Материал: Расчет автоцистерны для перевозки светлых нефтепродуктов

1.7 Выбор насосного оборудования

Требуемая производительность насоса :

                                                                                     (41)

где  - количество отсеков;

 - вместимость каждого из отсеков, м3;

Подставляем данные в формулу (41):

Номинальный расход определяется округлением требуемого в большую сторону, т.е. .

Тогда секундный расход можно определить по следующей формуле:

                                                                                       (42)

где  - номинальный расход, м3/ч.

Подставляем данные в формулу (42):

Диаметр трубопровода определяется как:

                                                                                 (43)

где q - то же, что и в формуле (42);

w - скорость перекачки. Для расчета принимают 2 м/с.

Подставляем данные в формулу (43):

.

Принимаем стандартный диаметр трубы - 100 мм.

Диаметр и число напорно-всасывающих рукавов определяем по ГОСТ Р50913-96. [2]

Число напорно-всасывающих рукавов: 2.

                                                                                   (44)

где  - то же, что и в формуле (42);

 = 100 мм;

Подставляем данные в формулу (46):

Определим число Рейнольдса  для данного режима перекачки:

                                                                                     (45)

где  - то же, что и в формуле (43);

 - то же, что и в формуле (43);

 - кинематическая вязкость перекачиваемого нефтепродукта. Примем равной кинематической вязкости бензина - 0,6 сСт. [3]

Подставляем данные в формулу (45):

Т.к. Re находится в пределах 1500≤Re≤2400, то режим течения жидкости переходный.

Определим давление во всасывающем трубопроводе :

                                   (46)

где  - атмосферное давление, 0,1 МПа;

 - то же, что и в формуле (6);

 - то же, что и в формуле (6);

 - то же, что и в формуле (6);

 - то же, что и в формуле (44);

 - коэффициент местных потерь;

 - коэффициент гидравлического сопротивления;

 - длина всасывающего трубопровода. Примем равной 3 м в соответствии с ГОСТ Р 50913-96 [2];

 - то же, что и в формуле (43).

Коэффициент гидравлического сопротивления  можно определить по следующей формуле:

                                                                                     (47)

где  - то же, что и в формуле (45).

Подставляем данные в формулу (47):

Коэффициент местных потерь складывается из гидравлического сопротивления напорного трубопровода. В нашем случае:

                                                                  (48)

где  - сопротивление входа - 0,45;

 - сопротивление фильтра грубой очистки - 0,5;

 - сопротивление задвижки - 0,47;

 - сопротивление двух тройников - 1,3×2;

 - сопротивление выхода - 0,81.

Подставляем все данные в формулу (48):

Полученные данные подставляем в формулу (47) для определения давления во всасывающем трубопроводе:

Определим потери в нагнетательном трубопроводе:

                                                                      (49)

где  - то же, что и в формуле (46);

 - то же, что и в формуле (46);

- то же, что и в формуле (43);

- то же, что и в формуле (46);

 - то же, что и в формуле (43);

 - то же, что и в формуле (6).

Подставляем данные в формулу (49):

2. Оборудование цистерны

Технологическое оборудование включает в себя цистерну для топлива, насос, гидравлическую систему трубопроводов с арматурой, пневматическую систему управления, раздаточный рукав с наконечником, рукав для перекачки, приемный рукав [5], электрическое и противопожарное оборудование, контрольно-измерительные приборы [2]. Привод насоса осуществляется от двигателя автомобиля через коробку отбора мощности и карданный вал.

Цистерна из листовой стали, рамной конструкции, калиброванная. Сверху цистерны расположены наливные горловины, в нижней части - отстойники с водоотделителями. Внутри цистерны установлены поплавковые указатели уровня. На крышках горловин имеются дыхательные клапаны с фильтром. Управление технологическим оборудованием (пневмозадвижками, насосом, автоприводом газа и шланговым барабаном) централизованное, пневматическое, осуществляется из кабины, расположенной сзади.

Ниже приведено более подробное описание основного оборудования автоцистерны.

2.1 Насос

На проектируемой автоцистерне целесообразно применение самовсасывающего насоса СЦЛ 20/24. Выбранный насос не только соответствует требованиям надежности, но и также обладает небольшим весом. Алюминиевый сплав значительно уменьшает массу насоса, что является важным показателем любого оборудования для автоцистерны. Насосы такого рода предназначены для перекачивания чистых, без механических примесей жидкостей: бензина, керосина, дизельного топлива и других нейтральных жидкостей вязкостью не более 2·10-5 м2/с температурой от минус 40 до 50°С и плотностью не более 1000 кг/м3. [6]

Основные характеристики данного насоса приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Технические характеристики насоса [6]

Самовсасывающие насосы СЦЛ-20-24 выпускаются левого и правого вращения, если смотреть со стороны конца вала. Направление вращения вала должно совпадать с направлением указательной стрелки на насосе (проверяется кратковременным пробным пуском привода насоса) [6].

Конструкция насосов левого и правого вращения представлена на рисунке1.

Конструкция электронасоса СЦЛ-20-24:

а - левого; б - правого вращения:

корпус насоса;

центробежное колесо;

промежуточная крышка;

крышка корпуса;

торцовое уплотнение;

вихревое колесо;

воздухопровод;

колпак;

вал.

Всасывающий фланец насоса выполнен в корпусе насоса, напорный - в колпаке, который крепится к корпусу насоса. Корпус колеса имеет осевой подвод к центробежному колесу. Отвод от вихревого колеса обеспечивают крышка корпуса и промежуточная крышка, которая разделяет внутреннюю полость корпуса на две части. Вал опирается на шарикоподшипники, которые закрываются крышками (задней глухой и передней с расточкой под вал).

Герметичность насоса обеспечивается резиновыми кольцами и торцовыми уплотнениями.

Торцовое уплотнение крепится на валу насоса при помощи штифта. Вращающееся кольцо прижимается к неподвижному пружиной, обеспечивая герметичность. Герметичность между валом и вращающимся кольцом обеспечивается резиновым кольцом. Герметичность между неподвижным кольцом и корпусом уплотнения обеспечивается резиновым кольцом.

Неподвижное кольцо стопорится относительно корпуса уплотнения цилиндрическим штифтом.

Утечки жидкости отводятся через отверстия в корпусе уплотнения и корпусе насоса.

Перед пуском в насос заливают рабочую жидкость. В момент пуска жидкость, имеющаяся в насосе, захватывается центробежным колесом и по переводному каналу отбрасывается в левую полость корпуса насоса к вихревому колесу, которое частично вытесняет жидкость в колпак. За счет вытесненной жидкости в насосе образуется вакуум и из всасывающей линии поступает воздух.

В корпусе воздух смешивается с перекачиваемой жидкостью, образуя эмульсию, которая вытесняется вихревым колесом в колпак. При прохождении эмульсии через воздухопровод воздух отделяется от жидкости и собирается в верхней части колпака, жидкость поступает обратно в камеру вихревого колеса.

Этот процесс происходит непрерывно до тех пор, пока всасывающая линия насоса не освободится от воздуха и перекачиваемая жидкость не поступит в насос. При прохождении через центробежное колесо и колесо вихревое жидкость, поступившая в насос, приобретает механическую энергию и

поступает в напорный трубопровод. Освободившееся пространство немедленно заполняется новой порцией жидкости. Этот процесс при работе насоса происходит непрерывно.

Рисунок 1 - Общий вид насоса СЦЛ-20-24 а - левого вращения, б - правого вращения

2.2 Наливной люк

Крышка горловины с люком (рисунок 2) предназначена для оснащения автоцистерн с верхним и нижним наливом нефтепродуктов и авиационных топлив, устанавливается на автомобильных средствах транспортирования и заправки нефтепродуктов.

Рисунок 2 -Крышка горловины с люком

Она выполняет функцию сбросного клапана, который необходим в случае механического воздействия на котёл цистерны, при котором резко изменяется объём отсека и необходимо производить сброс продукта на величину изменения объёма для сохранения герметизации. Образцы крышки люка с установленными на ней приборами в закрытом состоянии подвергаются испытаниям на специальном стенде по методике евростандарта. Технические характеристики наливного люка представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Технические характеристики наливного люка

2.3 Манометр

На автоцистерны манометры устанавливаются в целях регулирования избыточного давления и вакуума в цистерне. В данном случае установлен

манометр МВ-10М. Принцип действия прибора основан на изменении деформации пружины под действием давления. Шкала прибора черная, с отметками и цифрами, покрытыми светящимся составом постоянного действия.

Основная приведенная погрешность данного манометра составляет порядка 4%. Данный прибор обладает хорошей устойчивостью к отрицательным

температурам - интервал работы составляет от -60 до +50 °С. Также, он обладает малой массой - не более 0,2 кг. Цена деления прибора - 0,1 кгс/см2. Диапазон измерений - 1-6 кгс/см2. Диаметр корпуса составляет порядка 100мм, то есть устройство весьма компактно.

2.4 Указатель уровня

На проектируемой цистерне уставлен наиболее распространенный для автомобильных средств транспортирования нефти и нефтепродуктов указатель уровня - поплавковый указатель уровня.

Указатель уровня (рисунок 3) состоит из шарового поплавка 21 с трубкой, при помощи которой он крепится к оси 5 винтом 1. Ось вращается в подшипниках 3, установленных в кронштейне 2. Осевое перемещение подшипников предотвращается разжимными кольцами 4. Вращение оси через две шарнирные муфты 6 и трубу 7 передается валу 8, на котором установлена стрелка 18. Поворачиваясь вокруг своей оси, стрелка указывает количество нефтепродукта в цистерне на шкале 17.

Для обеспечения герметичности вал 8 уплотняют сальником 12, который поджимает втулка 15 через кольца 11. Подбором прокладок 10 ограничивают осевое перемещение вала 8. Шкала и стрелка закрыты стеклом 16, поджатым к прокладке 19 прижимным кольцом 14. Фланец 9 с корпусом 13 крепят шпильками 20 к патрубку цистерны. Винтом 1 поплавка регулируют расстояние поплавка от оси вращения и, следовательно, угол поворота оси.

При этом угол поворота стрелки должен находиться в пределах делений шкалы .При наполнении цистерны нефтепродуктом или выдаче из нее поплавок поднимается или опускается (вместе с уровнем нефтепродукта) и поворачивает ось 5.