7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
1/30
POMPAJ CENTRIFUGAL
3.1. GENERALITI
Pompele centrifuge submersibile au fost aplicate prima dat n
extracia ieiului n anul 1928. Cele mai folosite pompe centrifuge sunt cele
de tip RE! "rus#ii electrod$igatel !rutino$a% dup numele in$entatorului de
origine rus &erg'ei !rutino$% care a propus sistemul nc din anul 191().
!ceste pompe sunt construite pentru o gam foarte mare de debite de la
*+,-+ m*/i p0n la (.+++,8.+++ m*/i% n funcie de diametrul coloanei n
care se introduc. Ele se folosesc n special pentru extragerea unor debite
mari de lic'id% ind recomandabile i n ca/ul ieiurilor foarte $0scoase
precum i la extracia ieiului din sonde de$iate.
3emperatura maxim la care re/ist un motor obinuit este de 4+,8++C% dar se construiesc i pompe "din materiale speciale) care re/ist p0n la
15+ +C.
Pompa funcionea/ cu randament maxim atunci c0nd aspir lic'id
curat. Ea poate $e'icula i cantiti moderate de ga/e% cantitile prea mari
de ga/e duc0nd totui la o funcionare inecient a pompei sau c'iar la
blocarea ei. 6n ca/ de blocare se oprete pompa% ga/ele ridic0ndu,se n timp
la suprafa datorit densitii lor mai mici.
!d0ncimea minim de scufundare a pompei n lic'id este de *+,5+ m.
3.2. COMPONENTELE INSTALAIEI DE FUND I DE
SUPRAFA
&c'ema general a unei instalaii de pompa7 centrifug este
pre/entat n g. *.1. !nsamblul de pompare se compune din trei pri
distincte% asamblate prin bride i buloane% iar axele lor prin mufe cu
caneluri. !e/area lor% pornind de 7os n sus% este urmtoarea
electromotorul% protectorul i pompa. a sondele cu ni$el dinamic mic%
1
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
2/30
monta7ul ansamblului de pompare se poate in$ersa% ae/0nd pompa la
partea inferioar% iar electromotorul la partea superioar.
Figura 3.1. Schema general a unei in!"ala#ii $e %&m%a' cen"ri(ugal
M&"&rul )!au elec"r&m&"&rul !u*mer!i*il+este de tip asincron% trifa/at
cu rotorul n scurtcircuit. El este bipolar i are o $ite/ de rotaie de 2.9++ ,
2.915 rotmin la o frec$en a curentului de alimentare de 5+ :/ i o $ite/
de *.-45 , *.5++ rotmin la o frec$en de (+ :/. ;otorul este umplut cu ulei
de transformator% special% dielectric% cu o constant dielectric de minim *+
i bun conductor termic.
2
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
3/30
) i la intensitate mic. a ad0ncimi medii tensiunea
este de circa 8++ >% iar la ad0ncimi mici de -++ >. @ntensitatea curentului
$aria/ de la 12 la 1*+ !.
;otorul este alctuit dintr,un rotor i un stator. !xul rotorului este gol
n interior% a$0nd canale radiale n dreptul lagrelor% pentru reali/area
ungerii acestora. A mic turbin asigur circulaia uleiului spre mantaua
motorului% pentru rcirea sa n contact cu =uidul din sond. !xul este
pre$/ut la capete cu un manon canelat pentru cuplare.
&tatorul este construit din table de er magnetice i nemagnetice.
;otoarele se construiesc n diferite dimensiuni pentru a putea
introduse n coloane de exploatare de - 12% 5 12% ( 58 in i mai mari.
!$0nd diametrul exterior limitat% creterea puterii se obine prin mrirea
lungimii motorului% respecti$ prin montarea motoarelor n tandem. ungimea
unui motor de dimensiuni mai mari este de 8B9 m i puterea de 2++B25+
CP% n timp ce motoarele n tandem pot a7unge la o lungime de 25B*+ m i o
putere de 1.+++ CP.
3
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
4/30
Figura 3.,. Schema -i %rinci%iul $e (unc#i&nare al %r&"ec"&rului
Pr&"ec"&rulare rolul de a i/ola motorul i uleiul de transformator din el
de =uidele din sond.
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
5/30
Figura 3.3. Cu%lul r&"&r!"a"&r ce (&rmea/ e"a'ul unei %&m%e
cen"ri(uge
umrul de eta7e determin nlimea total de ridicare a lic'idului i
puterea necesar de acionare. orma i dimensiunile unui eta7 determin
debitul pompei.
Pompele de mare debit pot a$ea un numr de aproximati$ 4++ eta7e. 6n
acest ca/ ele se confecionea/ din mai multe seciuni i se asamblea/ n
tandem% la un capt ind pre$/ute cu =ane% iar la cellalt cu locauri
pentru urub pre/on. !xele se asamblea/ prin mufe cu caneluri ind
confecionate din materiale re/istente la abra/iune i coro/iune% iar statorul
din font.
Se%ara"&rul $e ga/e se folosete c0nd sonda produce ga/e i semontea/ ntre protector i pomp. @ntrarea ga/elor libere n treptele
pompei conduce la formarea unor turbulene ntre palete i stator care
micorea/ debitul pompei. ;ontarea unui separator de fund nainte de
aspiraia pompei% mbuntete ntr,o msur oarecare aceast situaie.
5
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
6/30
Figura 3.0. Se%ara"&are $e ga/e u"ili/a"e n %&m%a'ul cen"ri(ugal
Principiul de funcionare se ba/ea/ pe sc'imbarea direciei de
micare a =uidelor $enite din sond% astfel nc0t acestea s execute o
deplasare descendent nainte de a aspirate de pomp "g. *.-.a).
!ceast micare descendent fa$ori/ea/ separarea ga/elor.
6n g. *.-.b este pre/entat un separator care funcionea/ pe
principiul separrii fa/elor sub aciunea forelor centrifuge% n funcie de
densitatea acestora. A elice rotitoare creea/ c0mpul de fore centrifuge.
luidele care $in din sond sunt supuse aciunii acestor fore. Particulele de
lic'id a$0nd densitate mai mare sunt aruncate spre periferia separatorului%
6
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
7/30
de unde ptrund n tragerea pompei% n timp ce ga/ele se plasea/ n 7urul
axului "form0nd un mie/ de ga/e)% ind diri7at n spaiul inelar al sondei.
Su%a%a $e re#inereare rolul de a menine e$ile de extracie pline cu
lic'id% c0nd pompa nu funcionea/. Ea mpiedic astfel scurgerea lic'idului
prin pomp i rotirea acestuia n sens in$ers.
&upapa de reinere se plasea/ la 2B* buci de ea$ deasupra
pompei. a sondele care produc cu ga/e multe% aceasta se plasea/ la 4B8
buci de ea$ deasupra pompei% pentru a permite ridicarea i acumularea
ga/elor din pomp care a fost blocat% astfel nc0t n locul lor s ptrund
lic'id i pompa s poat repus n funciune.
Su%a%a $e c&munica#ie )$e g&lire+ permite scurgerea lic'idului din
e$i% atunci c0nd pomp trebuie s e extras. Ea se montea/ la o distan
de o bucat de ea$ de extracie deasupra supapei de reinere.
Cen"r&rul% montat imediat sub motor% asigur o rcire uniform a
motorului i prote7ea/ cablul de u/ur prin frecare.
Ca*lul elec"ric% are rolul de a transporta energia electric de la
suprafa la motor. El este format din trei conductori de cupru sau aluminiu%
i/olai ntre ei cu material plastic i prote7ai la exterior printr,o cma
=exibil de oel gal$ani/at sau polietilen. &eciunea conductorilor $aria/ n
funcie de tensiunea curentului de alimentare a electromotorului.
Prolul seciunii cablului poate rotund sau plat. Cablul rotund este
cel mai utili/at. Cablul plat se folosete n /ona ansamblului de fund sau la
sondele cu spaiu inelar mic. !cest cablu plat este pre$/ut cu o protecie
mecanic care poate obinut dintr,o armtur de oel% bron/ sau oel
special ;onel% n scopul de a re/ista condiiilor n care lucrea/.
3emperatura obinuit de lucru este de 4+B8+ +C% cablul put0nd lucra
la aceast temperatur 8B1+ ani. iecare cretere de temperatur de 1+ +C
scurtea/ aceast durat la 7umtate. A mare in=uen n acest sens o are i
natura c'imic a =uidelor din sond. 6n sondele cu temperaturi ridicate se
utili/ea/ cabluri speciale care pot re/ista p0n la 15+ +C.
Cablul se prinde de e$i cu a7utorul unor clame speciale. ungimea
total a cablului $a mai mare dec0t ad0ncimea de xare a pompei% astfel
7
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
8/30
nc0t s permit po/iionarea instalaiei de suprafa la o distan de circa
*+ m de gura sondei.
imensiunea cablului electric se alege n funcie de intensitatea
curentului% de cderea de tensiune din cablu i de mrimea spaiului inelar (dintre mufele
evilor de extracie i coloan) !derea de tensiune din cablu se determin cu a"utorul
nomo#ramei din fi#ura 35
Figura 3.2. N&m&gram %en"ru calculul c$erii $e "en!iune n ca*lu
Ca%ul $e %&m%are"pentru presiuni de 1++B2++ bar) este pre$/ut la
partea inferioar cu un dispo/iti$ special
"tubing,'ead) de tip F:erculesF pentru
suspendarea e$ilor de extracie "g. *.()%
care asigur i etanarea n 7urul e$ilor i a
cablului electric. up xarea acestuia% n
prelungire% se montea/ un $entil principal i
un teu de racordare la conducta de amestec%
pre$/ut sau nu cu du/% dup ca/.
Partea electric de la suprafa cuprinde cutia de 7onciune% panoul de
comand i transformatorul.
Figura 3.. 4i!%&/i"i5 $e !u!%en$are
a #e5il&r $e e6"rac#ie
$
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
9/30
Cu"ia $e '&nc#iune se plasea/ ntre capul de pompare i panoul de
comand. !ici se leag cablul de la panoul de comand cu cablul care
ptrunde n sond. 3ot aici sunt scurse n atmosfer ga/ele care pot migra n
lungul cablului care ptrunde n sond i alimentea/ motorul.
Ptrunderea acestor ga/e n panoul de comand ar genera pericol de foc i
explo/ie. Pentru pre$enirea acestei situaii se folosete metoda RE!
pre/entat n g. *.4.
Figura 3.7. Cu"ie $e '&nc#iune
Pan&ul $e c&man$se construiete pentru tensiuni ntre --+B-8++ >.
El se alege n funcie de intensitatea curentului% tensiune i putere.
Panoul de comand poate a$ea o construcie simpl cu buton de
contact i protecie contra suprancrcrii sau poate mai complicat%
conin0nd nregistrator de presiune i $olta7% dispo/iti$ de oprire a
curentului c0nd pomp nu debitea/% releu de timp pentru funcionarea
periodic a pompei% dispo/iti$e de alarm i control de la distan% etc. El se
montea/ la o distan de circa *+ m de gura sondei.
Tran!(&rma"&rul poate un autotransformator trifa/at% un
transformator trifa/at sau un grup de trei transformatoare monofa/ate. El
%
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
10/30
are ca scop transformarea tensiunii curentului primar din reea ntr,un curent
cu tensiunea necesar motorului. &e construiete pentru tensiuni de
5(5B2.(5+ >.
3.3.
NLIMEA DE POMPARE (RIDICARE)
Pentru a calcula nlimea de pompare : de/$oltat de un rotor se fac
urmtoarele propuneri
=uidul prsete paleta "elicea) rotorului tangenial la suprafaa
lateral care o mrgineteG
elicea i seciunea este plin n permanen cu lic'id "nu exist
separaie sau $id)G $ite/ele =uidului% n puncte similare pe liniile de curent% au aceeai
$aloare.
6nlimea de ridicare calculat astfel se numete Fnlime teoretic de
ridicareF.
Figura 3.8. Ma! elemen"ar $e 9ui$ !u%u! (&r#el&r cen"ri(uge
Pentru a determina distribuia presiunii se consider un element de
=uid "g.*.8) de mas dm% astfel nc0t se poate scrie
dRdRbdm = "*.1)
1&
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
11/30
ora centrifug care acionea/ asupra acestei mase elementare
este
dRdbRdmdF 222
R == "*.2)
termenul 2R repre/int acceleraia n micarea circular uniform.Creterea de presiune datorit aciunii forei centrifuge $a
dRR
dRb
dRdb
dA
dFdP
222
R =
==
"*.*)
in0nd seama c Hconst i integr0nd ntre R1si R2re/ult
22
UURRPP
21
22
21
222
12
=
= "*.-)
unde ' este $ite/a tangenial.
6nlimea de pompare datorat forei centrifuge este
g2g
UUPPHH
21
2212
12
=
= "*.5)
egli70nd pierderile de energie re/ultate din curgerea prin paletarotorului re/ult c lucrul mecanic efectuat de elice este egal cu diferena
dintre energia total a =uidului la ieirea din palet i cea de la intrarea n
palet. !ceasta poate exprimat sub forma de nlime de ridicare% "Pg)%
ind nlimea teoretic de ridicare.
6nlimea total de ridicare :total% este compus dintr,o nlime de
ridicare datorit energiei poteniale :pot% i o nlime de ridicare datorit
$ite/ei. eci
11
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
12/30
g2
VVHH
2
1
2
2pottotal
+= "*.()
!a cum s,a artat mai sus < este $ite/a tangenial "g. *.9.a)% iar >este $ite/a absolut a =uidului re/ultat din compunerea $ite/ei < cu $ite/a
relati$ I care urmrete prolul paletei "tangent la prolul lamei
laterale).
>alorile $ite/elor absolute se determin grac% prin compunere dup
regula compunerii $ectorilor "se formea/ un triung'i al $ite/elor) , g.
*.9.b.
Figura 3.:. Triunghiul 5i"e/el&r la curgerea 9ui$ului %rin"r& %ale"
Creterea energiei poteniale "de fapt o cretere de presiune) de la
intrarea la ieirea din palet se face pe seama aciunii forei centrifuge i a
$ariaiei $ite/ei relati$e I. Re/ult
g2g2
WWUUH
21
22
21
22
pot
+
= "*.4)
in0nd seama c I1J I2% datorit seciunii mai mici a paletei n /ona de
intrare.
6nlocuind relaia "4) n relaia "() re/ult
12
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
13/30
g2
VVWW+UUH
21
22
22
21
21
22
total
+= "*.8)
Conform gurii *.9.b re/ult
+= 11121
21
21
cos2 VUVUW "*.9)
i
+= 22222
22
22
cos22 VUVUW "*.1+)
6nlocuind "*.9) i "*.1+) n "*.8) re/ult
( ) = 111222total coscosg1
VUVUH "*.11)
sau
( )1122total VUVUg
1H = "*.12)
unde >1i >2repre/int proieciile lui >1i >2pe axa $ite/ei
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
14/30
Figura 3.1;. E(ec"ul $en!i"#ii a!u%ra nl#imii $e ri$icare a %&m%el&r
cen"ri(uge
Prin rotire% dac densitatea =uidului este mai mare% el capt o
energie la ieire mai mare% dar n acelai timp i coloana pe care urc
lic'idul respecti$ are o densitate mai mare% astfel c indiferent de lic'id%
acesta urc pe aceeai nlime. Presiunea la refulare $a ns diferit%
precum i puterea de/$oltat i absorbit de pomp.
ac o pomp care $e'iculea/ apa se umple cu ga/e in loc de ap%
presiunea de descrcare scade at0t de mult nc0t ga/ele nu pot ptrunde nconducta $ertical plin cu ap. Da/ele rm0n in palet i curgerea prin
pomp ncetea/% aceasta bloc0ndu,se cu ga/e. ac se oprete pompa%
ga/ele se ridic spre suprafa datorit densitii lor mai mici.
Este de menionat c nlimea real de ridicare este mai mic dec0t
nlimea re/ultat din relaia "*.11)% datorit pierderilor 'idraulice prin
frecare.
Pentru un debit de refulare al pompei ?+ se obine nlimea $irtualde ridicare
HU
g Hvirtual = = max "*.12)
:$irtualse obine strangul0nd ieirea lic'idului p0n c0nd presiunea de
refulare atinge $aloarea maxim pentru ?+.
14
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
15/30
6n acest ca/ I1+% I2+% 1+ i% deoarece I2+ re/ult >2
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
16/30
Figura 3.11. Cur*ele $e %er(&rman# ale unei %&m%e cen"ri(uge
Caracteristicile unei pompe centrifuge $aria/ cu numrul de rotaii
ale motorului% n% cu densitatea lic'idului pompat i cu $0sco/itatea acestuia%
astfel
ac la o pomp se sc'imb numrul de rotaii pe minut% atunci
=
1
212
n
nQQ "*.1*)
2
1
212
n
nHH
= "*.1-)
deoarece
( ) 3
1
212
2
n
nNN
30
nRUU!H
=
=== "*.15)
dat ind c ? presiune f "n) f "n2)
ac rotorul i difu/orul i sc'imb toate dimensiunile ntr,un anumit
raport% $ite/a rm0n0nd constant% re/ult
16
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
17/30
3
1
2
1
2
"
"
Q
Q
= "*.1()
deoarece $ite/a
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
18/30
apavis $ = "*.22)
Coecienii C?% C:% i Cse determin din nomograma pre/entat in g.
*.12% nomogram trasat pe ba/ de date experimentale.
Figura 3.1,. C&ecien#i $e c&rec#ie care in"er5in la %&m%area 9ui$el&r
5?!c&a!e
3.5. CORELAIA DE FUNCIONARE STRAT - POMP
1$
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
19/30
Pentru ca o pomp centrifug s funcione/e in condiii optime%
trebuie s existe o corelare ntre parametrii de funcionare ai pompei i
parametrii de lucru ai stratului producti$.
!stfel% nlimea total de ridicare a pompei% :% egal cu diferena
dintre presiunea de refulare i presiunea de aspiraie exprimat in metri
coloan de lic'id pentru un debit dat ?% trebuie s e in concordan cu
capacitatea de debitare a stratului la presiunea de aspiraie a pompei.
!ceast corelare poate fcut at0t analitic c0t i grac. eterminarea
grac re/ult pe ba/a interseciei curbei de funcionare a pompei ? f ":)
i a curbei con$enionale a sondei.
Figura 3.13. Cur*a c&n5en#i&nal a !&n$ei
3rebuie preci/at c exist o deosebire important intre curba
caracteristic a sondei i curba con$enional a acesteia. !stfel% curba
caracteristic a sondei% obinut n urma cercetrii acesteia% repre/int$ariaia debitului sondei in funcie de ni$elul dinamic "care repre/int
nlimea util de ridicare a lic'idului de ctre pomp).
Curba con$enional "g. *.1*) repre/int $ariaia lui ? in funcie de
ni$elul dinamic :d% msurat de la suprafa "metri coloan de lic'id)% plus
toate celelalte pierderi de presiune "pierderile de presiune prin frecare%
presiunea in separator% presiunea in capul de erupie% etc.) exprimate tot in
metri coloan de lic'id.
1%
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
20/30
in g. *.1* se obser$ c
( )sd
HH%PQ
= "*.2*)
unde ? este debitul sondei% m*/iG
:d,:seste diferena dintre ni$elul dinamic i static din sond% metri coloan
de lic'idG
@P este indicele de producti$itate% m*/imetri coloan de lic'id.
Re/ult
%P
QHH sd = i
%P
QHH sd += "*.2-)
Pentru ca debitul ? dat s a7ung la separator% este necesar o
presiune de refulare la pomp% conform g. *.1*% exprimat n metri coloan
de lic'id% dat de relaia
$&t'vi(!rd HHHH ++= "*.25)
n care :ddepinde de debitul stratului "relaia *.2-)% la fel ca i pierderea de
presiune prin frecare% :fr.te$i% iar :CErepre/int presiunea din capul de erupie
P2% exprimat n metri coloan de lic'id.
)HHH s'pam'st'c(cond(!r$& ++= "*.2()
in care :sepeste presiunea din separator% metri coloan de lic'idG
/ diferena de ni$el ntre sond i separator% metri.
Relaia "*.25) repre/int ecuaia curbei con$enionale a sondei% iar :
se numete nlimea dinamic total de ridicare.
Re/ol$area analitic se face prin egalarea lui : dat de relaia "*.25) cu
: dat de pomp% pentru acelai debit ?.
2&
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
21/30
Re/ol$area grac se face intersect0nd curba con$enional a sondei
cu o curb ? f ":) cum este cea din gura *.11.
Este recomandabil ca $aloarea lui : corespun/toare corelaiei dintre
funcionarea pompei i a stratului producti$ s se situe/e n /ona de
ecien sau randament ") maxim al pompei "/ona umbrit din g. *.11).
Este% de fapt% /ona debitelor optime de lucru care duc la ecien maxim.
ebitul optim din gura *.11 trebuie s se situee *ntre limitele stabile pentru un
randament maxim *n scopul asi#urrii unei funcionri optime fr a se produce o deteriorare
mecanic a treptelor (eta"elor) pompei
!legerea pompei se face n funcie de debitul pe care trebuie s,l
produc sonda i care trebuie s se situe/e in limitele optime pe curbele
:f"?)% de nlimea de ridicare i de diametrul coloanei. Cea mai economic
alegere se refer la cel mai mare diametru pe care,l permite coloana.
Practic nu este posibil s se construiasc pompe centrifuge ale cror
caracteristici de funcionare s corespund exact cu caracteristicile
con$enionale ale sondei. A pomp poate s de/$olte presiuni i debite mai
mari sau mai mici dec0t cele impuse de condiiile unui regim de lucru optim
al sistemului strat,pomp. Prin modicarea unor parametri caracteristici ai
pompelor se poate a7unge la o apropiere ntre parametrii de funcionare ai
pompei i parametrii de lucru ai stratului producti$.
umrul de eta7e "trepte) al pompei re/ult mprind nlimea total
de ridicare necesar% :% dat de relaia "*.25)% la nlimea de ridicare dat
de un eta7 al pompei respecti$e pentru debitul sondei.
Puterea motorului de acionare se obine nmulind puterea pe un eta7%
de pe curba f "?)% cu numrul de eta7e i nmulind mai departe cu
densitatea relati$ a lic'idului in raport cu apa pur% ra.
Limi"area $e*i"ului %&m%ei %rin $u/e
6n scopul limitrii debitului unei pompe se pot monta du/e la gura
sondei% cre0ndu,se astfel re/istenele locale care mresc pierderile de
presiune i conduc in nal la creterea $alorii lui : fr. !stfel% pentru aceeai
$aloare a debitului de lic'id% ?% crete $aloarea corespun/toare a presiunii
de refulare% :% iar curba con$enional a sondei $a mai ridicat. Practic% se
modic curba con$enional a sondei pentru a reali/a corelaia de
21
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
22/30
funcionare strat,pomp n /ona optim de funcionare "aproape de $0rful
ecienei maxime).
6n g. *.1- este pre/entat modul de reali/are a corelaiei de
funcionare strat,pomp n /ona optim cu a7utorul unei du/e. Curba 1
repre/int curba con$enional a sondei fr du/% iar curba 2 curba
con$enional a aceleiai sonde% creia i s,a creat o contrapresiune in e$ile
de extracie prin montarea unei du/e n capul de pompare.
Punctul KL de pe curba con$enional a sondei fr du/% 1%
corespunde aceluiai debit ?opt% ns cu :LoptM:p% ceea ce nseamn c
pompa de/$olt o presiune mult mai mare dec0t cea necesar funcionrii
normale a sondei.
Figura 3.10. C&rela#ia $e (unc#i&nare !"ra"!&n$ e(ec"ua" cu a'u"&rul
unei $u/e
Prin $ariaia oriciului du/ei% se poate crea o cdere de presiune% astfel
nc0t curba con$enional a sondei s e deplasat n aa fel nc0t
intersecia dintre aceasta i curba de funcionare a pompei% :p% s
corespund debitului optim% ?opt% al sondei% respecti$ presiunii% :opt% de pe
curba con$enional corespun/toare.
Punctul K re/ultat din intersecia curbei con$enionale a sondei cu
du/a% 2 i curba de funcionare a pompei :p% corespunde condiiilor unui
22
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
23/30
regim de lucru optim al sistemului strat,pomp% obinut cu aceeai pomp%
prin montarea unei du/e la suprafa.
Curba 1 repre/int randamentul instalaiei fr du/% iar curba 2
randamentul instalaiei cu du/.+etoda de limitare a debitului pompei prin due este comod i simplu de realiat dar
preint urmtoarele inconveniente,
micorea/ randamentul de lucru al pompei% proporional cu mrimea
cderii de presiune din du/G
u/ea/ prematur rulmentul axial al pompei% aparatele de g'ida7% etc.%
datorit creterii forei de presiune axiale.
Limi"area $e*i"ului %&m%ei %rin m&$icarea numrului $e e"a'ePrin modicarea numrului de eta7e ale pompei% curba con$enional a
sondei rm0ne aceeai% n sc'imb curba de funcionare a pompei poate
deplasat. !stfel% prin creterea numrului de eta7e% curba de funcionare
tinde ctre debite mari% iar prin scderea numrului de eta7e% tinde ctre
debite mici. Practic n acest ca/ se modic curba de funcionare a pompei%
pentru a reali/a corelaia de funcionare strat,pomp n /ona de funcionare.
6n g. *.15 este pre/entat modul de reali/are a corelaiei de
funcionare strat,pomp n /ona optim prin modicarea numrului de eta7e.
Curba :p1 repre/int curba de funcionare a pompei P1 creia i s,a scos un
numr de eta7e% astfel nc0t punctul K re/ultat din intersecia acesteia din
urm i curba con$enional a sondei% s corespund debitului optim al
sondei ?opt% respecti$ lui :opt.
23
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
24/30
Figura 3.12. C&rela#ia $e (unc#i&nare a !&n$ei reali/a"
%rin m&$icarea numrului $e e"a'e
umrul de eta7e care trebuie scoase pentru ca debitul pompei s e
egal cu debitul optim al sondei se determin cu relaia
'
p
opt' n
H
H1n
= "*.24)
n care
ne repre/int numrul de eta7e care trebuie scoase din pompG
:opt presiunea necesar obinerii debitului optim% ?opt% metri coloan de
lic'idG
:p presiunea de/$oltat de pomp pentru ?p H ?opt% metri coloan de
lic'idNGne numrul de eta7e al pompeiG
>aloarea lui :optse obine de pe curba con$enional a sondei sau din
relaia "*.25). >aloarea lui :p se obine de pe curba de funcionare a pompei
pre/entat n g. *.11.
6n ca/ul n care neM+% nseamn c pompei trebuie s i se adauge un
numr de neeta7e.
24
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
25/30
&,a constatat c n ca/ul limitrii debitului prin modicarea numrului
de eta7e al pompei se obine acelai debit% dar cu un randament de circa
dou ori mai mare dec0t n ca/ul limitrii prin du/e.
in g. *.15 se obser$ c prin micorarea numrului de eta7e al
pompei% randamentul instalaiei rm0ne n mod practic acelai.
3.6. POMPE CENTRIFUGE INTRODUSE CU CABLU
&istemul se recomand n /onele greu accesibile precum i pe
platformele marine. Prin acest sistem se micorea/ timpul de inter$enienecesar pentru sc'imbarea instalaiei de fund% reduc0ndu,se totodat i
costurile aferente acestei lucrri. e menionat c acest sistem se aplic
numai la sondele care au coloane de exploatare cu diametru mare.
6n g. *.1( este pre/entat o instalaie cu pomp centrifug
submersibil suspendat prin cablu. &pre deosebire de instalaiile obinuite%
motorul se a= la partea superioar i pompa la partea inferioar% motorul
ind rcit de =uidul care circul prin spaiul inelar dintre el i e$ile deextracie. caul de rea/em are o garnitur care etanea/ pe pomp i
lcaurile n care ptrund nite clic'ei "cei) care ies n afar atunci c0nd
pompa este n lca i cablul se slbete. !stfel pompa se bloc'ea/ n lca
i nu poate aruncat n sus de presiunea de fund care creste atunci c0nd
pompa nu funcionea/. C0nd se trage n sus cablul% acesta ind n legtura
cu un ax care a mpins ceii n afar% i retrage i pompa se eliberea/ din
loca.
Cablul este pre$/ut cu un dispo/iti$ de siguran montat la racordul
cablului% pentru ca/ul c0nd pompa nu poate ridicat din lca. ispo/iti$ul
permite dega7area cablului la o anumit for la care acesta re/ist% n sond
rm0n0nd numai racordul pre$/ut cu nite ri/uri% astfel ca s se poat
instrumenta cu uurin dup el.
25
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
26/30
. Figura 3.1. Schema $e an!am*lu a %&m%ei cen"ri(uge in"r&$u!e cu
ca*lua sc'imbarea pompei sonda nu mai trebuie omor0t% deoarece la
e$ile de extracie este ataat o $al$ de siguran sferic. !ceasta este
meninut n po/iie desc'is de ctre presiunea de refulare a pompei ce
acionea/ asupra unui piston care desc'ide $al$a comprim0nd un arc. ac
pompa se oprete% presiunea n e$i scade i arcul nc'ide supapa. 6n felul
acesta sonda este n siguran i pompa poate extras.
26
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
27/30
easupra capului de pompare exist un pre$enitor cu nc'idere pe
cablu% peste care se montea/ un lubricator% astfel c pompa poate
introdus i extras sub presiune.
@nstalaia de mane$r "g. *.14) este montat pe un saiu metalic
ind transportabil. ;astul acestuia poate lucra $ertical sau n po/iie
nclinat. ;astul cu un singur picior de 1*%1+ m% are la partea superioar un
geamblac% ind montat pe un cilindru 'idraulic care permite aplicarea unei
fore suplimentare de traciune% atunci c0nd apar instrumentaii mai dicile.
Figura 3.17. In!"ala#ia $e mane5r a %&m%el&r cen"ri(uge in"r&$u!e cu ca*lu
Cablul este nfurat peste geamblac% trecut apoi peste o rol x de
g'idare i de aici peste nite role de ntindere. e la rolele de ntindere
cablul merge la toba de nfurare.;astul a fost proiectat pentru a facilita deser$irea sondelor spate
nclinat de pe platformele marine. !cesta poate lucra la o nclinare de
22+*+L% 25+% 24+*+L% *++%sau n po/iie $ertical.
A alta caracteristic a mastului o constituie cilindrul 'idraulic. ac
extragerea pompei necesit o for mai mare dec0t cea oferita de rolele de
ntindere% acestea sunt blocate i se aplic o for 'idraulic de peste -5 tf.
!ceast for este dat de o pomp 'idraulic acionat de un motor iesel.
27
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
28/30
3.7. EXEMPLU DE CALCUL
atele iniiale pentru sonda sunt
SEMIGRUPA B NR 6ate &onda
OCiametrul coloanei de exploatare%
in
4
@nter$al perforat% m 19(+Presiunea in separator % bar (Presiunea de fund dinamicQ% bar 8+iferenta de ni$el % m ,2+ensitatea ieiului% #gm* 85+ensitatea apei% #gm* 1+2+Procentul de impuritQi% (8iametrul e$ilor de extracie% in 2 48ebitul de lic'id estimat a extras%
m*/i
*+8
Exploatarea sondei se face prin pompa7 centrifugal submersibil .
&e cere sa se aleaga pompa si motorul electric de fund corespun/atoare .
1. &e determina inaltimea la care se ridica lic'idul in sonda corespun/ator
presiuni dinamice Pd H 9+ bar
6nlimea lic'idului din sond corespun/toare presiunii dinamice $a
77$11561&
1&%& 5
=
=
=am
!
dg
p*
m
( ) ( ) 11566$&1&2&6$&1$5&1 =+=+= ii atam #gm*
i$elul dinamic n pompa7
11$277$1%6& === dd *HH m
2. &e calculea/a adancimea de xare a pompei
2$
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
29/30
12325&11$2 =+=+=+dpompa
*HH
&e admite pentru adancimea de scufundare a pompei $aloarea 's H 5+
m
*. 6nlimea de pompare
)HHHH s'p!rd ++=
mmH!r 1&&&
27=
"extras din diagrama pierderilor de presiune prin frecare pentru e$i de 2
48 in noi)
263312321&&&
27 === !i,!r!r H*H m
:xeste ad0ncimea de xare a pompei "12*2 m)
5211561&
1&6 5
2 ==
=
am
s'pgpH
m
12442&523&11$2 =++=H m
-. !legerea pompei
&e alege o pomp RE! tip ,55 E din seria **8 cu urmtoarele
caracteristici omeniul racordat 19+ , *2+G
Pentru 1++ de eta7e "5+ :/% 2915 rotmin)
nlimea de pompare -++ m
puterea motorului electric *- CP
randamentul pompei 5-
2%
7/25/2019 PompajCentrifugal (1).doc
30/30
5. 6nlimea de pompare pentru un eta7
41&&
4&&
1&&
1&&
=== 'ta-'ridicar''ta-H
H meta7
(. Puterea motorului electric pentru un eta7
34&1&&
34
1&&
1&& === 'ta-''ta-N
N CPeta7
4. umrul de eta7e necesar asigurrii nlimii de pompare
3114
1244
==='ta-ridicar'
ridicar'
H
Hn eta7e
, se aleg dou seciuni a c0te 1*( eta7e si o sectiune a cate *( eta7e
, total *+8 eta7e
8. Puterea necesar acionrii pompei
1&534&3&$1
=== 'ta-'ta-'motor nnN CPeta7e
9. !legerea motorului electric se alege un motor electric seria -5(
,puterea 114 CP
,tensiunea 9++ >
,intensitatea 82.5 !