Насосные агрегаты нефтеперекачивающих станций
Введение
На современном этапе
развития экономики трубопроводный
транспорт, являясь важнейшей составной
частью транспортной системы России,
играет значительную роль в обеспечении
народного хозяйства топливно-
- проведение 100% -го диагностирования и прогнозирования общего технического состояния насосных агрегатов нефтеперекачивающих станций;
- формирование и реализация планов капитального ремонта насосных агрегатов на основе результатов эксплуатационных парамметров насосных агрегатов нефтеперекачивающих станций магистральных нефтепроводов.
1. Описание перекачивающей станции.
1.1 Общая характеристика
нефтеперекачивающей станции «
Промежуточная
НПС «Терновка» обеспечена диспетчерской связью, районной телефонной связью, ВЧ-связью по ЛЭП-110 кВ, радиосвязью с начальником НПС и начальником местного узла связи.
1.2 Состав сооружений НПС «Терновка»
Нефтеперекачивающая станция
В состав технологических трубопроводов входят внутриплощадочные нефтепроводы, соединительные детали трубопроводов, запорная, регулирующая и предохранительная арматура, фильтры-грязеуловители.
Технологическая схема трубопроводов обеспечивает предотвращение смешения, загрязнения, обводнения и потерь нефти. Диаметры технологических трубопроводов обеспечивает максимальную производительность перекачки нефти. Во избежание гидравлического удара и аварии на трубопроводах вся запорная арматура открывается и закрывается плавно. Все оборудование помещено в местах, удобных и легкодоступных для управления и обслуживания.
Фильтры-грязеуловители
предназначены для очистки
Устройство сглаживания волн давления АРКРОН-1000 предназначено для сглаживания волн давления и предотвращения гидравлического удара. Излишки нефти при этом сбрасываются в емкость сброса ударной волны объемом 200 м3.
Регуляторы давления
предназначены для
Блок наружных насосов 12НА-9´4 предназначен для откачки нефти из емкости сбора утечек объемом 28 м3 в емкости сброса ударной волны или во всасывающий трубопровод насосов ЦНС-60-330. Расположен блок погружных насосов на открытой площадке.
Блок насосов ЦНС-60-330 предназначен для закачки нефти из емкостей сброса ударной волны или емкости сбора утечек во всасывающий трубопровод основных насосов. Расположен блок насосов ЦНС-60-330 в помещении насосного зала общего укрытия магистральных насосных агрегатов.
Магистральные насосные
агрегаты предназначены для
НПС «Терновка» – блочного типа. Поэтому оборудование установлено внутри блок-боксов, каждый из которых имеет по два выхода. Магистральные насосные агрегаты расположены в общем укрытии насосных агрегатов.
2. Основное и вспомогательное оборудование НПС. Правила эксплуатации.
2.1. Характеристика основного
и вспомогательного
К основному оборудованию
В качестве основных насосов используются центробежные насосы, которые отвечают следующим требованиям:
- большие подачи при сравнительно высоких напорах;
- долговременность и надежность непрерывной работы;
- простота конструкции и технического обслуживания;
- компактность;
- экономичность.
На НПС «Терновка» в качестве основных насосов установлены четыре насоса НМ-10000-210. Насосы серии НМ-10000-210 – горизонтальные, одноступенчатые спирального типа с двухсторонним подводом жидкости к рабочему колесу.
В качестве привода для насосов НМ 10000-210 применяются синхронные электродвигатели СТД 8000 и СТД 6300 напряжением 10 кВ с частотой вращения 3000 об/мин.
Вспомогательные системы более подробно описаны далее. Основные технические характеристики насосов вспомогательных систем приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Технические характеристики насосов
Наименование |
Назначение |
Подача Q, м3/ч |
Напор Н, м |
КПД, % |
Частота вращения, n, об/мин |
Система маслоснабжения | |||||
РЗ-30 и |
Циркуляция масла в системе |
18 |
36 |
– |
1440 |
РЗ-4,5 а |
Откачка отработанного и закачка чистого масла |
3,3 |
33 |
– |
1440 |
Система откачки утечек | |||||
12 НА-9´4 |
Откачка из емкости сбора утечек |
70 |
2880 | ||
ЦНС-60-330 |
Откачка из емкостей сброса ударной волны и закачка в технологический трубопровод |
60 |
330 |
70 |
2880 |
Система водоснабжения | |||||
ЭЦВ 6-6,3-85 |
Подача воды из артезианской скважины |
6,3 |
85 |
65 |
2880 |
Система отопления | |||||
К 90/55 |
Циркуляция воды в системе |
90 |
55 |
70 |
2880 |
К 20/30 |
Подпитка |
20 |
30 |
75 |
2880 |
Основные технические характеристики вентиляторов систем вентиляции общего укрытия магистральных насосных агрегатов и блок-боксов регуляторов давления и гашения ударной волны приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 – Технические характеристики вентиляторов
Наименование |
Назначение |
Подача Q, тыс. м3/ч |
Давление, Р, Па |
КПДmax, % |
Мощность, N, кВт |
Частота, об/мин |
В-Ц4-70-8 |
Приточно-вытяжная вентиляция насосного зала, подпорная вентиляция электрозала |
|||||
В-Ц4-70-3,2 |
Подпорная вентиляция системы беспромвала |
2,7 |
1160 |
80 |
2,2 |
2850 |
В-Ц4-70-3,2 |
Вытяжная вентиляция блок-боксов регуляторов давления и гашения ударной волны |
1,5 |
320 |
75,5 |
0,37 |
1380 |
В-06-300-4 |
Охлаждение масла в системе маслоснабжения |
2,5 |
74 |
66 |
0,12 |
1374 |
2.2. Насосный зал
Общее укрытие магистральных насосных агрегатов НПС «Терновка» предназначена для размещения основного технологического оборудования и создания надлежащих условий для его нормальной работы при длительной эксплуатации перекачивающей станции.
Укрытие разделяется воздухонепроницаемой огнестойкой стеной на два отдельных помещения со своими входами и выходами.
В первом помещении, по пожаро и взрывоопасности относящемуся к классу В-1А категории и группе смеси IIТА-3 , установлены четыре основных насоса типа НМ 10000х210 с ротором на производительность 10000 м3/час., блок откачки утечек и кран мостовой ручной во взрывобезопасном исполнении по ширине проема первого помещения общего укрытия грузоподъемностью 12т.
Во втором помещении с нормальной средой для привода насосов установлены синхронные электродвигатели нормального исполнения типа СТД-8000-2 с тиристорным возбудительным устройством, со встроенными водяными воздухоохладителями и замкнутым циклом вентиляции воздуха, блок централизованной маслосистемы с аккумулирующим баком и кран мостовой ручной в нормальном исполнении по ширине второго помещения общего укрытия грузоподъемностью 25т.
Насосные агрегаты обвязаны трубопрроводами-отводами изогнутой формы, которые соединяют их приемные и напорные патрубки через общий коллектор наружной установки. Трубопроводы отводы уложены в земле и присоединены к насосам сваркой.
Арматура, фитинги, обвязочные трубопроводы и коллектор магистральных насосных агрегатов, начиная от блока фильтров-грязеуловителей и до блока-бокса регуляторов давления включительно, а также насосные агрегаты выбраны на давление РУ=75ат.(7,5 МПа).
В общем укрытии проложены трубопроводные коммуникации вспомогательных систем, а также сооружены площадки для обслуживания оборудования с соответствующими ограждениями и лестницами. При проходе трубопроводов через разделительную стенку использованы специальные герметизирующие сальники.
Магистральные насосные агрегаты и электродвигатели соединены собой бес промежуточного вала и установлены на общем фундаменте с металлическими опорными рамами. Блок откачки утечек и блок очистки и охлаждения масла размещены на специальных металлических рамах на соответствующих отметках пола.
Трубопроводные коммуникации проложены в земле на опорах. Для обеспечения обслуживания трубопроводных коммуникаций вспомогательных систем во время эксплуатации в местах прокладки трубопроводов предусмотрены съемные плиты покрытия. Все трубопроводные коммуникации гидравлически испытаны на давление 1,25 РРАБ.
Компоновка оборудования
, соотношение отметок и
- самотечного отведения утечек от торцовых уплотнений из картера основных насосов в сборник утечек по замкнутой схеме;
- подачи под напором нефти погружными насосами из сборников утечек и нефтесодержащих стоков в сборник нефти ударной волны;
- откачки утечек насосами блока откачки утечек из сборника нефти ударной волны во всасывающий трубопровод магистральных насосов;
- подачи заданного количества масла к подшипникам насосных агрегатов (насосов и электродвигателей) и самотечного отведения его от подшипников в баки централизованной маслосистемы;
- подачи воды для охлаждения циркулирующего внутри электродвигателей воздуха;
- подачи воды для охлаждения масла централизованной маслосистемы в маслоохладителей;
- создание упругой пневмозавесы в отверстии герметизирующей фрамуги при беспромвальном соединении насосов и электродвигателей;
- недопущение образования неучтенных температурных деформаций и усилий в трубопроводных узлах для обеспечения требований по уменьшению возникающих дополнительных напряжений на патрубках насосов до практически возможных пределов (20-40% )от напряжений в поперечном сечении патрубка насосов от внутреннего давления РУ = 75ат. (7,5 МПа).
2.3. Назначение насосного агрегата НМ 10000-210
Насосная станция - наиболее сложное
и ответственное звено
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
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 |
- Устройство и принцип работы насосного агрегата НМ 10000 –210
Принцип действия насоса
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
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
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
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
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
После присоединения к насосу вспомогательных трубопроводов разгрузки, слива утечек ,подвода и отвода масла проверяют центровку агрегата
Если электродвигатель
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 .

- Насосные станции
- Насосные установки
- Насосные установки
- Насос простого действия
- Насос трёхпоршневой односто-роннего действия на глубину бурения 3500 м
- Насосы
- Насосы, вентиляторы и компрессоры
- Насосная станция
- Насосная станция II подъема с регулирующей емкостью
- Насосная станция второго подъема
- Насосная станция второго подъёма
- Насосная станция первого подъема
- Насосная станция холодного водоснабжения
- Насосная установка