Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций
..pdf5
4
w Рис. 2.4. Схема основного магистрального насоса
в корпусе 3, где осуществляется подвод 7 и отвод 6 перекачивае мой жидкости. Для разделения области всасывания от области на гнетания используют щелевые уплотнения 4. Для предотвращения утечек в месте выхода вала из корпуса насоса применяют торце вые уплотнения 9. Основным подшипником является подшипник скольжения 10. Разгрузку ротора от осевых усилий обеспечивает рабочее колесо с двусторонним входом. Остаточные осевые на грузки воспринимаются радиально-упорным подшипником 1. Раз грузка торцевых уплотнений осуществляется с помощью труб 8, соединенных с камерами уплотнений, отделенными от входной полости насоса разделительными втулками 13. При помощи труб 12 осуществляют отвод утечек из камер сбора утечек. Насос со единяют с двигателем при помощи зубчатой муфты 11. Приемный и напорный патрубки расположены в нижней части корпуса и на правлены горизонтально в противоположные стороны. Конструк ция насосов обеспечивает надежную работу при их последова тельном соединении. Система смазки насосов централизованная с принудительной подачей масла. Системы сбора утечек и раз грузки торцевых уплотнений герметизированы, закрытого типа.
Для обеспечения необходимого напора на входе основных на сосов используют подпорные насосы. Подпорные насосы в основ ном соединяют параллельно. В настоящее время на насосных стан циях в качестве подпорных применяют насосы типа НД, НМП иНПВ.
Насосы ряда НД эксплуатируют на трубопроводах постройки прошлых лет. Насос НД — одноступенчатый с рабочим колесом и двусторонним входом для жидкости. Корпус насоса имеет гори зонтальный разъем вдоль оси стального вала. Наиболее часто ис пользуемый насос 14НДсН имеет подшипники скольжения с разъемом в горизонтальной плоскости. Маркировка этого насоса означает: первая цифра — диаметр напорного патрубка в мм, уменьшенный в 25 раз; Н — насос; Д — рабочее колесо двусторон него входа; индексы "в" и "с" — соответственно высоконапорный и средненапорный; Н — нефтяной.
Наибольшее распространение имеют насосы НМП — центро бежные, горизонтальные, спиральные, одноступенчатые. Основ ные элементы насоса — корпус, ротор, торцевые уплотнения
иподшипниковые опоры. Как и у основных насосов, приемный
инапорный патрубки расположены в нижней части корпу-
32
са, имеющего горизонтальный разъем. Рабочее колесо — литое, вход для жидкости — двусторонний. Безкавитационная работа обеспечивается установкой перед входом в рабочее колесо литых предвключенных колес. Опорами ротора являются подшипники ка чения. Частота вращения вала насосов ряда НМЛ около 1000 об/мин. Марка насосов расшифровывается следующим образом: НМП 3600-78 — насос магистральный подпорный с подачей 3600 м3/ч и напором 78 м.
Широко применяются на магистральных нефтепроводах вер тикальные подпорные насосы ряда НПВ. Насосы данного ряда — центробежные вертикальные предназначены для установки на открытых площадках и могут работать при температурах от
— 50 °С до +45 °С. Вертикальные насосы опускают в колодец, за полненный нефтью. Двигатель расположен вертикально и работа ет на открытом воздухе. В качестве двигателей используют верти кальные, асинхронные, коротко-замкнутые электродвигатели во взрывозащищенном исполнении с частотой вращения вала 1500 об/мин и напряжением 10 кВт. Технические характеристики подпорных насосов всех типов приведены в табл. 2.2.
|
Характеристика подпорных насосов |
Таблица 2.2 |
||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
СО |
ю |
|
о |
|
о |
|
|
1 |
г*» |
гН |
8 |
8 |
CN |
|
|
|
о |
со |
|
||||
|
|
8 |
|
о |
• |
о |
о |
|
|
|
|
|
8 |
||||
Показатель |
X |
а |
|
8 |
а |
8 |
8 |
|
со |
ю |
|||||||
|
о |
ю |
CN |
со |
ю |
|||
|
5 |
§ |
X |
X |
со |
СО |
СО |
|
|
X |
Ё |
1 |
с |
Ё |
Ё |
|
|
|
гН |
Е |
|
|||||
Подача, м3/ч |
1260 |
2500 |
3600 |
5000 |
1250 |
2500 |
3600 |
5000 |
Напор, м |
37 |
74 |
78 |
115 |
60 |
80 |
90 |
120 |
кпд,% |
87 |
72 |
83 |
85 |
78 |
83 |
84 |
85 |
Частота враще |
|
|
|
|
|
|
|
|
ния вала, |
|
|
|
|
|
|
|
|
об/мин |
960 |
1000 |
1000 |
1000 |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
Наружный |
|
|
|
|
|
|
|
|
диметр, м |
0,540 |
0,690 |
0,725 |
0,840 |
0,430 |
0,525 |
|
|
Допустимый |
|
|
|
|
|
|
|
|
кавитационный |
|
|
|
|
|
|
|
|
запас, м |
5 |
3 |
3 |
3,5 |
2,2 |
3,2 |
4,8 |
5,0 |
Масса, кг |
— |
7775 |
7775 |
9321 |
11940 |
11870 |
1700 |
16700 |
|
|
|
|
|
|
|
|
33 |
2-1 -1 6 4
СО
Рис. 2.5. Насосный агрегат с насосом ряда НМП
jш ш нш ш
Вид А
ш
S'
ii
Рис. 2.6. Насосный агрегат с насосом ряда НПВ
6
Рис. 2.7. Конструкция насосного агрегата с насосом ряда НПВ:
1 и 3 — предвключенные колеса; 2 — рабочее колесо; 4 и 18 — подшипник скольжения; 5 и 12 — напорные секции; 6 — втулочно-пальцевая муфта; 7- сдвоенные радиально-упорные шарикоподшипники; 9 — напорная крышк 10— кольцевые уплотнения ротора; 11 — стакан; 13— вал; 14 и 17— подвод! 15 — переводной канал; 16 — спиральный корпус
36
Внешний вид насосных агрегатов с подпорными насосами представлен на рис. 2.5 и 2.6. На рис. 2.7 представлена конструк ция насосного агрегата с насосом типа НПВ. Преимущества таких насосов заключаются в отсутствии необходимости строить заглуб ленные станции, расположенные на открытых площадках в непо средственной близости к резервуарному парку.
В качестве привода, как правило, применяют асинхронные или синхронные электродвигатели.
Двигатель выбирают с учетом следующих положений:
а) обеспечение электроэнергией для питания электродвигате лей должно быть рассчитано на суммарную мощность до 20000 кВт;
б) соединение вала насоса с валом электродвигателя должно быть простейшим. Мощность электродвигателя для привода насо са определяется по формуле
|
N = (1,05-г 1,15) Q H pg |
(2.6) |
|
Л |
|
где |
г)— полный КПД установки; |
|
1,05 ч-1,15 — коэффициент запаса.
2.1.4.Характеристики магистральных насосов
Впрактике эксплуатации центробежных насосов распростра нение получили три вида характеристик: характеристика насоса; частная кавитационная характеристика; кавитационная характе ристика.
Характеристика насоса — это зависимость основных техни
ческих показателей насоса (напора Н, мощности N и КПД) от пода чи О при постоянной частоте вращения и физических свойствах перекачиваемой жидкости (плотность и вязкость). В каталогах приведены характеристики магистральных насосов по данным за водских испытаний на холодной воде. Запуск в серийное произ водство центробежных насосов производят после промышленных испытаний на нефти в условиях работы насосной станции. На рис. 2.8 приведена характеристика насоса НМ 10000-210.
Из-за особенностей эксплуатации нефтепроводов к характе ристикам насосов предъявляются следующие требования:
37
2-2 -1 6 4
Я, м |
N, кВт |
О, м3/ч
Рис. 2.8. Характеристика магистрального центробежного насоса НМ 10000-210
1)напорная характеристика должна быть монотонно падаю щей, пологой. Монотонность создает устойчивую работу на сеть
влюбом диапазоне подач. При пологой характеристике уменьша ются потери на дросселирование, стабилизируется давление
втрубе, в результате чего уменьшаются динамические нагрузки на трубу;
2)тип насоса следует выбирать таким, чтобы КПД был наи
большим. Насосы типа НМ имеют КПД до 89 %; 3) КПД не должен существенно уменьшаться в возможно бо
лее широком диапазоне подач. Снижение КПД не должно превы шать 2 -г- 3 % в диапазоне подач 0,8 4-1,2.
Частная кавитационная характеристика представляет собой зависимость напора и КПД насоса от кавитационного запаса при постоянных значениях подачи, частоты вращения, физических свойств жидкости.
Кавитационная характеристика представляет собой зависи мость допускаемого кавитационного запаса от подачи насоса при постоянной частоте вращения и свойствах жидкости. Кавитацион ная характеристика является исходной для расчета бескавитационной работы насоса.
38
2.2.ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЕПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ СТАНЦИЙ
2.2.1.Основные сведения о магистральных трубопроводах
К магистральным трубопроводам1относят трубопроводы диа метром более 200 мм и протяженностью свыше 50 км. Магист ральные трубопроводы имеют в своем составе: линейную часть, нефтеперекачивающие станции (НПС), конечные пункты.
Магистральный трубопровод входит в состав одного или не скольких линейных производственных управлений (ЛПУ) или районных управлений магистральных трубопроводов (РУМНП, РУМНПП). Границей эксплуатационных участков между линей ными и районными управлениями служат задвижки. ЛПУ (РУМНП, РУМНПП) как хозрасчетное производственное подраз деление входит в состав предприятия — управления магистраль ных трубопроводов (РУМНП, УМНПП). В настоящий момент та кие управления преобразованы в акционерные общества и компа нии (АО, АК) и входят в состав АК "Транснефть" РФ или в состав АК "Транснефтепродукт" РФ.
ЛПУ (РУМНП, РУМНПП) осуществляют непосредственное управление эксплуатацией одного или нескольких трубопроводов (или их участков) с комплексом всех станционных сооружений. Проект магистрального трубопровода выполняют в соответствии с требованиями, предусмотренными нормативными документами. При проектировании магистрального трубопровода необходимо обеспечить большую его экономичность по сравнению с другими видами транспорта, а также обеспечить надежность работы трубо провода и бесперебойность подачи по нему нефти или нефтепро дуктов. Основные рабочие параметры, определяющие технико экономическую характеристику проектируемого трубопровода, — рабочее давление р, расстояние между перекачивающими станци ями 1СТ пропускная способность Q, диаметр трубопровода D. Эти
1 Здесь и далее под трубопроводом понимают нефтепроводы и нефтепродуктопроводы. В случае необходимости в дальнейшем для пояснения особен ностей проектирования и эксплуатации будут использованы общепринятые сокращения: магистральные нефтепроводы — МНП; магистральные нефтепродуктопроводы — МНПП, разветвленные нефтепродуктопроводы — РНПП или просто нефгепродуктопровод — НПП.
39
параметры задаются в задании на проектирование. Кроме этих па раметров, в задании указывают полные характеристики перекачи ваемых жидкостей и условия эксплуатации трубопроводов (ин формация по климату, геологии, гидрогеологии и т. д.).
Разрабатывая на стадии проектирования основные рабочие параметры трубопровода, необходимо обеспечить несущую спо собность материала труб и максимальную загрузку трубопровода и всех НПС. Задавая годовой объем перекачки, за расчетное время работы трубопровода принимают в среднем 350 сут в году (8400 ч), 15 сут оставляют на профилактический ремонт или не предвиденные остановки трубопровода.
По нормам технологического проектирования все расчеты при проектировании проводятся при минимальной температуре грунта на глубине заложения оси трубопровода.
2.2.2.Классификация НПС
ихарактеристика основных объектов
НПС — это сложный комплекс инженерных сооружений, предназначенных для обеспечения перекачки заданного количе ства нефти или нефтепродуктов. НПС магистральных трубопро водов подразделяют на головные и промежуточные.
Головная НПС располагается вблизи нефтяных сборных про мыслов (МНП) или нефтеперерабатывающих заводов (МНПП) и предназначается для приема нефти или нефтепродуктов и для обеспечения их дальнейшей перекачки по трубопроводу. Все объекты, входящие в состав перекачивающих станций, можно разделить на две группы:
1)объекты основного (технологического) назначения;
2)объекты вспомогательного и подсобно-хозяйственного на значения.
Кпервой группе относят: основную и подпорную насосные станции (насосные цеха); резервуарный парк; сеть технологиче ских трубопроводов с площадками фильтров и камерами задви жек или узлами переключения; узлы учета; камеру пуска-приема очистных устройств, совмещенную с узлами подключения к тру бопроводу; узлы предохранительных и регулирующих устройств.
Ко второй группе относят: понижающую электростанцию
соткрытым и закрытым распределительными устройствами; ком плекс сооружений по водоснабжению станции и жилого поселка
40