Численные расчеты расходно-напорных характеристиках, потребляемой мощности и КПД центробежного насоса
ОАО «Алнас» — предприятие по производству полнокомплектных установок электрических центробежных насосов для добычи нефти. Входит в группу компаний «Римера» — нефтесервисный дивизион Группы Челябинский трубопрокатный завод. Центробежные насосы должны обеспечивать высокий уровень надежности и безопасности при проведении работ с ними, и эффективно перекачивать необходимые жидкости, в том числе – с повышенной вязкостью и механическими примесями. Насосы для перекачки нефтепродуктов должны создавать значительный напор, поскольку нефть в прочесе добычи поднимается из скважин со значительной глубины, а в процессе её транспортировки по трубопроводам необходимо создавать достаточное давление в трубе для бесперебойного движения продукта. При конструировании насосов, для повышения КПД насоса и получения оптимальных расходно-напорных характеристик целесообразно использовать методы математического моделирования. Саровскому Инженерному Центру (СИНЦ) было предложено провести численные расчеты расходно-напорных характеристиках, потребляемой мощности и КПД центробежного насоса.
Решение
Решение задачи выполнялось на основе последних разработок лицензионного программного комплекса трехмерного моделирования процессов тепло- массопереноса STAR-CCM+. По 3D CAD модели, предоставленной компанией «Алнас», создана расчетная модель, отражающая все особенности реального объекта. Размерность разработанной конечно- объемной модели составляет 13.2 млн ячеек. В рамках работы проведен расчет рабочих характеристик насоса, а также исчерпывающее исследование влияния различных факторов, влияющих на отличия результатов численного моделирования и экспериментальных данных.
Результат
Для решения задачи использовались кластерные вычислительные ресурсы «Саровского Инженерного Центра», позволившие определить рабочие характеристики насоса, уточнить граничные условия работы ступеней, выявить и количественно оценить влияние различных условий работы на КПД 1ой и последующих ступеней насоса. Представленные результаты расчетов и их анализ позволили специалистам «Алнас» выявить и устранить недостатки при работе центробежного насоса.