Магистральный насосный агрегат реферат
Обновлено: 05.07.2024
Магистральная насосная станция (МНС) является сердцем нефтеперекачивающей станции (НПС).
Магистральная насосная станция (МНС) является сердцем нефтеперекачивающей станции (НПС). Расположенные там центробежные магистральные насосные агрегаты (МНА) являются основным видом оборудования для перекачки нефти по магистральным трубопроводам.
МНА состоит из двух основных частей: привода, создающего вращение вала насоса (как правило, это мощный электродвигатель) и центробежного нагнетателя, содержащего внутри своего корпуса рабочее колесо с профильными лопатками. С помощью этих лопаток нефть или иная жидкость перемещается из области низкого давления (линии всасывания), в область высокого давления (линию нагнетания). Количество (объем) перемещаемой насосом жидкости в единицу времени называется расходом или производительностью. Центробежная сила инерции заставляет нефть двигаться вдоль лопаток колеса от его центральной части к периферии. За счет значительной частоты вращения рабочего колеса эта сила способна преодолевать достаточно большой перепад давления. Для такого принудительного перемещения жидкости необходимы затраты внешней энергии на вращение рабочего колеса, что и делает привод насоса – мощный электродвигатель или газовая турбина. Для более наглядной визуализации процесса, можно представить себе аналогию с вращением грузика на веревке: чем быстрее вращаешь грузик, тем более сложно удерживать веревку в руке.
В практике трубопроводного транспорта нефти существует несколько различных схем компоновки МНА, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки: последовательная, параллельная и последовательно-параллельная. На большинстве российских нефтепроводов МНА соединяют последовательно, так при данной схеме каждый из насосов развивает только часть суммарного давления, но полный расход, необходимые для перекачки. В КТК на большинстве НПС применяется параллельная схема соединения МНА, так при данной схеме каждый из насосов развивает полное давление, но только часть суммарного расхода. Последовательно-параллельная схема соединения МНА практически не применяется на современных нефтепроводах, так как появились высоконапорные модели насосов, которые решают задачу обеспечения высокого давления и работы на режимах с низким расходом.
В нефтепроводном транспорте, одновременно с МНА, используются также подпорные насосные агрегаты (ПНА), которые устанавливают на первых по потоку НПС или на НПС, где осуществляется прием нефти от грузоотправителей или предыдущей НПС в резервуарный парк. Эти агрегаты, как правило, подключаются по параллельной схеме и служат для обеспечения минимального давления на входе МНА, необходимого для исключения закипания нефти под высоким давлением (кавитации) в полости рабочего колеса МНА, что может привести к его повреждению и выходу из строя.
Магистральная насосная оснащается агрегатами типа НМ с двойными торцевыми уплотнениями, циклонной системой смазки и охлаждения уплотнений.
Подключение насосных агрегатов к технологическим трубопроводам осуществляется с помощью трубных компенсаторов.
Подключение трубопроводов вспомогательных систем (маслоснабжения, охлаждения, сбора утечек от торцевых уплотнений, трубопроводы пропарки торцевых уплотнений) к магистральным насосным агрегатам осуществляется через виброгасящие рукава системы ВКС.
Магистральные насосы применяют для перекачки нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам с кинематической вязкостью не более 3 см 2 /с, с механическими примесями не более 0,05 %, с температурой нефти до 90 0 С. Число рабочих центробежных насосов исходя из расчетного рабочего давления, характеристики насосов, характеристики перекачиваемой жидкости, а также режима перекачки.
Все НПС оборудуют однотипными насосами.
На каждой станции предусматривают один (два) резервных насоса, в том числе и при одном рабочем насосе.
В основной насосной размещены четыре магистральных насосов марки НМ 10000-210 (три рабочих, один резервный), с возможностью последовательного и параллельного подключения .
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Рисунок 1. Разрез основного магистрального насоса типа НМ
Основным элементом центробежного насоса является рабочее колесо 5, где осуществляется передача энергии от двигателя к жидкости путем воздействия лопаток вращающего колеса. Корпус насоса 3 имеет спиральный подвод 7 и улиточный отвод 6. Корпус имеет горизонтальный разъем. Рабочее колесо насаживается на вал 2 с помощью шпонки. Важную роль в насосе играют уплотнения: 1) уплотнение рабочего колеса 4 щелевого типа и 2) концевое уплотнение вала торцевого типа 9.
Основными подшипниками являются подшипники скольжения 10; они непрерывно смазываются маслом под станционной системой смазки. Для восприятия осевых усилий устанавливается радиально-упорный подшипник 1. Под номером 13 изображены разделительные втулки.
При помощи труб 12 осуществляется отвод утечек из камер сбора утечек. Насос соединяют с двигателем при помощи зубчатой муфты 11.
Основным насосным оборудованием вновь строящихся и находящихся в эксплуатации нефтепроводов являются центробежные нефтяные магистральные и подпорные насосы. Магистральные насосы предназначены для транспортирования по магистральным трубопроводам нефти и нефтепродуктов температурой до 80° С, кинематической вязкостью не более 3 см 2 /сек, содержащих не более 0,05 об. % механических примесей.
Центробежные магистральные насосы типа НМ изготовляют по ГОСТ 12124-87. Магистральные нефтяные насосы по конструкции делятся на две группы: секционные и спиральные. Насосы с подачей до 1250 м 3 /ч - секционные многоступенчатые; с подачей 1250 м 3 /ч и выше - спиральные одноступенчатые. Подпорные нефтяные насосы, предназначенные для перекачивания нефти от емкостей к магистральным насосам, создают необходимый подпор для обеспечения бескавитационной работы магистральных насосов.
Подпорные насосы работают по параллельной схеме. Насосы - центробежные спиральные горизонтальные, состоят из корпуса, ротора, узлов торцовых уплотнений и подшипниковых опор. Корпус насоса литой; имеет горизонтальный разъем.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
Корпус насоса рассчитан на рабочее давление до 64 кг/см 2 , что обеспечивает возможность последовательного соединения трех одновременно работающих насосов на нефтеперекачивающей станции. Направление вращения ротора - по часовой стрелке, если смотреть со стороны электродвигателя. Привод насоса - от электродвигателя через зубчатую муфту. Насос и электродвигатель устанавливают на отдельных фундаментных рамах.
Для обеспечения взрывобезопасности электродвигатель отделяют от насоса стеной, в которой имеется проем размером 2000x1500 мм для возможности их соединения. Насосы оснащены системой автоматического управления, контроля, защиты и сигнализации.
Для магистральных насосов с подачей от 2500 до 10 000 м 3 /ч допускается применение сменных роторов на подачи 0,5 или 0,7 от номинальной, что обеспечивает более экономичную работу насосов на первых стадиях освоения нефтепроводов (при неполной их загрузке).
В современных условиях нефть и нефтепродукты являются массовыми грузами, в связи, с чем вся система транспорта призвана обеспечивать бесперебойную доставку их на нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы и с заводов или с месторождений до потребителей в минимальные сроки, наиболее дешевым способом, без порчи их в пути и с наименьшими потерями. Поэтому роль трубопроводного транспорта в системе нефтяной и газовой промышленности чрезвычайно велика. Для нефти трубопроводный транспорт является основным видом транспорта в нашей стране.
Оглавление
Файлы: 1 файл
устройство магистральных и подпорных насосов.docx
- загазованность максимум до 40 % нижнего концентрационного предела воспламенения (НКПВ) в помещениях МН и регуляторов давления, на установках подогрева нефти, в помещении маслосистемы и других производственных помещениях, относящихся к классу взрывоопасных зон В-1а; - пожар в помещениях ПН и МН и регуляторов давления, на установках подогрева нефти, в помещении маслосистемы и в помещении электродвигателей (в насосных с разделительной стенкой); - затопление общего укрытия (или помещения) магистральных насосов, помещений маслосистемы, камеры регуляторов давления, канализационной насосной неочищенных стоков; - достижение максимального уровня нефти в сборнике утечек и сброса ударной волны; - минимальное давление в камерах беспромвальной установки.
Магистральные насосные агрегаты должны иметь устройства автоматической защиты, обеспечивающие контроль параметров работы агрегата в соответствии с технической документацией заводов-изготовителей агрегата и РД 153-39ТН-008 и отключение этого агрегата при возникновении неисправности или аварийной ситуации. Для местного контроля давления на входе и выходе магистральных насосов устанавливаются манометры с погрешностью измерения не выше класса 1,0. У последнего по потоку нефти магистрального агрегата манометр устанавливается только на входе. Для насосов вспомогательных систем устанавливаются манометры класса 2,5. Погрешность датчиков (сигнализаторов), используемых для защит МН по давлениям, не должна превышать 1,5 %. Уставка защит по максимальным давлениям не должна превышать более чем на 10 % рабочее давление в магистральном нефтепроводе, принятое при расчете на прочность нефтепровода по СНиП 2.05.06.
Во всех закрытых помещениях с взрывоопасными зонами должны быть предусмотрены сигнализаторы довзрывоопасных концентраций горючих газов и паров (газосигнализаторы). Каждая МН должна иметь автоматические защиты, действующие на отключение всех насосных агрегатов при появлении следующих событий и ситуаций:
- снижение давления на входе НПС ниже минимального значения; - повышение давления в коллекторе МН перед узлом регулирования (или перед узлом подогрева нефти, узлом учета нефти и т.п.) выше максимального значения; - повышение давления на выходе НПС после узла регулирования (другого объекта трубопровода до линейной части) выше максимального значения; - загазованность максимум до 40 % нижнего концентрационного предела воспламенения (НКПВ) в помещениях МН и регуляторов давления, на установках подогрева нефти, в помещении маслосистемы и других производственных помещениях, относящихся к классу взрывоопасных зон В-1а; - пожар в помещениях ПН и МН и регуляторов давления, на установках подогрева нефти, в помещении маслосистемы и в помещении электродвигателей ; - затопление общего укрытия магистральных насосов, помещений маслосистемы, канализационной насосной неочищенных стоков; волны; - минимальное давление в камерах беспромвальной установки.
Магистральные насосные агрегаты должны иметь устройства автоматической защиты, обеспечивающие контроль параметров работы агрегата в соответствии с технической документацией заводов-изготовителей агрегата и РД 153-39ТН-008 и отключение этого агрегата при возникновении неисправности или аварийной ситуации. Для местного контроля давления на входе и выходе магистральных насосов устанавливаются манометры с погрешностью измерения не выше класса 1,0. У последнего по потоку нефти магистрального агрегата манометр устанавливается только на входе. Для насосов вспомогательных систем устанавливаются манометры класса 2,5.
Погрешность датчиков (сигнализаторов), используемых для защит МН по давлениям, не должна превышать 1,5 %.Уставка защит по максимальным давлениям не должна превышать более чем на 10 % рабочее давление в магистральном нефтепроводе, принятое при расчете на прочность нефтепровода по СНиП 2.05.06.Уставка защиты по минимальному давлению на входе НПС должна быть выше 85 % от величины кавитационного запаса насоса. Срабатывание защит по загазованности, пожару, по затоплению и по максимальному уровню нефти в сборнике утечек и сброса ударной волны должно сопровождаться автоматическим отключением магистральных агрегатов, автоматическим закрытием задвижек подключения МН к нефтепроводу на промежуточных НПС. На НПС с емкостью автоматическое отключение магистральных агрегатов сопровождается автоматическим отключением подпорных агрегатов с автоматическим закрытием задвижек между подпорной насосной и резервуарным парком, между МН и ПН и закрытием выходной задвижки НПС. При пожаре дополнительно автоматически отключаются системы вентиляции в защищаемом помещении.
В защищаемых помещениях при пожаре следует предусматривать автоматическое отключение электродвигателей вспомогательных систем и других активных электроприемников (кроме аварийного освещения).
Срабатывание защиты по загазованности должно сопровождаться автоматическим включением всех имеющихся систем вентиляции данного помещения.Срабатывание всех защит, перечисленных в п. 8.2.1.1, должно сопровождаться автоматической световой и звуковой сигнализацией в месте постоянного пребывания дежурного эксплуатационного персонала.
Перед основным насосом чаще всего на производстве ставят подпорный насос. Его назначение - создавать необходимое давление на входе в основной насос. Чтоб обеспечить ему нормальные условия всасывания. Допускаемый кавитационный запас получают на основе снятия кавитационных характеристик и приводят в паспортах или каталогах. Пределы изменения ? для основных насосов от 18 до 80 м, для подпорных насосов от 2- х до 6 м. Такой малый кавитационный запас насосов позволяет им осуществлять нормальное всасывание из резервуарных парков НПС. На входе эти насосы дают давления, больше допускаемого давления основных насосов. Обороты подпорных насосов 1000 или 1500 об/мин.
Агрегаты электронасосные нефтяные подпорные вертикальные типа НПВ (НПВ 150-60, НПВ 300-60, НПВ 600-60) предназначены для перекачивания нефти. Агрегаты электронасосные нефтяные подпорные вертикальные типа НПВ-М (НПВ1250-М, НПВ2500-М, НПВ3600-М, НПВ5000-М) предназначены для перекачивания нефти и нефтепродуктов. Применяются для подачи нефти к магистральным насосам для обеспечения их бескавитационной работы, а также для оснащения баз смешения нефти. Нефтяные магистральные насосы – это оборудование большой мощности, что приводит к значительной экономии энергии при даже незначительном увеличении КПД насоса на 1-2%. Высокие требования к надежности объясняются большими экономическими потерями при простое оборудования. Потребность увеличивать периоды межремонтного обслуживания оборудования, а также срок службы в целом приводит к необходимости по возможности уменьшать нагрузки на элементы конструкции, в том числе и нагрузки гидромеханического характера.
Подпорные насосные агрегаты должны иметь устройства автоматической защиты, обеспечивающие контроль работы агрегатов и их отключение в соответствии с технической документацией заводов-изготовителей агрегатов (насосов и электродвигателей) и РД 153-39ТН-008. ПН при размещении в помещении должна иметь автоматические защиты, действующие на отключение насосных агрегатов по пожару, загазованности и затоплению аналогично МН.
3.1 Насосы нефтяные подпорные
Подпорный горизонтальный насос
Центробежные нефтяные подпорные насосы типа НПВ с производительностью 150-600 куб.м/ч предназначены для подачи нефти (с температурой от -5 до 80 градусов С, кинематической вязкостью не более 0,0003 кв.м/с, содержанием механических примесей по объему не более 0,06% и размером не более 0,5мм) к магистральным насосам и обеспечения их бескавитационной работы. Могут также применяться для оснащения баз смешения нефти, ремонта и достройки перекачивающих станций. Эти насосы - вертикальные, одноступенчатые с предвключенным колесом. Концевое уплотнение ротора - торцового типа. Опорами ротора служат сдвоенный шарикоподшипник и подшипник скольжения. Материалы основных деталей насосов - углеродистые и нержавеющие стали. Подпорный вертикальный насос: Насос с вертикальным расположением оси вращения ротора, предназначенный для обеспечения бескавитационной работы установленного за ним по потоку НМПП или НМПН и других целей. Подпорный горизонтальный насос: Насос с горизонтальным расположением оси вращения ротора, предназначенный для обеспечения бескавитационной работы установленного за ним по потоку НМПП или НМПН и других целей.
Структура условного обозначения насоса должна отражать его принадлежность по выполняемым функциям согласно 4.1, а для подпорных насосов - конструктивный признак в соответствии с 4.3. Магистральные насосы обозначают аббревиатурами НМПП и НМПН1, НМПН2 (1 и 2 - указание на одно- или двухкорпусную конструкцию соответственно), подпорные насосы - НПГ и НПВ.
Подпорный насосы типа НГПН-М предназначен для эксплуатации на нефтяных перекачивающих станциях для обеспечения бескавитационной работы нефтяных магистральных насосов типа НМ. На НПС они соединяются по параллельной схеме. Четыре типа насоса рассчитаны на номинальные подачи 1250, 2500, 3600 и 5000 м³/ч. Также может применяться как магистральный насос. Агрегаты эксплуатируются во взрывоопасных зонах класса 2(В-1г) для транспортировки нефти и нефтепродуктов (с температурой от -10 до +50 °С), пары которой образуют с воздухом взрывоопасные смеси категории IIА, группы Т3 (ГОСТ Р 51330.9-99, ПУЭ, Издание 6).
Материальное и конструктивное исполнение насосов НГПН-М позволяет эксплуатировать их при температуре окружающего воздуха от -45 до + 45°С. Агрегаты могут изготавливаться в как в обычном, так и в сейсмостойком исполнении (для районов с сейсмичностью свыше 6 до 9 баллов по шкале МКК-64).
Подпорный насос содержит корпус , в котором на валу установлено рабочее колесо , имеющее верхнюю поверхность и нижнюю поверхность , между которыми расположены лопатки. Между корпусом насоса и верхней поверхностью рабочего колеса расположено уплотнительное кольцо , а между корпусом насоса и нижней поверхностью рабочего колеса расположено уплотнительное кольцо . Уплотнительное кольцо выполнено с кольцевым буртом . В верхней поверхности рабочего колеса выполнена проточка , которая гидравлически связана с областью высокого давления . Кольцевой бурт уплотнительного кольца , перекрывая с зазором проточку , отделяет часть верхней поверхности рабочего колеса от области высокого давления. Между уплотнительным кольцом и частью верхней поверхности рабочего колеса образуется камера низкого давления. Зазор между проточкой и кольцевым буртом предусмотрен для прохождения рабочей жидкости из области высокого давления в камеру низкого давления и обеспечивает снижение гидравлических перетоков между рабочим колесом и уплотнительным кольцом . На напорном фланце стакана установлена крышка с горизонтальным напорным патрубком. К верхнему фланцу крышки крепится фонарь для монтажа электродвигателя. Проточная часть насоса имеет двухзавитковый спиральный отвод. На роторе насоса, помимо рабочего колеса, устанавливаются предвключенные колеса.
Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!
экономичность оборудования станции, определяется целым рядом факторов, в том числе условиями его эксплуатации и способностью адаптироваться к изменяющимся условиям работы. К числу факторов, наиболее неблагоприятно сказывающихся на надежность, относится повышенная вибрация со стороны технологических трубопроводов. На долю отказов оборудования по причине повышенной вибрации приходится до 45% всех отказов. Повышенная вибрация сказывается на техническом состоянии торцевых уплотнений и подшипников. Об этом свидетельствуют известные данные по результатам обследования 32 площадок насосных станций магистральных нефтепроводов с 108 насосами типа НМ 10000-210.
Одним из решением данной проблемы является внедрение в схему насосной станции перекачки нефти, гибких элементов, с жесткостью меньшей чем у трубопровода, сильфонных универсальных линзовых компенсаторов, которые будут препятствовать распространению вибраций технологического трубопровода, возникающих не только от гидродинамической природы но и от вибрации других центробежных насосов включенных в схему насосной станции.
В связи с актуальностью проблемы была выбрана тема выпускной работы "Насосная станция магистрального нефтепровода", в рамках которой предложен вариант уменьшения нагрузок на насосный агрегат со стороны технологических трубопроводов станции магистрального нефтепровода.
1. Анализ существующих конструкций 1.1 Описание нефтеперекачивающей станции
Основным элементом магистрального нефтепровода, выполняющим функции передачи энергии потоку нефти для его перемещения к конечному пункту трубопровода, является нефтеперекачивающая станция (НПС).
НПС является структурным подразделением магистрального нефтепровода и представляет комплекс сооружений, установок и оборудования, предназначенных для обеспечения транспорта нефти по трубопроводу.
НПС подразделяются на головные и промежуточные.
Головная НПС - начальная на магистральном нефтепроводе нефтеперекачивающая станция с резервуарным парком, осуществляющая операции по приему нефти с нефтепромысловых предприятий для дальнейшей транспортировки по магистральному нефтепроводу.
Промежуточная НПС - нефтеперекачивающая станция, осуществляющая повышение давления перекачиваемой жидкости в магистральном нефтепроводе. Промежуточная НПС может иметь резервуарный парк.
В состав НПС входят: насосные с магистральными и подпорными насосными агрегатами, резервуарные парки, системы водоснабжения, теплоснабжения, канализации, пожаротушения, электроснабжения, автоматики, телемеханики, связи, технологические трубопроводы, печи подогрева нефти, узлы учета, производственно бытовые здания, сооружения и другие объекты.
Насосная - сооружение НПС, в котором устанавливается основное и вспомогательное оборудование.
Все насосные различаются между собой исполнением насосной и исполнением магистрального насоса.
По исполнению насосной:
По исполнению насоса:
1. По числу рабочих колес: одноступенчатые (с одним рабочим колесом); многоступенчатые (с несколькими рабочими колесами). В многоступенчатых насосах жидкость подается через всасывающий
Читайте также: