Bơm ly tâm dùng trong công nghiệp dầu mỏ, hóa dầu và khí thiên nhiên - Phần 18

F.4.2 Ví dụ 2A - Đơn vị SI

F.4.2.1 Vấn đề

Đối với bơm trục thẳng đứng DN 80. DN 100. 178 mm (OH3 hoặc OH6), tải trọng vòi được đề xuất áp dụng như được cho trong Bảng F.3. Bằng cách kiểm tra, F_ZSA, M_ZSA, và M_XDA lớn hơn hai lần giá trị được cho trong Bảng 5 (đơn vị SI). Như đã nêu ở F.2, tải trọng bộ phận này chấp nhận được miễn là ứng suất chính được tính nhỏ hơn 41 MPa. Vấn đề là xác định ứng suất chính cho vòi hút và vòi xả.

Bảng F.3 - Tải trọng vòi được đề xuất ứng dụng cho Ví dụ 2A

F.4.2.2 Giải pháp

F.4.2.2.1 Tính toán vòi hút như sau:

Với ống quy trình 40 có kích cỡ danh nghĩa DN 100, D_o = 114 mm và D_i = 102 mm. Do vậy,

D²_o - D²_i = (114)² - (102)² = 2 592

D⁴_o - D⁴_i = (114)⁴ - (102)⁴ = 6,065 . 10⁷

Công thức (F.7) được sử dụng để xác định ứng suất dọc cho vòi hút, .

Tải trọng F_YSA tác động lên vòi hút theo chiều âm Y và tạo ra ứng suất nén; do vậy, ký hiệu âm trên F_YSA được dùng.

Công thức (F.8) được dùng để xác định ứng suất cắt cho vòi hút,

Ứng suất chính cho vòi hút,  được tính khi sử dụng công thức (F.6):

Như vậy, tải trọng vòi hút thỏa mãn.

F.4.2.2.2 Tính toán vòi xả như sau:

Với ống quy trình 40 có kích cỡ danh nghĩa 80 mm, D_o = 89 mm và D_i = 78 mm. Do vậy,

Công thức (F.7) được dùng để xác định ứng suất dọc cho vòi xả, .

Tải trọng F_YDA tác động lên vòi xả là chiều âm Y và tạo ra ứng suất kéo; do vậy, ký hiệu dương trên F_YDA được sử dụng.

Công thức (F.8) được dùng để xác định ứng suất cắt cho vòi xả, .

Ứng suất chính cho vòi xả,  được tính khi sử dụng công thức (F.6):

= (+ 97,33/2) + [(+97,33)^2/4 + (+5,75)²)]^0,5

= +97,67 > 41

Như vậy, tải trọng vòi xả quá lớn. Bằng việc kiểm tra, nếu M_XDA giảm 50 % xuống 1 356 N•m ứng suất chính sẽ vượt quá 41 Mpa. Do đó, giá trị lớn nhất cho M_XDA gấp hai lần M_XDT4, hoặc 1 900 N•m

F.4.3 Ví dụ 1B - Đơn vị USC

F.4.3.1 Vấn đề

Đối với bơm hút có đầu công xôn (OH2), kích cỡ vòi phun và tọa độ định vị được cho trong Bảng F.4. Tải trọng vòi phun được áp dụng như được cho trong Bảng F.5. Vấn đề là xác định xem điều kiện quy định trong F.1.2 a), F.1.2 b) và F.1.2 c) có thỏa mãn hay không.

Bảng F.4 - Kích cỡ vòi phun và tọa độ định vị cho Ví dụ 1B

Kích thước tính bằng inch

Bảng F.5 - Tải trọng vòi phun áp dụng cho Ví dụ 1B

F.4.3.2.1 Giải pháp

F.4.3.2.1 Việc kiểm tra điều kiện F.1.2 a) được tiến hành như sau:

Đối với vòi hút mặt đầu 10 in:

Vì M_YSA vượt quá giá trị quy định trong Bảng 5 (đơn vị USC) bởi lớn hơn hệ số 2 nên không thỏa mãn. Giả sử M_YSA có thể giảm xuống -3 599. Khi đó,

|M_YSA/M_YST4| =|-3 599/1800| = 1,999 < 2,00

Đối với vòi xả trên cùng 8 in:

Miễn là M_YSA có thể giảm xuống -3 599, tải trọng đường ống tác động lên mỗi vòi thỏa mãn được điều kiện quy định trong F.1.2a).

F.4.3.2.2 Việc kiểm tra điều kiện F.1.2 b) được tiến hành như sau:

Đối với vòi hút, F_RSA và M_RSA được xác định dùng căn bậc hai của tổng phương pháp lấy bình phương:

Liên quan đến công thức (F.1):

1,95 < 2

Đối với vòi xả, F_RDA và M_RDA được xác định bằng phương pháp tương tự được sử dụng để tìm F_RSA và M_RSA:

Liên quan đến công thức (F.2):

1,92 < 2

Tải trọng tác động lên mỗi vòi phun thỏa mãn công thức tương tác thích hợp, do vậy điều kiện xác định trong F.1.2 b) được thỏa mãn.

F.4.3.2.3 Kiểm tra điều kiện F.1.2 c) được tiến hành như sau:

Để kiểm tra điều kiện này, lực và mô men bộ phận được tịnh tiến và phân giải đến tâm bơm. F_RCA được xác định như sau [xem F.1.2 c)]:

Liên quan đến công thức (F.3):

4 501 < 1,5 · (2 200 + 1560)

4 501 < 5640

M_YCA được xác định như sau [xem F.1.2 c)]:

= (-3599) + (-2500)+[(+2900)(0,00)+(+1600)(+15)-(-1990)(+10,5)-(+1950)(0,00)]/12

= - 2 358

Liên quan đến công thức (F.4):

|M_YCA| < 2,0 |(M_YST4 + M_YDT4)

|-2 358| < 2,0 |(1800 + 1300)

2 358 < 6200

M_RCA được xác định như sau [xem F.1.2c)):

M_XCA=(-1 000) +(+500) -[(0)(0,00) +(-100)(+15,00)-(-1 990)(0,00)-(+1 950)(-12,25)]/12

= -2 366

M_YCA = -2 358 (xem tính toán ở phần trước)

M_ZCA = (-5 500) +(-3 600) -[(+2 900)(0,00)+(+1 600)(-12,25) -(0)(+10,50) -(-100)(0,00)]/12

= -7 467

M_RCA = [(-2 366)² + (-2358)² + (-7 467)²]^0,5 = 8180

Liên quan đến công thức (F.5):

M_RCA < 1,5 · (M_RST4 + M_RDT4)

8 180 < 1,5 · (5 000 + 3500)

8 180 < 12750

Như vậy, tất cả các yêu cầu của F.1.2 c) đã được thỏa mãn.

F.4.4 Ví dụ 2B - Đơn vị USC

F.4.4.1 Vấn đề

Đối với bơm trục thẳng đứng NPS3. NPS4. 7 (OH3 hoặc OH6), tải trọng vòi được đề xuất áp dụng như được cho trong Bảng F.6. Bằng cách kiểm tra, F_ZSA, M_ZSA, và M_XDA lớn hơn hai lần giá trị được cho trong Bảng 5 (đơn vị USC). Như đã nêu ở F.2, tải trọng bộ phận này chấp nhận được miễn là ứng suất chính được tính nhỏ hơn 41 Mpa. Vấn đề là xác định ứng suất chính cho vòi hút và vòi xả.

Bảng F.6 - Tải trọng vòi được đề xuất ứng dụng cho Ví dụ 2B

F.4.4.2 Giải pháp

F.4.4.2.1. Tính toán vòi hút như sau:

Với ống quy trình 40 có kích cỡ danh nghĩa 4 in, D_o = 4,500 in và D_i = 4,026 in. Do vậy,

Công thức (F.10) được sử dụng để xác định ứng suất dọc cho vòi hút, .

Tải trọng F_YSA tác động lên vòi hút theo chiều âm Y và tạo ra ứng suất nén; do vậy, ký hiệu âm trên F_YSA được dùng.

= [1,27 . (-1 200)/4,04] + [122 . 4,500 .1 500] /147,34

= 3 367

Công thức (F.11) được dùng để xác định ứng suất cắt cho vòi hút, .

= (1,27. 583/4,04) + [61 . 4,500 (|-1500|) /147,34]

= 2 978

Ứng suất chính cho vòi hút,  được tính khi sử dụng công thức (F.9):

= (+3 367/2) + [(+3 367)^2/4 + (+2 978)²]^0,5

= +5 105 < 5 950

Như vậy, tải trọng vòi hút thỏa mãn.

F.4.4.2.2 Tính toán vòi xả như sau:

Với ống quy trình 40 có kích cỡ danh nghĩa 3 in, D_o = 3,500 và D_i =3,068. Do vậy,

Công thức (F.10) được dùng để xác định ứng suất dọc cho vòi xả,

Tải trọng F_YDA tác động lên vòi xả là chiều âm Y và tạo ra ứng suất kéo; do vậy, ký hiệu dương trên F_YDA được sử dụng.

= [1,27(+500)/2,84] + [122(3,5)(2 002)]/61,47

= 14 131

Công thức (F.11) được dùng để xác định ứng suất cắt cho vòi xả,

= [1,27. 316/2,84] + [61. 3,500 . (|+200|)/61,47]

= 836

Ứng suất chính cho vòi xả,  được tính khi sử dụng công thức (F.9):

= (+14 131/2) + [(+14 131)^2/4 + (+836)²]^0,5

= +14 181 > 5950

Như vậy, tải trọng vòi xả quá lớn. Bằng việc kiểm tra, nếu M_XDA giảm 50 % xuống 1 000 ft.lbf, ứng suất chính phải vượt quá 5 950 psi. Do đó, giá trị lớn nhất cho M_XDA gấp hai lần M_XDT4, hoặc 1 400ft.lbf.