Cap. 1 INTRODUCEREPompele centrifuge fac parte din categoria generatoarelor hidraulice la care transformarea energiei mecanice n energie hidraulic se realizez pe seama centrifugrii lichidului vehiculat la trecerea prin rotor.Foracentrifugceacionezasupraparticulelor defluidvehiculat fiind dat de produsul dintre mas, ptratul vitezei unghiulare a rotorului pompei i distanadelacentrul derotaiepnlapunctul considerat, efectul de centrifugare ce constituie principiul de baz al funcionrii acestor pompe , este cu att mai mare cu ct parametrii menionai au valori mai mari.Viteza unghiular mare a rotoarelor pompelor centrifuge face posibil antrenarea direct a acestora de ctre motore electrice sau turbine cu abur, obinndu-se agregate compacte pentru valori relative mari ai parametrilor funcionali.De asemenea caracteristica funcional de a furniza un debit constant ca i posibilitatea de reglare a acestei mrimi n domenii largi au facut ca utilizarealorsseextinddelaanlaanastfel cnmomentul defa pompele centrifuge reprezint cca. 80-90% din totalul de pompe folosite n rafinrii i industria petrochimic.Subdiverseformeconstructivei mrimi, pompelecentrifugepot satisface n momentul de fa cele mai diverse condiii de lucru ntlnite n acest domeniu de activitate, necesitnd o ntreinere uor i cheltuieli de exploatare mici.Consructivpompelecentrifugesedeosebescnfunciedenaturai temperatura fluidului vehiculat prin soluiile constructive adoptate n scopul asigurrii unei sigurane crescute n exploatare, elementele componente rmnnd aceleai.1Din acest motiv n literatura tehnic de specialitate, pompele centrifuge se mpart n :- pompe centrifuge de uz general- pompe centrifuge de procesLa rndul lor cele din grupa a II-a pot fi clasificate dup mai multe criterii, cum ar fii: natura fluidului vehiculat, temperatura de lucru, numrul de trepte, construcia statorului, etc.Pompelecentrifugepot fi construitecumai muli rotori inserai n scopul mririi nlimii totale de pompare sau cu un singur rotor.21.1. Clasificarea pompelor centrifugePompele centrifuge pot fi clasificate, n afara turaiei specifice, dup urmtoarele criterii :a) dup natura fluidului pompat:- pompe centrifuge pentru lichide (ap, petrol, etc. )- Turbocompresoare pentru aer i gazeb) dup flux (direcia de intrarare n rotor ):- pompe cu simplu flux - pompe cu dublu flux cu dou sensuri de micare axial a lichidului n pompc) dup numrul de etaje (prinetaj se nelege ansamblul rotor, stator, carcas ):- pompe monoetajate cu simplu flux- pompe monoetajate cu dublu flux (de obicei cu statorul sub forma unei carcase cu spiral )- pompe multietajate ( multicelulare ) cu simplu flux.- pompe multietajate cu dublu flux, se ntlnesc mai ales la pomparea produselor petroliere cu stator prevzut cu canale de reducere a lichidului la rotorul urmtor.d) dup poziia axului :- pompe cu ax orizontal- pompecu ax vertical- pompe cu ax nclinate) dup sarcina de refulare- pompe de joas presiune H < 15m.3- pompe de medie presiune H = 15/40 m.- pompe de nalt presiune H > 40 m.1.2. Domenii i limite de folosireDatorit multiplelor avantaje ale pompelor centrifuge, acestea se folosesc n celemai diferite domenii de activitate.Datorit dezvoltrii industriei constructoare de pompe centrifuge domeniul de folosire a pompelor cu pistoane se restrnge n ultimul timp tot mai mult, acesteafolosindu-senumai pentrudebitemici i presiuni nalte, zon n care folosirea pompelor centrifuge este neeconomic. Chiar i aceast zon se ngusteaz.De asemenea pompele centrifuge constituie primarul transmisiilor hidrodinamice (TA i CHC ) folosite la majoritatea instalaiilor de foraj i intervenie.4Cap.2 GENERALITI PRIVIND PETROLUL BRUT CU VSCOZITATE MARE52.1. Proprietile petroluluiieiul reprezint un amestec de hidrocarburi gazoase, lichide i solide care conin n proporie redus compui cu oxigenul, sulful i azotul. Unele dintre aceste hidrocarburi se separ din masa lichid n timpul exploatrii, astfel nct la ieirea din zcmnt ieiul se separ n :1. gazul de sond2. apa i ieiul propriu-zis3. cear de petrol, pmnturi fine, nisip, etc.Principalele proprieti fizice de care trebuie s se in seama la transportul i depozitarea ieiului sunt : 1. greutatea specific ;2. densitatea relativ ;3. vscozitatea ;4. cldura specific ;5. temperatura de congelare ;6. temperatura de inflamabilitate ;Greutatea specific ( ) reprezint greutatea unitii de volum fluid. Ea se exprim prin raportul ntre greutatea fluidului G i volumul su V . = VG]]]

mN2Densitatea relativ a ieiului reprezint raportul ntre masa unui volum de iei i masa unui volum egal dintr-un corp de referin aflat ntr-o stare de agregare dat.Drept corp de referin se ia apa distilat n vid, fr urme de gaze, la 4C i 760 mm col Hg cnd are densitate max.6Densitatea relativ a ieiului reprezint raportul ntre masa unui volum egal dintr-un corp de referin aflat ntr-o stare de agregare dat.Densitatearelativsenoteazcusimbolul204i esteunnumr adimensional. Densitatea relativ a ieiului din ara noastr este cuprins ntre 0.790 0.960.Volumul ieiului crescnd cu temperatura la care este supus conform legii de dilatare, densitatea lui relativ va scdea cu creterea temperaturii i invers.Densitatea relativ la diferite temperaturi se poate calcula cu relaia :204=t14+ c(t1-20)t14= t14+ c(t1-t2)n care:40= ) 15 40 ( 000581 . 0 1942 . 0 +=0.9285]]]

dmdaN3Determinarea densitii relative se face conform STAS 35 80 cu :- areometru cea mai util metod- balana Mohr Westphol- picnometruVscozitateaestedefinitcafiindproprietateaunui lichiddatorit cruia iau natere n interiorul lui tensiuni tangeniale care se opun deplasrii straturilor n micarea lor unul fa de cellalt.Pentrumsurarea vscozitii se folosesc uniti absolute cnd se msoar efectul forelor interne de coeziune i uniti convenionale cnd sedetermin numaitimpuldescurgere prin orificiistandardizatealunui anumit volum de lichid la temperatur constant.Vscozitateadinamicsauabsolutexprimforanecesarpentrua deplasa dou straturi moleculare situate n interiorul lichidului avnd fiecare o suprafa de 1 cm2 i gsindu-se la o distan de 1 cm unul fa de 7cellalt, sensurilededeplasarefiindcontrare. Unitateademsureste poise-ul .n sistemul internaional vscozitatea dinamic se exprim n N.S./m2 .Vscozitatea cinematic este dat de raportul dintre vscozitatea dinamic i densitatea relativ a acestui lichid.n sistemul C.G.S. unitatea de msur a vscozitii este stokes-ul i are ca dimensiuni cm2/s .Din punct de vedere al vscozitii, calitatea ieiului i a produselor petroliere este caracterizat exclusiv prin vscozitatea cinematic.Datorit dificultilor de determinare a vscozitii cinematice, n practic se lucreaz de regul cu vscozitatea convenional. La noi n ar sefolosetemai alesvscozitateaconvenionaldeterminatcuaparatul Engler.Aceasta reprezint valoarea raportului dintre timpul de curgere msuratnsecunde a unuianumitvolum delichid ( 200cm3) printr-un orificiu calibrat i timpul de curgere n condiii identice a unui volum egal dintr-un lichid de referin.Clasificarea ieiurilor vscoase:ieiuri cu punct de congelare sczut, cu vscozitate mare ;1. ieiuri cu punct de congelare ridicat, cu vscozitate mare ;2. ieiuri semicongelate, cu vscozitate mare ;Pentru pomparea acestora se utilizeaz urmtoarele procedee: mrirea presiunii (pn la 120 atm), mrirea diametrului conductei, nclzirea ieiului, amestecarea cu caliti de iei cu puncte de congelare sczute i vscozitate mic, nclzirea conductelor saucombinaii ntre unele din metodele enumerate.Substanele asfalto-gudrunoase coninute n iei absorbindu-se pe suprafaa cristalelor mpiedic creterea acestora i condiionez varietatea structurilor diferitelor tipuri de ieiuri.8Vscozitatea efectiv a ieiurilor depinde de viteza deplasrii fluxului de iei prin conduct. Aceasta se micoreaz odat cu mrimea vitezei de pompare i crete la scderea acesteia.Prin rcirea ieiurilor parafinoase cristalele se leag ntre ele formnd o plas de parafin .Cristalele de parafin congelate sunt distribuite att de uniform nct tot ieiul se transform ntr-un corp plastic. Prin agitare sau amestecare, sau prin mpingere pe conduct gelul ieiurilor parafinoase se destinde pn la starea de soluie.Temperatura de congelare a unui iei se consider temperatura cnd acesta nu mai curge. Aceast proprietate este n direct legtur cu coninutul de parafin al ieiului respectiv.Determinarea punctului de congelare se face prin testarea ieiului la diferitetemperaturipncndacestarmnenemicat timpde1minut ntr-o epubret nclinat la 450 .Cunoaterea punctului de congelare este foarte important pentru pomparea ieiului. Procesul de pompare trebuie s se efectueze n condiii n care s nu permit formarea reelei de parafin.Temperaturasau punctulde inflamabilitate a unui produs reprezint temperatura la care o prob de fluid nclzit n condiii stabilite, d natere la o cantitate de vapori care formeaz cu aerul un amestec inflamabil.Temperaturadeinflamabilitatecaracterizeazieiul dinpunctul de vedere al pericolului de aprindere n timpul depozitrii sale.92.2. Aspecte privind pomparea petrolului vscosieiul care se obine la suprafa este un amestec de hidrocarburi iar restul rini i asfaltene, precum i alte substane ca diferii acizi i metale n proporii mai mici.nfunciedecompoziiachimic, variazi proprietileieiului : greutatea specific, vscozitatea, culoarea, precum i cantitatea produselor care se pot obine prin distilare n rafinrii.nfuncie de coninutul n parafin, ieiurile din ara noastr se clasific astfel:1. iei parafinic (clasa C ) conine 414% parafin, congeleaz la o temperatur variind ntre 0240C, depunnd parafin pe conduct i producnd dificulti n mersul normal al exploatrii.2. iei parafinos (clasa C)conine 13% parafin. Nu congeleaz la temperaturi peste 00 C i depune puin parafin .3. iei neparafinos(clasa A), conine 0.21%parafin, ieiul neparafinos congeleaz la temperaturi sub 150 Cieiurile din clasa A se mpart n urmtoarele subclase :-iei A1- octanic uleios-iei A2-octanic neuleios- iei A3-neoctanic uleios- iei A4- neoctanic neuleiosChiar dac nclzim ieiul peste aceast temperatur, vscozitatea nu mai scade. Pentru iei limta superioar este de 70800 C . Vscozitatea nu variaz liniar cu temperatura.Pentrufiecaregraddetemperaturdensitateacretesauscadecuo mrime constant. Vscozitatea variaz dup o curb caracteristic fiecrui iei i produs petrolier .102.3. Procedee de prevenire a congelriiProcedeele care sunt folosite pentru prevenirea congelrii petrolurilor parafinoase n conducte urmresc, n general ,coborrea punctului de congelare i a vscozittii acestora .Cele mai cunoscute metode practicate pe scara industrial sunt :- nclzirea- agitarea mecanic- diluarea- tratarea cu aditivi anticongelani- pomparea cu apnclzireaestemetodauniversalcarerezolvpompareapetrolului parafinos, oricare ar fi punctul lui de congelare i vscozitate. La proiectarea unei conducte se ntocmete ntotdeauna curba variaiei 11vscoziii funcie de temperatur i se indic temperatura de congelare a petrolului brut ce urmeaz a fi pompat, determinat dup metoda convenional standardizat.n funcie de aceste date principale se stabileste regimul tehnologic de nclzire a petrolului nainte de pompare, lundu-se orezerv care s asigure ieirea petrolului din conduct la o temperatura cu 24oC deasupra punctului sau de congelare si intrarea in schimbatorul de caldura.Prin ncalzirea prealabil a petrolului, punctul de congelare i vscozitatea lui se schimb, in funcie de temperatura la care a fost prenclzit.Infig. 3estereprezentatvariaiavscozitii ieiului naintei dup tratarea termic (curba 2) n funcie de temperatur, iar diagrama din figura 4 reprezint variaia punctului de congelare n funcie de temperatura de tratare termic.Ridicarea temperaturii ieiului se poate realiza prin mai multe procedee :1. nclzireaieiului naintedeintrareasanconducti ncteva puncte de parcurs. Procedeul este eficient din punct de vedere economic, cu condiia izolrii termice a conductelor folosindu-se ca material de izolaie bitumuri granulate. 2. nclzireaieiuluiprinintermediuluneiconductedeaburizolat mpreuncuconductadeiei, estefolositncazul distanelor mici de transport.3. nclzirea ieiului la temperatura de 8090oC urmat de o rcire lent, metod cunoscut sub denumirea de tratare termic.Aceasta are ca urmare schimbri n reeaua cristalin a parafinei care se produc n faza lichid la temperaturi mai nalte dect temperatura nceputului cristalizrii parafinei i odat cu aceasta coborrea temperaturii de congelare.124. nclzireaelectric, ngeneral pentruconductescurte, procedeul fiind cel mai economic, pornirea i oprirea automat.Prin procedeul agitrii mecanice, formarea reelei de cristale de parafin este mpiedicat prin distrugerea centrelor de cristalizare imediat ce s-au format, sau chiar prin nlturarea apariiei lor.nfuncie de viteza de curgere scade i punctul de congelare i vscozitatea aparent a acestuia, pn cndpetrolul trece nstarea de repaus. Este vorba de fenomenul de fixotropie.La micarea petrolului parafinos la o temperatur apropiat de punctul lor de congelare se poate observa un al III-lea regim de curgere, regimul structural, care se supune altor legi dect regimurile laminar i turbulent. n diagrama de mai jos temperaturafiindconsiderat constant, atunci i vscozitatea real a petrolului rmne constan, factorul variabil fiind doar vscozitatea aparent, care este strns legat de apariia structurilor parafinoase n masa petrolului rcit.Fig. 2.3 Diagrama relaiei dintre vscozitatea aparent i viteza de curgere la temperatur constantI regim turbulent13II regim laminarIII regim structuraln cazul pomprii petrolurilor brute la temperaturi mai sczute se ntmpl uneori s se produca fenomene de autonclzire a curentului de lichid din conduct.n cazul unei bune izolaii pierderile sunt reduse substanial i deci cldura din frecare se va acumula n lichid ridicndu-i temperatura.Procedeul pomprii cu ap se poate realiza prin :- dispersarea petrolului parafinos n ap;- pomparea succesiv de petrol parafinos cu ap;Dipersarea petrolului parafinos n ap se face cu o instalaie special, amplasat la captul conductei, n care se pregtete o emulsie de petrol n ap, care s rmn fluid la temperatura exitent n conduct. La captul de destinaie, petrolul este dezemulsionat prin nclzire. Suspensia de mai sus const din particule de petrol parafinos congelat dispersate n ap care formeaz faza continu.Concluziile finale n urma aplicrii acestui procedeu sunt :- pomparea petrolurilor parafinoase, uor congelabile, sub form de suspensie n ap poate fi aplicat cu succes printr-o conduct de diametru mare;- pomparea poate fi oprit temporar pe intervale de timp pn la cinci zile i apoi reluat,cu variaii de presiune moderat;- separarea particulelor de petrol i ap pe o pant, n timpul opririi pomprii, nu constituie o problem serioas.14Cap.3 ASPECTE SPECIFICE REFERITOARE LA TRANSPORTUL PETROLULUI153.1. GeneralitiTransportul prin conduct prezint o serie de avantaje tehnico economice,dintre care cele mai importante sunt:1. continuitatea transportului. Pomparea prin conducte se poate efectua fr ntrerupere, ziua i noaptea, n orice anotimp;2. etaneitatea transportului. Pierderile de produse uoare prin evaporare sunt reduse la minimum;3. livrarea imeadiat a produsului;4. transportul poate urma ideea cea mai scurt. Conducta poate traversa terenuri accidentate inaccesibile mijloacelor obinuite de transport, precum i cursuri de ap n puncte convenabil alese;5. simplitateaconstruciei. Construireaconductelor permitenmare msur mecanizarea lucrrilor datorit uniformitii acestora.Astfel se poate reduce timpul de construcie, obinndu-se n acelai timp i o nalt productivitate;6. eliminarea transporturilor moarte. La transportul pe ap, pe calea ferat i auto, odat cu produsele transportate se deplaseaz i mijlocul de transport respectiv. nplus, latransportul princonductcapacitatea de transport este folosit mai raional fa de celelalte mijloace care la ntoarcere n majoritatea cazurilor circul goale.7. siguranatransportului. Riscuriletransportului princonductsunt aproape nensemnate fa de riscurile pe care le implic folosirea celorlalte mijloacedetranport. Conductaestengropatlacirca1m. subpmnt, izolat mecanic i protejat electric mpotriva coroziunii.Aceste avantaje economice pe care le ofer transportul prin conducte rezult i din urmtoarele considerente tehnice:a) o conduct este construit din tuburi de oel;16b) forma sa geometric simpl permite o producie de mare serie, ceea ce reduce preul de cost. Acest lucru este important avnd n vedere faptul c nconstrucia unei conducte, eava reprezintaproximativ40%din valoarea total a lucrrii;c) lucrrile de montaj ale conductei se pot efectua relativ uor, datorit utilajului specialfolosit,astfel nctritmuldemontajpoate sating,n condiiile unui teren mediu, civa km/zi;d) la exploatarea conductei consumul de energie este redus i se cheltuiete la pompare pentru nvingerea frecrilor n interiorul lichidului i a acestuia de pereii interiori ai conductei.3.2. Pomparea petrolului brut cu vscozitate marePrezenastaiilorderepomparepetraseul acestorconducte, impune anumite sisteme de pompare, caresunt descrise n continuare.n sistemul de pompare prin rezervoare multiple, petrolul pompat prin conduct de la staia de pompare iniial,trece prin rezervoarele staiei de repompare.Pentu fiecare sort de petrol brut sau produs petrolier trebuie s existe ctedourezervoarecareseumpluisegolescalternativ. Acest sistem permite msurarea cantitii de lichidsosit nstaie, fa de cantitatea plecat din staia de pompare precedent i deci permite msurarea pierderilor de pompare.n sistemul de pompare prin rezervor tampon, petrolul din conduct este primit ntr-un singur rezervor al staiei de repompare.n sistemul de pompare prin rezervor tampon, petrolul din conduct esteprimit ntr-unsingur rezervor al staiei derepompare. Simultancu intrareanrezervor, petrolul estetras cupompelestaiei i introdus n continuare n conduct, la presiunea necesar, n direcia rafinrie 17primitoaresaualtui punct final. nmodcurent, sistemul estedenumit curs-tras. Nu se mai produc pierderi prin umplerea i golirea rezervoarelor ca n sistemul precedent ns barbotarea continu a petrolului n rezervorul tampon, contribuie la producerea pierderilor prin evaporare. Avantajul sistemului const n economia de rezervoare al cror numr este jumtate fa de sistemul precedent.Sistemul de pompare prin rezervor compensator, este identic ca numr de rezervoare cu sistemul de rezervoare precedent.Din punct de vedere al tehnologic, diferena const n faptul c petrolul brut sosit n staia precedent, este preluat direct din conduct de pompele staiei respective i mpins n continuare n conduct, fr a mai trece prin rezervor. n cazul cnd staia precedent livreaz prin conduct petrol la un debit superior capacitii staiei urmtoare,atunci petrolul sosit n plus este nmagazinat n rezervor. Dac, din contr, staia precedent livreaz petrol prin conduct la un debit inferior staiei urmtoare, atunci debitul normal de la aceast staie n continuare se reface cu petrol acumulat n rezervor. Eliminarea barbotrii petrolului i meninerea relativ ndelungat a unui nivel constant, contribuie la reducerea pierderilor prin evaporare. Acestsistemdepompareserecomandncazul staiilorcare sunt echipate cu pompe cu piston a cror funcionare nu poate s fie perfect sincronizat ca n cazul pompelor centrifuge.Sistemul de pompare dinpomp npomp se caracterizeaz prin faptulcalichidulpetroliertrecedirectnconductnpompelestaieide repompare care l preiaui l pompeaz mai departe ocolindcomplet rezervoarele care se gsesc n staie. Prezena acestor rezervoare este necesarnumai pentrucazuri deaccidentetehnicesautehnologicecnd pentru rezolvarea acestora,conducta trebuie s fie parial sau total golit ntre dou staii consecutive.Sistemul cere un grad nalt de sincronizare a pomprilor.18Este recomandat n situaiile cnd staiile de pompare sunt echipate cu pompe centrifuge.Acest sistem are avantajul c la tranzitarea prin staiile de repompare, lichidul petrolier nu ia contact cu atmosfera i deci pierderile prin evaporare sunt practic eliminate n aceste staii.Pentru a prentmpina o cretere excesiv a presiunii n conduct, prin funcionareanserieapompelor ncazul nchiderii dingreealaunui robinet, de exemplu se monteaz pe conducte, nainte de intrarea n pompe, supape de siguran.ncazul, cacel mai desus, acesteasedeschidautomat i printr-o legtur special, excesul de presiune se descarc ntr-un rezervor al staiei.3.3. Conducte magistraleAcestea sunt conducte de petrol de cele mai mari dimensiuni: diametre pnla30ini lungimedelacivakilometrii pnlactevamii de kilometrii.Pe traseul conductelor magistrale sunt amplasate staii de repompare i de renclzire. Conducta magistral are plan propriu de repompare a crui realizare se urmrete i se evideniaz separat de restul conductelor care au un plan comun de pompare. Pomparea petrolului prin conducte magistrale se face far ntrerupere spre deosebire de restul conductelor pe care pomparea se face periodic i dup nevoie. Cantitatea de petrol ce se pompeaz este de ordinul milioanelor de tone anual. Pentru aceasta ntreruperea accidental a funcionrii, chiar pentru un timp foarte scurt are urmri considerabile asupra alimentrii cu petrol brut a rafinriilor.Toate conductele destinate pomprii petrolului brut prezint o particularitate constructiv esenial, fa de cele destinate pomprii produselor petroliere i gazelor. Ele sunt construite din evi sudate ntre ele. 19Aceste conducte nu trebuie s prezinte pe suprafaa peretelui interior asperiti, care s mpiedice curirea lor interioar periodic de parafin.La osudur neexecutat corect se formeaz i rmn n interior blocuri, care mpiedic trecerea curitorului de parafin.De asemenea, la schimbarea de direcie curbura trebuie s aib o raz limit minim. Aceste condiii nu se impun cu severitate conductelor destinate pomprii celorlalte fluide petroliere.Conductele moderne pentru transportul ieiului se execut din evi de oel. Conform modului de execuie, evile din oel sunt de dou tipuri:1. evile sudate longitudinal2. evi traseevile sudate se utilizeaz rar i numai pentru conductele de gaze cu diametrumarei demicpresiune. evilefarsudurasunt nprezent aproapeexclusivutilizatelamontareaconductelordestinate transportului ieiului, produselor petroliere i gazelor. Ele se execut cu capete filetate sau netede.Oelul evilor, pentru a putea fi sudat n bune condiii trebuie s aiba o anumit compoziie chimic.Astfel sudabilitatea oelurilor carbon scade cnd coninutul de carbon crete. Oelurilecarboncuunconinut decarbonmai micde0,30%se sudeaz bine.Coninutul n mangan al acestor oeluri nu trebuie s depeasc 1%.Laprocentemai ridicatedemanganseformeazntimpul sudrii zgurii greu fuzibile care rmn uneori n metalul topit sub forma de incluziuni. Acestor coninuturi n carbon i mangan le corespund aproximativ urmtoarele caracteristici mecanice:r = 45 55 da N/mm2c 2,6 da N/mm2f = 21%20Siliciul nu este duntor calitii sudurii pn la un coninut de 0,5%. La coninuturi de 0,81,2% se formeaz o zgur deas, greu fuzibil, care ngreuneaz sudura. Coninutul de sulf i fosfor nu trebuie s depeasc pentru fiecare din aceste elemente 0,040,06%. La un coninut mai mare de sulf se formeaz incluziuni de sulfur de fier care d materialului o mare fragilitate la cald. De asemenea un coninut mai mare de fosfor contribuie la formarea unor incluziuni de fosfur de fier care mrete fragilitatea la rece a sudurii.n cazul unor oeluri slab aliate cu Cr i Ni, sudabilitatea oelurilor variaz n funcie de coninutul de carbon dup cum este artat n tabelul:

Coninutul total al oelului n Mn, Si, Cr, Ni (%)Sudabilitatea oeluluibun satisfctoare limitat foarte slabConinutul n carbon al oelului [ % ]< 1 < 0.25 0.25 0.35 0.35 0.45 > 0.4513 < 0.20 0.20 0.30 0.30 0.40 > 0.40> 3 < 0.18 0.18 0.28 0.26 0.38 > 0.38

Din tabelul 3.1 se constat c pentru a avea o bun sudabilitate, cu ct crete proporia de elemente de aliere, cu att tebuie s scad procentul de carbon. n cazul oelurilor care conin n afar de Cr i Ni i alte elemente ca Mo i V, sudabilitatea se poate aprecia prin metoda indirect a carbonului echivalent Cech = C + 1Mn + 3Cr + 5Ni + 4Mo + 4VCele mai folosite evi de conduct sunt evile laminate, STAS 715/2-80, care se execut n trei caliti: A25, A i B. 21evile de conduct se execut din mrcile de oel A25, A i B i n clasele de rezisten STAS 8183-80. Cele trei mrci de oeluri au caracteristicile chimice i mecanice indicate n tabelele 3.2 i 3.3.Clasa de rezisten a evilorGradulCompoziia chimcCmaxMnminMnmaxPmaxSmaxA25 0,21 0,30 0,60 0,40 0,045A 0,22 0,80 0,90 0,040 0,045B 0,27 0,90 1,15 0,040 0,045Clasa de rezisten a evilorGradulCaracteristici mecaniceLimita de curgere Rezistena de traciuneAlungirea la rupereA25 17,2 (17.6 ) 31.0 ( 31.6 ) -A 20.7 (21.2 ) 33.2 ( 33.7 ) -B 24.6 (26.0 ) 41.3 (42.2 ) -Operaia de mbinare a evilor se poate realiza n mai multe feluri: prin nurubare, prin sudur, prin sudur i nurubare, prin nituire i prin flane.22CAPITOLUL 4234.1 Breviar de calcul tehnologic i funcionalPentru transportul unui amestec de iei B i C n proporii egale se vaproiectaopompcentrifugcarelaoturaieaarborelui n=2950 rot/min srealizezedebitulderefulareQr=120m3/h. Temperaturade lucru t = 5300C. Amestecul de iei va fi transportat printr-o reea de conducte unui numr de 4 consumatori conform figuriiFig. 4.1.1 Schema instalaiein care sunt cunoscute:- lungimileL0-1 = 10000 m L4-5 = 1500 m L1-2 = 4000 m L4-6= 1500 m L1-3= 2000 m L3-7 = 4000 mL3-4 = 1500 m L0-8 = 10 - debitele pe fiecare trosonQ0-1 = Qr = Q1 + Q2 + Q3 + Q4= 120 m3/h = 33.3 10-3 m3/sQ1-2 = Q1 = 40 m3/h =11.11 10-3 m3/sQ4-6 = Q2 = 20 m3/h = 5.55 10-3 m3/s =5.55 l/sQ4-5 = Q3 = 20 m3/h = 5.55 10-3 m3/sQ3-7 = Q4 = 40 m3/h = 11.11 10-3 m3/s- cotele de amplasare :z0 = 595 m z2 = 800 m z5 = 700 mz8 = 600 m z3 = 620 m z6 = 700 mz1 = 610 m z4 = 640 m z7 = 756.2 m24- presiunea la consumatori : p =3 bor = 3 105 N/m2- ieiul 3 face parte din categoria ieiurilor semiparafinoase8 = 860 [kg/m3 ]- ieiul C face parte din categoria ieiurilor parafinoasec = 841 [kg/m3 ]4.2. Determinarea parametrilor funcionali ai pompeiStabilirea diametrelor optime ale conductelor .Debitul intrat n rotor este dat de suma debitului din conductorul de refulare.Qef = Qr = Q0+1 i cantitatea de lichid pierdut Q neetaneitiQa = Qef +Q= (403 1.1 ) Qef Qa = 1.05120 =126 [m3/h ] =35 10-3 m3/s = 35 l/sn aceste condiii expresia randamentului va fi :v = Qef/ Qa = Qef/ Qef +Q = 0.90 0.98 v = 0.95 ( 0.90 0.98 ) .Se recomand viteza ieiului pe conducta de aspiraie Va [1.5 2.5(3)] m/sSe adopt Va = 1 m/s i Vr = 2 m/sDensitatea amestecului de iei va fiom = 0.5 B + 0.5 C =0.5 860 + 0.5 841 om = 850.5 kg/m3 Vscozitatea cinematic a celor dou ieiuri este :- la t = 50C5oB= 25 cSt =25 10-6 m2/s5oC= 19 cSt =18 10-6 m2/s- la t= 300C30oB= 9.45 cSt =9.4510-6 m2/s30oC= 7.75cSt =7.7510-6 m2/s Vscozitatea amestecului de iei va fi 25- la t = 50C5oON= 10.2 cSt =10.210-6 m2/s- la t= 300C30oON= 6.6 cSt =6.610-6 m2/sDiametrul conductelor se va determina din formula debitului de iei ce trece prin conductQ= A v =42d v d= vQ 4d'1 0= vQr41 0= 210 3 . 33 43 = 0.14566 m =145.6 mm.d,2 1= vQr41 0= 210 3 . 33 43 = 0.0841 m =84.1 mm.d,3 1=vQr41 0=v Q Q Qr+ + ) ( 44 3 2= 0.11893 m=118.93 mm.d,4 3=( )vQ Qr3 24 +=210 3 . 33 43 =0.0841 m=84.1 mm.d,5 4=vQr45 4=210 55 . 5 43 =59.4410-3m=59.44 mm.d,6 4=vQr46 4=210 55 . 5 43 =59.4410-3m=59.44 mm. 26d,7 3= vQr47 3= 210 3 . 33 43 = 0.0841 m =84.1 mm.d,8 0= vQaa4= 210 10 . 35 43 = 0.211 m =211 mm.Diametrele interioare ale conductelor se aleg conform STAS 715/8 88.Caracteristicileconductelor Tronson Diametrul interiorDiametrul exteriorGrosimea de pereteMasa liniar- [ mm ] [mm] [ in ] [ mm ] [kg/m]0-1 146.4 168.3 65/810.97 42.561-2 85.4 101.6 4 8.08 18.631-3 122.3 141.3 59/169.52 30.953-4 85.4 101.6 4 80.8 18.634-5 59 73 27/87.01 11.414-6 59 73 27/87.01 11.413-7 85.4 101.6 4 8.08 18.630-8 206.6 219.1 85/86.35 3.31Cu aceste valori ale diametrelor se vor recalcula vitezele ieiului pe fiecare conductV0-1= ( )104 . 14610 3 . 33 4432321 01 0 dQ=1.98 m/s27V1-2= ( ) 0854 . 010 11 . 11 442322 12 1dQ=1.94 m/sV1-3= ( ) 1223 . 010 2 . 22 4( 42323 14 3 2) + +dQ Q Q=1.89 m/sV3-4= ( ) 0854 . 010 11 . 11 4( 42324 33 2) +d Q Q=1.94 m/sV4-5= ( ) 059 . 010 55 . 5 442325 43 dQ=2.03 m/sV4-6 = 2.03 m/s V3-7= ( ) 0854 . 010 11 . 11 442327 34 dQ=1.94 m/sV0-8= ( ) 2064 . 010 35 442328 0dQa=1.04 m/sCuaceste valori ale vitezelor ieiului princonducte vomcalcula numrul lui Reynolds,care reprezintraportul dintreforele de ineriei cele de vscozitate,cu formula :Re = d v , i are o imprtan foarte mare n studiul micrii fluidelor vscoase.A. la temperatura t= 50C28 55001 0 1 01 0ReONd v28418,82 < 105 55002 1 2 12 1ReONd v16242.74 < 105 55003 1 3 13 1ReONd v22661.47 < 105 55004 3 4 34 3ReONd v16242.74 < 105 55005 4 5 45 4ReONd v11742.15 < 105 55006 4 6 46 4ReONd v11742.15 < 105 55007 3 7 37 3ReONd v16242.74 < 105 55008 0 8 08 0ReONd v21044.7 < 105A. la temperatura t= 300C 3030001 0 1 01 0ReONd v43920.0 < 105 3030002 1 2 12 1ReONd v25102.42 < 10529 3030003 1 3 13 1ReONd v35022.27 < 105 3030004 3 4 34 3ReONd v25102.42 < 105 3030005 4 5 45 4ReONd v18146.97 < 105 3030006 4 6 46 4ReONd v18146.97 < 105

3030007 3 7 37 3ReONd v25102.42 < 105

3030008 0 8 08 0ReONd v32523.63 < 105Cum numrul lui Reynolds depete valoarea critic Re = 2300,Regimul decurgereprinconducteesteturbulent. nacest regimcu ajutorul formulei lui Blasius, valabil pentruRe H0, adic atunci cnd pompa funcioneaz pe partea superioaracurbei, nacoperireapunctului maximA, nspe partea ei stabil.n acest caz pompa ,cu vana nchis, nu asigur presiunea necesar nvingerii rezistenelor din conducta de refulare (H0< Hg).Pornirea se face n dou moduri:b1) Dac motorul de antrenare permite mrirea turaiei se ridic curbe caracteristic la valoarea turaiei n> n n aa fel caH'0> Hg. Se menine pompa la aceast turaie pn se descgide vana Vr care va avea punctul de funcionare p, apoi se reduce turaia la valoarea nominal n, cnd punctul de funcionare revine n P. ( fig 6.3 )Fig. 6.3 Pornirea pompei n cazul H0< Hg prin mrirea turaiei.80b2) Dac motorul de antrenare este cu turaie constant atunci pentru aporni pompaneservimdeunventildeby-passVs, plasat subvanade refulare Vr.PompapornetecuvanaVrnchisicuventilulby-passdeschis. Aceasta va conduce ca pompa s lucreze pe curba exterioar Hes iar punctul de funcionare la pornire va fi Ps. Prinnchiderea ventilului Vscurba caracteristic exterioar Hes se ridic i n mod corespunztor punctul de funcionaresedeplaseazdin Ps',Ps' 'pn ajungen PIIIsundeHIII >Hg.n acest moment se deschide vana de refulare Vr. Punctul de funcionaresepoatedeterminaporninddinpunctul Ki trasnddinK curba caracteristic a conductei de refulare He. Punctul Ps' corespunde la un oarecare debit n conducta by-pass (qIIIs).Prin nchiderea complet a vanei de by-pass Vs, punctul K trece n M, iar curbaexterioarHerevinelaformaei normal, cupunctul de funcionare P ( fig 6.4 )81Fig. 6.4 Pornirea pompei prin ventil de by-pass.Cap. 7 CALCULUL MECANIC82 7.1 Fora axial la pompele centrifuge i metode de preluare a acestoran timpul funcionrii pompelor centrifuge, lichidul refulat de motor patrundenspaiiledintreacestai stator, crendforeaxialecetinds deplaseze ansamblul rotoric.Fora axial ce acioneaz asupra ansamblului rotoric, ia natere, ca urmare a faptului c n condiii normale de funcionare ( etanare normal ntre rotor i stator) presiunile ce acioneaz de o parte i de cealalt a discului rotorului, pe poriunea BD nu sunt egale.Fig. 7.1 Distribuia presiunii lichidului n spaiile dintre rotor i stator i notaiile corespunztoare pentru calculul forei axiale.n stnga, lichidul din interstiiul 2 dup laminare n dispozitivul deetanarecomunicculichidul aspirat acrei presiuneesteP1. n dreapta, lichidul din interstiiul i necomunicnd cu cel aspirat va avea o presiune diferit de presiunea P1.Pentrudeterminarealegii devariaieapresiunii lichidului ncele dou interstiii 1 i 2 n general se fac urmtoarele ipoteze simplificatoare:- la intrarea lichidului n fantele 1 i 2 energia hidrostatic Hp este egal.83- lichidul aflat ntre rotor i stator este antrenat ntr-o micare de rotaie cu o vitez unghiular egal cu semisuma vitezelor unghiulare a celor dou elemente, adic:14 , 154229 , 3082 20 + r n rad/sunde r- viteza unghiular a rotoruluiPe poriunea rotorului cuprins n zona BD presiunile nefiind egale apare ofor rezultant ce tinde s deplaseze ansamblul rotoric ctre conducta de aspiraie.( )]]]]

,`

.|+ 2 82 22222 21R RR H R R Fb yp b yggn care

,`

.| 2 2'21uCH Hup- nlimea hidrostatic la ieirea lichidului din rotorul cu numr finit de pale - masa specific a lichidului vehiculatRy, Rb razele rotorului la nivelul interstiiului de etanare i butucului.Concomitent cu fora F1 n timpul funcionrii pompelor centrifuge datorit schimbrii direciei vinei de lichid la intrarea n rotor apare o nou for (F2).Aceast for poate fi calculat pe baza teoremei impulsului cu formula:F2= QC0La pompele centrifuge cu arborele de antrenare orizontal, fora total ceacioneazasupraansamblului rotoricvafi datdesumacelordou fore:Fr=F1+(-F2)n situaia unor pompe multietajate, ca urmare a uzurii elementelor de etanare dintre etaje (diafragmelor), fora axial se calculeaz nlocuind 84Rycurazamononului deproteciesaubucei defixarearotorului pe arbore.Pentruechilibrareaforelor axiale, urmtoareleprocedeesunt cele mai rspndite:a) Dispunerea rotoarelor astfel nct forele axiale s se echilibreze reciproc;b) Utilizarea dispozitivelor hidraulice de preluare forelor axiale.Dispunerea rotoarelor n pomp este posibil n mai multe variante, fiecare variant prezentnd avantajele i dezavantajele corespunztoare.Primul procedeuestelargrspndit lapompeledeprocesdatorit siguranei n funcionare i a unei exploatri uoare.Acest procedeuconstndispunerearotoarelor cuaspiraiantr-o parte i cealalt fiind uor de utilizat la pompele centrifuge cu numr par de trepte.nsituaiaunui numr impar detrepte, pentruutilizareaacestui procedeu, prima treapt se realizeaz cudublu flux.Folosirea acestui procedeu pentru pompele centrifuge cu numr de trepte mai mare dect patru conduce la dificulti de realizare.

,`

.| uCHuHp22'21unde H=180 mcAu2=42.79 m/s92 . 32'2 Cu m/s mcAHp4179 . 4292 . 321 180

,`

.| n cazul vehiculrii ieiului Hp=65.11 m( )]]]]

,`

.|+ 2 82 22222 21R RR H R R Fb yp b yggunde Ry=R0=58 mmRb=db/2=72/2=36 mm.R2=138.5 mm.85( )]]]]

,`

.|+ 2036 . 0 058 . 0138 . 081 . 9 814 . 15456 . 41 036 . 0 058 . 0 1000 81 . 92 2222 2 '1 FN F 1 . 2330'1 n cazul vehiculrii ieiului :( )]]]]

,`

.|+ 2036 . 0 058 . 0138 . 081 . 9 814 . 15411 . 65 036 . 0 058 . 0 1000 81 . 92 2222 2 '1 FN F 77 . 3252' '1 N CQFap ap189 4 . 5 035 . 0 1000 0'2 N CQFiei iei74 . 160 4 . 5 035 . 0 5 . 850 0' '2 NF F Fr10 . 2141 189 1 . 2330'2'1' NF F Fr03 . 3092 74 . 160 77 . 3252' '2' '1' ' NFr03 . 3092' 'Deci fora axial ce apare la pompa centrifug prin vehicularea ieiului va fi: Fa=3092,03 N86 7.2 Calculul de alegere al rulmenilorReprezentareandesenarulmenilorsefaceinndu-seseamade regulile stabilite prin STAS 105-64 i STAS 188-64, cu respectarea formelorconstructivei adimensiunilor prevzutenstandardelepentru rulmeni. Modul de reprezentare a rulmenilor n desenele de execuie este stabilit prin STAS 8953-71.Schema de ncrcare a rulmenilor este reprezentat n figura urmtoare:Fig. 7.2.1 Schema de ncrcare a rulmenilordaN NrR H F A AI415 . 30 15 . 3042 2 + daN NrR H F B BII1957 . 25 957 . 2512 2 + , unde FrI, FrII forele radiale din rulmeniForele interioare axiale din rulmeni sunt:YFFIrIaI5 . 0'YFFIIrIIaII5 . 0'87Fora axialK=309,2 daNSe aleg rulmeni radiali- axiali cu bile pe un rnd care au diametrul interior d=50 mmPentrueFFra x=1; y=0; e=1.14; x0=0.5; y0=0.26PentrueFFra> x=0.35; y=0.57; e=1.14;Avnd urmtoarele caracteristici :D=90mm. B=20 mm C=2750 daNSau D=110 mm. B=27 mm C=4800 daN,undeDestediametrulexterioralrulmentului, Bestelimealui, Ceste capacitatea dinamic, C0=2000 daNrespectiv C0=3650 daNreprezint capacitatea static.Comparaiacaracteristicilor funcionalealaprincipalelor tipuri de rulmeni radiali axiali cu bile pe un rnd:- capacitatea de ncrcare radial bun (B); axial foarte bun(FB); combinat foarte bun (FB); turaia foarte bun; compensarea abaterilor de aliniere nesatisfctoare.Se merge pe soluia constructiv ca rulmenii s fie identici pe cele dou reazeme.88Fig. 7.2.2 Rulmentul radial axial cu bile pe un rnd.Se calculeaz forele axiale interioare:da NYFFIrIaI6 8 . 2657 . 041 5 . 30 5 . 05 . 0' daNYFFI IrI Ia II1 . 225 7 . 019 . 25 5 . 05 . 0' Se calculeaz forele axiale din rulmeni, observndu-se c:> + KFa I'FaII'daN KFaI88 . 335 2 . 309 68 . 22' + +daNFaII1 . 22'Rezult c rulmentul (II) este cel mai ncrcat. Pentru echilibru este necesar s se introduc o for exterioar Sa F F F F aII aII aII aISa Sa K + +' ' '0 , deci89FaII= K+ daNFaI88 . 335'FaI= daNFaI68 . 26'Se fac rapoartele :FaI/FrI=26.68/30.45=0.877 < e=1.14FaII/FrII=335.88/25.19=13.33 > e=1.14Calculul forelor echivalente :PI=(VXIFrI+YIFaI)KtKdPII=(VXIIFrII+YIIFaII)KtKdSeconsidercrulmenii lucreazlaotemperaturmai micde 1000C, iar coeficientul dinamic Kd=1,1..1,3 pentru ocuri moderate, coeficientul de temperatur Kt=1. Se alege Kd=1.3V coeficient ce ine seama de inelul care se rotete;V=1 dac se rotete inelul interiorX coeficient radialY coeficient axialDup valorile rapoartelor FFrIaI i FFrIIaII sarcinile echivalente sunt:PI=VXIFrIKtKd=1130.41511.3=39.54 daNPII=(VXIIFrII+YIIFaII)KtKd=(10.3525.19+0.57335.88)01.3PII=260.35 daNSe calculeaz capacitatea dinamic a rulmenilor cu:P= max(pI;pII)=260.35 daNL=3 5 4 02 0 0 0 0 2 9 5 0 6 06 01 0 1 06 6 Lhn milioane rotaiiC=pdaN daN LCcatap4800 8 . 3967 3540 35 . 260log3 < Deci rulmentul este bine ales avnd urmtoarele caracteristici:d=50 mm.90D=110 mm.B=27 mm.C=4800 daN capacitatea dinamicC=3650 daN capacitate staticCu valorile din catalog se recalculeaz durabilitatea rulmentului : L=

,`

.|PCp unde p=3 pentru rulmeni cu bileL= 87 . 626635 . 26048003

,`

.| milioane rotaiiIar durata de funcionare Lh=2950 608 . 132806010 106 6nL Lh=35406.04 oreCapacele frontale pentru lagrele curulmenisealegnfuncie de diametrul exterior D al rulmentului.Astfel, pentrudiametrul D=110mmvomalege uncapac avnd urmtoarele dimensiuni:D1=170 mm b=12 mmD2=140 mm d1=14 mmD3=96 mm e=20 mm- numrul de uruburi ns=6- dimensiunile locaului garnituriid=65 mm; D0=82 mmd0=66 mm; b0=7 mm917.2.1 Montajul rulmenilor Se d o deosebit atenie acestei operaii. Este facut de obicei de muncitorii cu calificare nalt.Deosebit atenie se d ajustajelor rulmenilor. La alegerea unui ajustaj este necesar s se evite mrimea exagerat a strngerilor i jocurilor. Strngerile prea mari pot produce spargerea rulmentului chiar n faza de montaj. Jocurile prea mari duneaz rigiditii asamblrii ducnd la o uzur prematur n zona de contact. 7.2.2 Ungerea rulmenilorSe face n scopurile:1) S micoreze frecarea dintre parile componente n micare;2) S asigure protejarea anticoroziv a rulmenilor;3) S mpiedice ptrunderea impuritilor din afar;4) S uniformizeze repartiia i cedarea de cldur;5) S micoreze n anumite limite zgomotul produs de rulment.O ungere corespunztoare o asigur creterea duratei de funcinare a rulmentului. Ungerea se face cu lubrifiani de bun calitate. Lubrifianii trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii fundamentale:1) S aib o stabilitate fizic i chimic;2) S nu conin elemente metalice;3) S fie substane neutre;4) S fie fr coninut de acizi sau baze;5) S aib coninut mic de cenu.92Lubrifianii se mpart n trei grupe:a) Lubrifiani lichizi b) Lubrifiani consistenic) Lubrifiani solizi.7.3.1. Alegerea cuplajului dinatLegtura dintre arborele pompei centrifuge i arborele motorului de antrenare este asigurat de un cuplaj dinat care s poat prelua abaterile axiale, radiale i de rotire i s poat transmite momente mari de torsiune.Alegerea cuplajului dinat se face conform STAS 6589/2-81.Standardul se refer la cuplajele mecanice permanente, compensatoare, de uz general, tip cuplaje dinate, destinate cuplrii arborilor coaxiali cu capete conice lungi cu filet interior, avnd diametrul captului de arbore de la 30 la 560 mm.Tipuri i variante de execuie:- cuplajele se execut n dou tipuri:a) cuplaj dublu dinat, simbol CDD;b) cuplaj simplu dinat, simbol CD.Cuplajele simbol CD se execut n varianta s de baz, poziia de funcionare H.Dimensiunile cuplajului sunt:dH7=45 mm d4h6=87 mm D1h8=155 mmd1h0=14 mm dSr6=124 mm D2=140 mm d0=1544 mm d6filet=M8 D3=120 mmd2=60 mm d7=60 mm D4=85 mmd3=42.6 D=135 mmD5=124 mmDb1=72 mm Db2=85 mm l=82 mml1=59 mm 93Cuplajul poate funciona pn la turaii nmax = 4500 rot/min i la un moment nominal Mn = 1250 (Nm) avnd masa Mc = 6.7kg i momentul de inerie j = 0.068 kgm2.Notarea unui cuplaj cuprinde:a) Denumirea cuplajului i simbolul lui;b) Mrimea cuplajului;c) Simbolurile variantei i poziiei de funcionare, urmate de o linie orizontal;d) Simbolul execuiei, dup caz, a unui butuc dinat saua unei semicuple i valoarea diametrului nominal al alezajului, urmat de o linie oblic;e) Simbolul execuiei, dup caz, a celuilalt butuc dinat sau a celeilalte semicuple, valoarea diametrului nominal al alezajului urmat de o linie orizontal;f) Numrul prezentului standard.n cazul nostru cuplaj CD = SH-CMI 45/Ki50 STAS 6589/2-81Cuplajele se aleg n funcie de diamtetrele capetelor de arbori pe care i cupleaz i n funcie de momentul de lucru M8 necesar de transmis.Verificarea prin calcul a cuplajelor se face cu ajutorul relaiei:Mn >= Men care Mn momentul nominal (Nm)Me momentul de lucru necesar de transmis determinat prin relaia:Me = Mc Csn careMc - momentul de calcul determinat prin relaia:Mc = 9550N/n, unde N puterea necesar;N = 333.917 (CP)n = turaia arboreluin = 2950 rot/minCs = coeficient de serviciu, se alege n funcie de tipul maini antrenoare i de regimul de lucru al mainii antrenate.Cs = 1.1294A = Mmax/Mn