно, что наивысший КПД насоса достигается при работе на оптимальной подаче Qопт. Чтобы закрыть эксплуатационные условия огромного количества добывающих скважин по производительности, промышленность должна выпускать огромную номенклатуру погружных насосов, что нереально. Поэтому условимся, что каждый типоразмер выпускаемого насоса может работать в определенном диапазоне подач Q1 - Q2, правда, с меньшим, чем ηмакс КПД. Рациональная область работы насоса может быть определена для каждого типоразмера насоса, с допущением, что КПД в этой области не снизится ниже величины -η1=η2.

Эта величина может быть рассчитана следующим образом:

η1 = η2 = ηмакс -(5-6)%,

т.е. допускается работа насоса с КПД на 5-6 % ниже максимальной величины ηмакс . Такой подход существенно расширяет область применения выпускаемых наружных центробежных насосов и ограничивает количество их типоразмеров.

Для характеристик насоса, представленных на рис. 6.2., напор на режиме нулевой подачи H0 является максимальным и практически малозависимым от свойств откачиваемой жидкости, т.е. Н0 = const. Мощность холостого хода Nхх расходуется на преодоление механического и гидравлического трения при вращении вала насоса с рабочими колесами в откачиваемой продукции (при Q = 0).

Зависимость напора от подачи Q—Н будем называть основной характеристикой насоса. По форме основной характеристики все погружные центробежные насосы можно разделить на три типа (рис. 6.3):

— характеристика с максимальной точкой;

— пологопадающая характеристика;

— крутопадающая характеристика.

По целому ряду причин наихудшими для эксплуатации скважин являются насосы с характеристикой с максимальной точкой, а наилучшими — насосы с пологопадающей характеристикой. Как видно из рис. 6.3, потеря напора в рациональной области подач для насосов с характеристикой с максимальной точкой составляет ∆Н1; для насосов с пологопадающей характеристикой — ∆Н2; для насосов с крутопадающей характеристикой — ∆Н3; при этом ∆Н1 > ∆Н3 > ∆Н2. Таким образом, наименьшая потеря напора в рациональной области работы насоса характерна для насосов с пологопадающей характеристикой, что является их существенным эксплуатационным преимуществом.

Разнообразие эксплуатационных условий скважин трансформирует водяные характеристики, иногда существенно. Основное влияние на характеристики центробежных насосов оказывают вязкость откачиваемой жидкости и содержание в жидкости свободного газа.

Реальные характеристики серийных насосов при их стендовых испытаниях на технической воде несколько отличаются от паспортных. Как правило, реальные характеристики Q—Н и Q—η располагаются ниже паспортных, что требует корректировки паспортных характеристик.