Рабочая программа учебной дисциплины

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3

ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

«Утверждаю»

Декан ФВЗО

______________В.И. Гунин

«_____»___________2009г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ДС.02 Конструкции и расчет турбинных и насосных агрегатов

для специальности 130501 – Проектирование, сооружение и эксплуатация

газонефтепроводов и газонефтехранилищ

авиационного факультета

Форма обучения – заочная

Срок обучения - нормативный

Воронеж 2009

Рабочая программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом направления 130500 «Нефтегазовое дело» специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» на основании примерной программы дисциплины СД.03 «Гидромашины и компрессоры», составленной д.т.н., профессором РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина В.Н. Ивановским, к.т.н., доцентом РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина С.В. Касьяновым, одобренной 14 июня 2001 года на заседании (протокол № 25) президиума Совета Учебно-методического объединения вузов Российской Федерации по нефтегазовому образованию (УМО НГО), утвержденной в 2001 году руководителем департамента образовательных программ и стандартов профессионального образования Л.С. Гребневым и рекомендованной Минобразованием России для направления подготовки дипломированного специалиста 657300 (Оборудование и агрегаты нефтегазового производства, специальность 170200 Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов).

Составитель программы: ___________________ к.т.н., доцент Григорьев С.В.

Программа обсуждена на заседании кафедры НГОиТ

Протокол № ___ от «___»________2009 года

Рабочая программа рассмотрена и одобрена методической комиссией ФВЗО

Председатель методической комиссии ____________________ / /

СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Выписка из государственного образовательного стандарта высшего профес-сионального образования требований к минимуму содержания и уровню подготовки инженера по специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»

Конструкции и расчет турбИНных и насосных агрегатов:

назначение, параметры и основные сведения о насосах, применяемых в неф тиной промышленности и в теплоэнергетике; основные положения теории и гидравлический расчет рабочих колес насосов; гидравлический расчет отводящих устройств насосов; гидравлический расчет всасывающих устройств насосов; моделирование и немодельная корректировка рабочих органов насоса; высота всасывания и кавитация в насосах; силы, действующие на ротор насоса и их уравновешивание; корпусные детали; детали ротора; уплотнения и опоры; конструкции насосов высокого давления, турбины.

Цель и задачи дисциплины

Курс базируется на ранее изученных студентами дисциплинах: математике, физике, гидравлике, термодинамике, теории машин и механизмов, детали машин, основы нефтегазового дела, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ, гидравлические машины и компрессоры.

Цель курса - формирование знания теории и практики проектирования, изготовления и применения наиболее распространенных типов турбинных и насосных агрегатов, используемых в нефтегазовой отрасли, их номенклатурой, основными параметрами, конструктивными особенностями, методиками расчета и профилирования, методами испытаний.

Основной задачей является получение необходимых знаний (методик) и освоение навыков (методов):

1. В научно-исследовательской деятельности:

участие в фундаментальных и прикладных исследованиях в области нефтегазового дела, в проведении опытно- конструкторских разработок;
научить пользоваться характеристиками турбомашин и насосных агрегатов.

2. В проектной деятельности:

формирование целей проекта или программы, решение задач, критериев и показателей достижения целей;
разработка обобщенных вариантов решения проблемы, анализ этих вариантов, прогнозирование последствий, нахождение компромиссных решений в условиях многокритериальности, неопределенности, планирование реализации проекта;
заложить основы проектирования турбомашин и насосных агрегатов (выбор машин, привязка к комплексу оборудования) и проводить расчеты, связанные с регулированием и приспособлением машины к технологическим условиям;

- выполнение курсовой работы с решением проблемных вопросов гидравлического и прочностного расчетов, профилирования проточной части, обеспечения работоспособности турбомашин и насосных агрегатов.

3. В эксплуатационной деятельности:

- научить пользоваться характеристиками турбомашин и насосных агрегатов;

- контроль за состоянием турбомашин и насосных агрегатов - объектов нефтегазового производства;

инженерный мониторинг;

соблюдение требований и методов использования оборудования, правил, действующих норм и условий работы.

При изучении данной дисциплины студенты должны быть ознакомлены с курсами: основы нефтегазового дела, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ, гидравлика, теплотехника, гидромашины и компрессоры.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате обучения студенты должны:

2.1 Научиться выполнять работы в области научно—технической деятельности по проектированию, информационному обслуживанию, организации
производства;

2.2 Участвовать в работах по осуществлению исследований, разработке проектов и программ, в проведении необходимых мероприятий, связанных с испытаниями оборудования и внедрением его в эксплуатацию, в рассмотрении различной технической документации;

2.3 Изучать и анализировать необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты работы, обобщать и систематизировать их, проводить необходимые расчеты, используя современные технические средства;

Способствовать развитию творческой инициативы, использованию передового опыта, внедрению достижений отечественной и зарубежной науки, техники, обеспечивающих эффективную работу учреждения, организаций, предприятия нефтегазового комплекса.

Знать:

- принципы работы, технические характеристики, конструктивные особенности разрабатываемых и используемых технических средств, материалов и их свойства;

- методы использования оборудования, правила и условия выполнения работы;

- основные требования, предъявляемые к технической документации, материалам, изделиям;

- методы проведения технических расчетов;

- достижения науки и техники, передовой отечественной и зарубежный опыт в соответствующей выполняемой работе области знаний;

- специальную научно-техническую и патентную литературу по соответствующей области;

- методы исследований, проектирования и проведения экспериментальных работ.

- принципы действия и устройство наиболее распространенных видов оборудования;

- теорию их действия;

- основы выбора турбомашин и насосных агрегатов по основным показателям;

- основы правил эксплуатации, охраны труда и внешней среды.

2.6 Уметь:

- пользоваться характеристиками турбомашин и насосных агрегатов;

- выбрать тип и марку турбомашин и насосных агрегатов и основных их элементов при проектировании оборудования;

- провести расчеты, связанные с приспособлением машин к технологическим условиям.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы

Форма обучения – заочная

Срок обучения – 6 лет

Курс –6

Вид занятий	Всего часов 11 семестр
Вид занятий	Всего часов 11 семестр
Общая трудоемкость	117
Аудиторные занятия	22
Лекции	14
Практические занятия	8
Лабораторные занятия	-
Семинары	-
Другие виды аудиторных занятий	-
Самостоятельная работа	95
Курсовая работа	12
Реферат	-
Работа над темами для самостоятельного изучения	73
Подготовка к практическим, семинарским и лабораторным занятиям	-
Выполнение домашних заданий	-
Подготовка к контрольным мероприятиям	10
Другие виды самостоятельной работы	-
Рубежи контроля знаний	Экзамен

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий (тематический план)

№ п/п	Разделы дисциплины	Лекции (час)	Прак-тич. занятия (час)	Семнарские занятия (час)	Лабор. Занятия (час)	Другие виды ауд. Занятий
1	Назначение, параметры и основные сведения о насосах, применяемых в нефтяной промышленности и в теплоэнергетике.	1
2	Основные положения теории и гидравлический расчет проточной части центробежных насосов	2	2
3	Профилирование проточой части центробежных насосов	1	1
4	Моделирование и немодельная корректировка рабочих органов центробежного насоса. Испытания насосов.	1	1
5	Силы, действующие на ротор насоса и их уравновешивание	1	1
6	Конструктивное исполнение насосного оборудования	1	1
7	Конструкции насосов высокого давления для транспортировки нефти и нефтепродуктов	2
8	Силовой привод насосного и компрессорного оборудования. Турбины. Турбопривод.	4	2
9	Современное состояние проблем оптимального проектирования проточных частей турбомашин	1
ИТОГО:		14	8

Содержание разделов дисциплин

Раздел 1. Назначение, параметры и основные сведения о насосах, применяемых в нефятиной промышленности и в теплоэнергетике (1час).

Лекция 1-1 (1 час). Принцип действия, классификация и области применения насосов. Основные технические параметры насосов.

Самостоятельное изучение. Подобие в динамических насосах. Коэффициент быстроходности как классификатор типов лопастных насосов. Формы лопастных колес различной удельной быстроходности. Примеры применения насосного оборудования.

Раздел 2. Основные положения теории и гидравлический расчет проточной части центробежных насосов (2 часа).

Лекция 1-2 (1 час). Гидромеханика центробежного насоса. Уравнение Эйлера. Теоретический напор лопастных насосов.

Самостоятельное изучение. Относительное течение жидкости в рабочем колесе. Межлопастные вихри. Планы скоростей и их изменение с расходом жидкости. Безударный режим обтекания лопастей. Теоретическая схема бесконечного числа лопастей (струйная теория Эйлера).

Современные подходы к теоретическим основам гидравлического расчета и профилирования проточной части центробежных нагнетателей.

Лекция 2-1 (1 час). Выбор и расчет основных размеров центробежного колеса. Коэффициент полезного действия. Явление кавитации, условия и критерии ее возникновения.

Самостоятельное изучение. Баланс мощности, потери в насосе и к.п.д. Объемные потери в насосе. Механические потери в насосе. Гидравлические потери в насосе. Расчет потерь. Влияние конечного числа лопастей на напор насоса.

Физическая природа кавитации. Механизм кавитационного износа материалов и мероприятия по уменьшению кавитации.

Кавитационная характеристика. Кавитационные испытания. Условия подобия по кавитации. Кавитационный коэффициент быстроходности.

Кавитация и расчет всасывания по допускаемому кавитационному запасу. Расчет минимального антикавитационного запаса энергии на всасывании. Термодинамический критерий кавитации.

Раздел 3. Профилирование проточой части центробежных насосов (1 час).

Лекция 2-2 (1 час). Проектирование меридианного сечения колеса. Гидравлический расчет отводящих устройств. Расчет лопастных отводов. Гидравлический расчет всасывающих устройств насосов.

Самостоятельное изучение. Профилирование колес с цилиндрическими лопастями. Профилирование колес с пространственными лопастями. Различные методы профилирования рабочих колес.

Конструкции и назначение отводящих устройств. Влияние отвода на рабочую характеристику насоса. Расчет спиральных отводов.

Лопастные отводы с кольцевым пространством между лопастями диффузоров и подводящих каналов.

Лопастной отвод с безлопастным диффузорным пространством.

Конструктивные схемы и назначение всасывающих устройств. Анализ работы полуспиралыгого подвода и выбор его размеров. Схема расчета полуспиралыюго подвода.

Влияние всасывающего устройства на работу центробежного насоса.

Раздел 4. Моделирование и немодельная корректировка рабочих органов насоса (1 час).

Лекция 3-1 (1 час). Принципы кинематического и динамического подобия. Критерии подобия. Формулы подобия, их применение для пересчета характеристики насоса.

Самостоятельное изучение. Условия геометрического и кинематического подобия. Условие силового подобия в насосах. Условие подобия по кавитации. Объемные и механические потери при моделировании. Влияние относительной шероховатости и размера на гидравлический к. п. д.

Систематизация и нормативные данные для гидравлического расчета насоса. Немодельные изменения рабочих органов насосов и их характеристики.

Универсальные характеристики. Параметры оптимального режима серии насосов.

Раздел 5. Силы, действующие на ротор насоса и их уравновешивание (1 час).

Лекция 3-2 (1 час). Осевые и радиальные силы в центробежных насосах.

Самостоятельное изучение. Разгрузка осевых сил в одноступенчатых насосах. Разгрузка осевых сил в многоступенчатых насосах. Разгрузка радиальных сил в одноступенчатых насосах. Примеры применения в насосном оборудовании разгрузки ротора от осевых и радиальных сил.

Раздел 6. Конструктивное исполнение насосного оборудования (1 час).

Лекция 4-1 (1 час). Конструктивные элементы (основные детали и сборочные единицы) центробежного насоса.

Самостоятельное изучение. Спиральный корпус. Секционный корпус. Двойной корпус. Фланцевые соединения и неподвижные уплотняющие стыки. Фундаментная плита. Ротор в сборе. Вал. Рабочие колеса. Втулки. Соединительные элементы. Момент сопротивления и выбор электродвигателя. Концевые уплотнения. Уплотнения рабочих колес. Подшипники. Конструктивное исполнение подшипников скольжения.

Раздел 7. Конструкции насосов высокого давления для транспортировки (2 часа).

Лекция 4-2 (1 час). Факторы, определяющие конструкцию и влияющие на работу насоса. Основные конструктивные схемы насосов.

Самостоятельное изучение. Требования, предъявляемые к насосному оборудованию высокого давления. Насосы для нефтяной промышленности и для теплоэнергетики.

Лекция № 5-1 (1 час). Состояние и задачи насосостроения для нефтеперерабатывающих производств и транспорта нефти. Модернизация насосного оборудования.

Самостоятельное изучение. Выбор и применение лопастных насосов. Области рационального применения различных насосов. Методика расчета насосной установки. Экономическое обоснование выбора диаметра трубопровода. ГОСТы на лопастные насосы общего и специального назначения. Выбор типоразмера насосов по ГОСТ и нормативным документам.

Раздел 8. Силовой привод насосного и компрессорного оборудования Турбины. Турбопривод. (4 часа).

Лекция № 5-2 (1 час). Силовой привод насосного и компрессорного оборудования. Электропривод. Паротурбинный привод. Газотурбинный привод.

Самостоятельное изучение. Асинхронные и синхронные электродвигатели для приведения в действие насосных и компрессорных установок. Схемы пуска электродвигателей.

Турбины с двумя ступенями скоростей. Турбины со ступенями давления. Реактивные паровые турбины.

Привод от поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Лекция № 6-1 (1 час). Одноступенчатые турбины. Располагаемая работа турбин. Коэффициент полезного действия.

Самостоятельное изучение. Течение газа по сопловому аппарату. Течение газа по лопаткам рабочего колеса. Потери в лопаточных решетках турбины. Осевые турбины. Примеры конструктивного исполнения осевых турбин.

Лекция № 6-2 (1 час). Многоступенчатые турбины. Совместная работа насосов и турбины.

Самостоятельное изучение. Порядок расчета одноступенчатой осевой турбины. Порядок расчета центростремительной турбины.

Радиальные турбины. Примеры конструктивного исполнения радиальных турбин.

Лекция № 7-1 (1 час). Профилирование проточной части турбин. Профилирование лопаток сопловой решетки.

Самостоятельное изучение. Профилирование сверхзвуковых сопловых плоских лопаток. Профилирование сопла по методу характеристик. Профилирование дозвуковой лопатки рабочего колеса. Профилирование сверхзвуковой лопатки рабочего колеса. Профилирование закрученных лопаток соплового аппарата и рабочего колеса.

Раздел 9. Современное состояние проблем оптимального проектирования проточных частей турбомашин (1 час).

Лекция № 7-2 (1 час). Теория оптимального проектирования проточных частей турбомашин. Общая схема оптимального проектирования.

Самостоятельное изучение. Различные разнородные модели изучаемого объекта (турбомашины). Задачи оптимизации. Методы поиска оптимальных решений: моделируемый отжиг; генетические алгоритмы; методы, использующие функции (поверхности) отклика; построение функций отклика методом планирования численного эксперимента; нейронные сети; анализ чувствительности.

5. Лабораторный практикум

Лабораторный практикум не предусмотрен.

6. Учебно-методическое обеспечение дисципины

6.1 Рекомендуемая литература

а) основная литература:

1. Григорьев, С.В.    Основы механики жидкости : Учеб. пособие / С. В. Григорьев, С. Г. Валюхов. - Воронеж : ГОУВПО "Воронежский государственный технический университет", 2007. - 105 с. - 34-00.

2. Курмаз Л.В.    Детали машин : Проектирование: Справочное учебно-методическое пособие / Л. В. Курмаз, А. Т. Скойбеда. - 2-е изд., испр. - М. : Высш. шк., 2005. - 309 с. : ил . - ISBN 5-06-004806-3 : 438-60.

3. Касьянов В.М. Гидромашины и компрессоры. - 2-е изд. перераб. и доп. - М. : Недра, 1981. - 295 с. : ил .

4. Михайлов А.К., Малюшенко В.В. Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование., М., Машиностроение, 1977. – 288с.с ил.

5. Пфлейдерер Карл., Лопаточные машины для жидкостей и газов. - 4-е изд., переработ. под ред. д.т.н., проф. В.И.Поликовского., М. : изд-во Машиностроительной литературы., 1960. - 684 с. : ил .

б) дополнительная литература:

1. Литвинов Б.В.    Основы инженерной деятельности : Курс лекций: Учеб. пособие / Б. В. Литвинов. - 2-е изд., испр. и доп. - М. : Машиностроение, 2005. - 288 с. : ил . - ISBN 5-217-03213-8 : 535-10.

2. Крайнев А.    Идеология конструирования : Монография / А. Крайнев. - М. : Машиностроение-1, 2003. - 384 с. : ил . - ISBN 5-217-03172-7 : 931-60.

в) методическая литература

1. 179-2007   Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине "Конструкция и расчет турбокомпрессорных и насосных агрегатов" по теме "Расчет и проектирование шнекоцентробежного насосного агрегата" для студентов специальности 130501 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ" очной и заочной форм обучения / каф. нефтегазового оборудования и транспортировки; сост.: Ю. А. Булыгин, С. В. Григорьев, А. В. Кретинин. - Воронеж : ГОУВПО "Воронежский государственный технический университет", 2007. - 42 с. - 00-00.

2. 204-2007    Методические указания по дисциплине "Конструкции и расчет турбонасосных и насосных агрегатов" для студентов специальности 130501 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ" очной и заочной форм обучения. Ч.1 / каф. нефтегазового оборудования и транспортировки; сост.: С. В. Григорьев, Ю. А. Булыгин. - Воронеж : ГОУВПО "Воронежский государственный технический университет", 2007. - 38 с. - 00-00.

3. 205-2007    Методические указания по дисциплине "Конструкции и расчет турбонасосных и насосных агрегатов" для студентов специальности 130501 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ" очной и заочной форм обучения . Ч.2 / каф. нефтегазового оборудования и транспортировки; сост.: С. В. Григорьев, Ю. А. Булыгин. - Воронеж : ГОУВПО "Воронежский государственный технический университет", 2007. - 32 с. - 00-00.

4. 261-2007    Методические указания к лабораторным работам по курсу "Конструкции и расчет турбонасосных и насосных агрегатов" для студентов специальности 130501 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ" очной и заочной форм обучения. Ч.1 / каф. нефтегазового оборудования и транспортировки; сост.: С. Г. Валюхов, С. В. Григорьев. - Воронеж : ГОУВПО "Воронежский государственный технический университет", 2007. - 38 с. - 00-00.

5. 262-2007    Методические указания к лабораторным работам по курсу "Конструкции и расчет турбонасосных и насосных агрегатов" для студентов специальности 130501 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ" очной и заочной форм обучения. Ч.2 / каф. нефтегазового оборудования и транспортировки; сост.: С. Г. Валюхов, С. В. Григорьев. - Воронеж : ГОУВПО "Воронежский государственный технический университет", 2007. - 35 с. - 00-00.

6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

Демонстрационные материалы на слайдах и пленках, видеофильмы; натурные образцы и макеты; конструкторская, технологическая, нормативно-техническая документация, плакаты, таблицы, расчетные компьютерные программы.

Демонстрационные материалы на компьютерах.

Электронные пособия и учебники по разделам курса.

С методами практического применения знаний по изучаемой дисциплине рекомендуется ознакомиться во время производственной практики.

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Гидравлические стенды ФГУП «Турбонасос» и ФГУП «ВМЗ»; музеи ФГУП «Турбонасос» и ФГУП «ВМЗ»; конструкторская, технологическая, нормативно-техническая документация на нефтегазовое оборудование разработанное и изготавливаемое «Турбонасос» и ФГУП «ВМЗ»; компьютерный класс.

Blog

Рабочая программа учебной дисциплины

Содержание

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины