Насосные агрегаты нефтеперекачивающих станций

 

 

2.3. Назначение  насосного  агрегата НМ 10000-210

          Насосная станция - наиболее сложное  и ответственное звено магистрального нефтепровода, на котором сосредоточен основной объём технологического оборудования нефтепровода.

Эффективная эксплуатация насосных станций – один из важнейших  вопросов нефтепроводного транспорта.  Достаточно лишь выделить вопрос об экономии электроэнергии на перекачку. Ведь насосные агрегаты нефтепроводов – это весьма энергоёмкое мощное оборудование , в процессе работы которого затрачиваются миллиарды киловатт-часов электроэнергии.

Одним из главных элементов насосной станции являются насосные агрегаты, которые передают энергию перекачиваемой жидкости , благодаря чему осуществляют её движение по трубопроводу .

Насосным агрегатом называется агрегат, состоящий из насоса и приводящего его в движение двигателя , соединённых между собой .

На насосных станциях магистральных нефтепроводов применяются  синхронные и асинхронные электродвигатели.

В связи с этим одна из главных задач эксплуатации насосного оборудования нефтепроводов – получение максимального к.п.д. насосов в любой момент времени.

Агрегат нефтяной электронасосный  центробежный магистральный типа «НМ» на подачи 10000 м3/ч предназначен для  транспортирования по магистральным трубопроводам нефти с температурой до 80*С, кинематической вязкостью не более 3см2/с, с содержанием механических примесей по объёму не более 0,05% и размером не более 0,2мм .

Насос – это устройство, в котором  внешняя механическая энергия преобразуется в энергию перекачиваемой жидкости, в результате чего осуществляется её напорное перемещение. Насосы изготовлены по 1 группе надёжности ГОСТ6134-71 в климатическом исполнении УХЛ, категории размещения 4 ГОСТ15150-69 .

Таблица 1.3.- Технические характеристики насоса  НМ10000 - 210

Наименование    показателей  .                               Насоса	НМ10000 - 210
Подача , м3/ч	10000
Напор , м	210
Допускаемый кавитационный  запас , м	65
Частота вращения , об/мин	3000
Предельное давление , кгс/см2	75
Мощность (r=860кгс/см2) , кВт	5550 или 7900
К . П . Д. (на воде) ,%	89
Утечка через одно концевое уплотнение ,л/ч	0,3

 

Давление в камере уплотнения ,кгс/см2	55
Габаритные размеры         (длинна  х ширина х высота) , мм	2505х2600х2125
Уровень звука на опорном  радиусе 3м ,                  дБА , не более	100
Двигатель	CТД
Напряжение , В	10000
Мощность , кВт	6300 ;8 000
Частота вращения , об/мин	3000
Род тока	переменный
Масса  в сборе, кг	26000 ; 27530

 

 

4. Устройство и принцип работы насосного агрегата НМ 10000 –210              

        Принцип действия насоса заключается  в преобразовании механической  энергии в гидравлическую за  счёт взаимодействия жидкости  с рабочими органами.

Насос НМ 10000-210 – центробежный горизонтальный с двухсторонним  подводом жидкости к рабочему колесу  и двухзавитковым спиральным отводом  жидкости от рабочего колеса. Этот насос  разработан специально для нефтяной промышленности и предназначен для транспортировки нефти и нефтепродуктов с температурой 268 – 353 К, кинематической вязкостью до 3х10^{- 4} м2/с , содержанием механических примесей до 0,06% по объёму с размером частиц  до 0,2 мм.

Входной и напорный патрубки насоса , направленные в противоположные стороны от оси насоса , расположены в нижней части корпуса , что обеспечивает удобный доступ к ротору и внутренним деталям насоса без отсоединения патрубков от технологических трубопроводов . Входной и напорный патрубки присоединяются к технологическим трубопроводам сваркой .

Базовой деталью насоса является корпус с горизонтальной плоскостью разъёма и лапами, расположенными в нижней части .

 

         2.5.  Корпус  насоса 

         Конструкция корпуса насоса зависит от трёх основных факторов:

давления, температуры и свойств перекачиваемой жидкости. Для нефтяных насосов наибольшее распространение получили корпуса с осевым разъёмом.

Большая часть современных  магистральных насосов имеет  корпус в виде спирали вокруг колеса , так называемый спиральный корпус .

Корпус спирального  типа выполняется разъёмным по горизонтальной плоскости и состоит из двух половин: верхней (крышки корпуса) и нижней.

Такая конструкция позволяет  легко и быстро разбирать насо , для чего достаточно снять верхнюю половину корпуса и поднять ротор , предварительно освободив его от подшипников , внутренние отверстия корпуса и отверстий под концевые уплотнения растачивают в собранном корпусе .

Наличие горизонтального  разъёма позволяет производить  разборку насоса без отсоединения трубопроводов.

в верхней части корпуса  насоса имеется отверстие для  выпуска воздуха при заполнении насоса перекачиваемой жидкостью, а в нижней – отверстие для слива при разборке насоса.

Корпуса современных  насосов представляют собой стальные отливки сложной формы, в которых выполнены подводящие полости – подводы , отводы и переводные каналы .Корпус насоса выполнен из стали 25Л-|| или 20Л-|| . В нижней части корпуса расположены входной и напорный патрубки и опорные лапы .

 Отливка корпусных  деталей должна обеспечивать высокую точность геометрических размеров и чистоту поверхностей проточной части . Вся внутренняя полость корпуса насоса при работе заполнена перекачиваемой жидкостью и находится под давлением , поэтому механическая прочность корпуса проверяется гидравлическими испытаниями .

Корпуса современных  магистральных насосов типа НМ рассчитаны на предельное рабочее давление 7,5 МПа.

Крышка корпуса крепится к нижней части шпильками , обеспечивающими контактное уплотняющее усилие по плоскости разъёма , которая уплотняется прокладкой толщиной 0,5 – 1 мм.

 Для транспортировки  насоса в крышке имеются специальные  проушины в ребрах жёсткости  или бобышки для  рым –  болтов.

2.6. Ротор насоса 

          Ротор  насоса – отдельная сборочная  единица , определяющая динамическую устойчивость работы насоса , его надёжность , долговечность и экономичность Ротор насоса состоит из вала с насаженными на него рабочим колесом, защитными втулками , дистанционными кольцами и крепёжными деталями .

Вал предназначен для  передачи момента вращения от электродвигателя к рабочему колесу, неподвижно закреплённому на валу при помощи шпонок и установочных гаек. Правильная установка ротора в корпус в осевом направлении достигается подгонкой толщины дистанционного кольца . Ротор насоса центруется перемещением корпусов подшипников с помощью регулировочных валков , после чего корпуса подшипников штифтуются .

 Опорами ротора  являются подшипники скольжения  с принудительной смазкой. Количество  масла , подводимого к подшипникам  регулируется с помощью дроссельных шайб , установленным на подводе масла к подшипникам . В случае аварийного отключения электроэнергии масло подаётся к шейкам вала смазочными кольцами .

Для восприятия остаточных  неуравновешенных сил служит радиально-упорный  сдвоенный шарикоподшипник с принудительной смазкой . Концевые уплотнения ротора механические , рассчитаны на рабочее давление 4,9 МПа .

Конструкция торцевого  уплотнения допускает разборку и  сборку насоса без демонтажа крышки насоса и корпусов подшипников . Герметизация торцовых уплотнений обеспечивается плотным прилеганием неподвижного кольца к вращающемуся кольцу за счёт гидростатического давления жидкости .

Максимальный диаметр  вала насоса выбирается в месте посадки  рабочего колеса , а к концам диаметр  вала ступенчато уменьшается . Посадочные размеры вала обрабатываются по второму классу точности .

Валы нефтяных насосов  изготовляют из сталей 40Х(ГОСТ 4543-71) и 30Х1(ГОСТ5632-72) .

Основной элемент ротора и насоса -  рабочее колесо , в  котором механическая энергия , получаемая от электродвигателя , преобразуется в гидравлическую энергию перекачиваемой жидкости .

На насосах НМ 10000-210 применяется рабочее колесо с  двухсторонним входом которое выполняется цельнолитым и представляет собой как бы два колеса с односторонним входом , сложенные основными дисками . Это колесо имеет один основной и два передних диска .Основное достоинство таких рабочих колёс - их хорошая осевая уравновешенность .

Вращение от ротора электродвигателя к насосу передаётся с помощью  зубчатой муфты с проставкой между внешними обоймами . При снятии проставки демонтаж зубчатой муфты и торцовых уплотнений обеспечивается без снятия крышки корпуса и электродвигателя .

Если в качестве привода  используется двигатель в обычном  исполнении , насос и двигатель устанавливаются в изолированных друг от друга помещениях . Помещения изолируются с помощью воздушной завесы , образующейся в щелевом зазоре между зубчатой втулкой электродвигателя и воздушной камерой при подаче в камеру сжатого воздуха . Минимальный перепад давления между воздушной камерой и помещением насосной 0,03 м.

Чтобы повысить экономичность  работы насосов , в период поэтапного освоения нефтепроводов предусматривается  применение сменных роторов с  рабочими колёсами на подачу 0,5 и 0,7 от номинальной . Для расширения области применения насоса НМ 10000-210 до подачи 12000 м3/ч в нём предусмотрено применение сменного ротора на подачу 1,25 от номинальной .

Таблица 1.4-Обозначение типоразмеров роторов

Подачи, % от номинальной.
50	70	125
Частичные подачи, м3/ч .
5000	7000	12500

 

Насос и электродвигатель могут быть установлены на отдельных  фундаментных рамах или на общей плите . Конструкцией насосов предусмотрены места для установки приборов дистанционного контроля температуры подшипников , утечек жидкости через концевые уплотнения ротора , температуры перекачиваемой жидкости , давления на входе и выходе насоса .

 

           2.7. Монтаж, подготовка к пуску и опробование насосного агрегата

                  НМ 10000 – 210

               Надёжная работа насосных агрегатов во время эксплуатации во многом зависит от того , как проведены их первоначальный монтаж , наладка и предпусковые испытания .

Перед началом монтажных  работ необходимо ознакомиться со схемами,  чертежами и инструкциями по монтажу  устанавливаемого оборудования, подготовить необходимый комплект слесарно-монтажного и контрольно-измерительного инструмента .

Место установки насоса должно иметь свободный доступ для  его осмотра и ухода за ним  во время эксплуатации, а также  для сборки и разборки. Фундамент насоса должен быть прочным и устойчивым, чтобы насосный агрегат не вибрировал. Затем производится ревизия насоса. С поверхностей и деталей насоса удаляется консервация и заменяется на тонкий слой жидкого масла . Снимают крышку насоса , вскрывают подшипники и тщательно очищают и промывают в керосине торцовые уплотнения, уплотнения рабочих колёс и вкладышей подшипников.

Проверяют зазоры по вкладышам  подшипников, осевое и радиальное расположение ротора насоса. После проведения подготовительных работ производят подгонку шпонок к пазам вала электродвигателя и втулке зубчатой муфты . Предварительно нагретая в кипящей масляной ванне втулка зубчатой муфты напрессовывается на вал электродвигателя , затем надевают втулку зубчатой муфты на вал насоса и закрепляют гайкой .

Насос и электродвигатель устанавливают на фундаменте по высоте и по осям в плане таким образом , чтобы обеспечивалось расстояние между фундаментом и нижними плоскостями фундаментных рам не менее 65 мм для последующей возможной подливки бетонов .

 Расстояние между  торцами валов измеряется  при  среднем положении ротора электродвигателя. Насос выверяется по уровню  с точностью 0,1мм на 1000мм по  оси агрегата и 0,2мм на 1000мм  по оси патрубков насоса . Базой  для уровня служат шейки вала  насоса по оси агрегата и плоскость разъёма корпуса насоса в местах присоединения подшипников по оси патрубков .

Предварительную центровку  электродвигателя с насосом с  точностью до 0,03мм осуществляют с  помощью специального приспособления и набора металлических прокладок .

Фундаментные шпильки  предварительно отцентрованного агрегата затягивают с моментом сил 9Дж . Фундаментные рамы заливают бетоном и после его затвердевания шпильки окончательно затягивают с моментом сил 12Дж .Если насос отклонился от горизонтали , под его лапы подкладывают металлические подкладки и окончательно центруют агрегат .

К входному и напорному  патрубкам установленного на фундаменте насосного агрегата приваривают технологический трубопровод.

Во избежании возникновения  воздушных мешков во входном трубопроводе насос рекомендуется устанавливать с максимально коротким входным трубопроводом , который должен иметь небольшой уклон от насоса .

После сварки проверяют  качество сварных швов и испытывают насос совместно с трубопроводом  в течении 1часа при снятых торцевых уплотнениях давлением 9МПа , а в сборе с ротором и торцевыми уплотнениями типа ТМ- давлением до 8МПа .

После присоединения  к насосу вспомогательных трубопроводов  разгрузки, слива утечек ,подвода и отвода масла проверяют центровку агрегата

           Если электродвигатель невзрывобезопасного  исполнения , на его зубчатую втулку устанавливают воздушную камеру , а кольцо приваривают к фрамуге .

При установке воздушной  камеры необходимо тщательно выдержать  зазор между воздушной камерой и зубчатой втулкой электродвигателя и убедиться  достаточен ли зазор между воздушной камерой и торцовой крышкой зубчатой муфты при смещённом в сторону возбудителя роторе электродвигателя .