Магистральные насосы

Магистральными насосами оборудуются МНС ГНПС и ПНПС. Данные насосы предназначены для непосредственного транспорта нефти. Подпорные насосы используются только на ГНПС (на их подпорных станциях) и играют вспомогательную роль. Они служат для отбора нефти/нефтепродуктов из резервуарного парка и подачи ее на вход магистральным насосам с требуемым давлением (подпором), предотвращающим кавитацию в магистральных насосных агрегатах.

Широкое распространение в качестве магистральных насосов получили насосы НМ, которые выпускаются на подачу от 125 до 10000 м3/ч.

Данные насосы имеют две конструктивные разновидности.

Насосы на подачу от 125 до 710 м³/ч секционные, трёхступенчатые. Корпус их состоит из входной и напорной крышек, к которым крепятся узлы уплотнений торцевого типа и подшипниковые узлы. Заодно с крышками отлиты опорные лапы насоса, входной и напорный патрубки. Между крышками корпуса располагаются три секции с направляющими аппаратами. В каждой секции находится центробежное рабочее колесо. Крышки и находящиеся между ними секции стянуты шпильками, проходящими вдоль вала насоса.

Ротор насоса включает вал, насаженные на него три центробежных колеса и одно предвключенное литое колесо типа шнек. Опорами ротора служат подшипники скольжения с кольцевой смазкой. Охлаждение масла осуществляется с помощью змеевиков, размещенных в корпусах подшипниковых узлов. Через змеевики циркулирует вода или перекачиваемая нефть.

Ротор имеет гидравлическую разгрузку от осевых сил, осуществляемую с помощью разгрузочного диска. Остаточные осевые силы воспринимаются радиально-упорным шарикоподшипником.

Конструкция рассматриваемых насосов рассчитана на давление 9,9 МПа. Поэтому они допускают последовательное соединение на более двух насосов на подачу от 125 до 360 м³/ч и не более трех насосов на подачу 500 и 710 м³/ч.

Насосы НМ производительностью от 1250 м³/ч до 10000 м³/ч спиральные одноступенчатые.

Агрегаты нефтяные магистральные типа "НМ" на подачи 1250...12500 м³/ч предназначены для транспортирования по магистральным трубопроводам нефти/нефтепродуктов с температурой от минус 5˚С до 80°С, кинетической вязкостью не более 3 см³/с, с содержанием механических примесей по объему не более 0,05% и размером не более 0,2 мм. Электронасосный агрегат предназначен также для транспортирования нефтепродуктов сходных с указанной выше нефтью по температуре, кинетической вязкостью, химической активностью и механическим примесям.

Рисунок 7 – Насос НМ 10000-210 Общий вид и технические характеристики

Насосы изготовлены по первой группе надежности ГОСТ 6134-71 в климатическом исполнении ХЛ, категории размещения 4 ГОСТ 15150-69.

Конструкция насоса НМ показана на рисунке ниже.

Базовой деталью насоса является корпус с горизонтальной плоскостью разъема и лапами, расположенными в нижней части насоса. Нижняя и верхняя части корпуса соединяются шпильками с колпачковыми гайками. Разъем уплотняется прокладкой толщиной 1 мм, и по контуру закрывается щитком.

Входной и выходной патрубки расположены в нижней части корпуса, что позволяет, вскрыв крышку производить замену всех выемных узлов насоса.

Ротор насоса состоит из вала с насаженными на него рабочим колесом, распорными и импеллерными втулками, а также крепежными деталями.

Опорами ротора служат подшипники скольжения, вкладыши которых залиты баббитом марки Б-83. Смазка подшипников принудительная от маслосистемы. Количество масла, подводимое к подшипникам, регулируется с помощью дроссельных шайб, установленных па подводе масла к подшипникам.

Осевое усилие в насосе компенсируется рабочим колесом двухстороннего входа. Остаточные неуравновешенные силы воспринимают два радиально-упорных шарикоподшипника.

Уплотнения выхода вала из корпуса механические, торцовые. Охлаждение торцовых уплотнений осуществляется за счет прокачки жидкости импеллерными втулками через камеру торцового уплотнения.

Для уменьшения перетока жидкости из области высокого давления в область низкого, в насосе установлено щелевое уплотнение.

Муфта у насосного агрегата зубчатая или пластинчатая. Предпочтение отдается пластинчатой муфте.

Рисунок 8 – Конструкция насоса НМ 10000-210

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

Перекачиваемая жидкость через входной патрубок по полуспиральному подводу поступает в рабочее колесо, состоящее из двух половин. В рабочем колесе происходит преобразование энергии привода в энергию потока.

Из рабочего колеса перекачиваемая жидкость поступает в спиральный отвод, в котором происходит преобразование энергии потока перекачиваемой жидкости в энергию давления и отвод жидкости из насоса в отводящий трубопровод.

Насос - центробежный, горизонтальный одноступенчатый, спирального типа, с рабочим колесом двухстороннего входа, подшипниками скольжения с принудительной смазкой.

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

Нижняя и верхняя части корпуса соединяются шпильками с колпачковыми гайками. Горизонтальный разъем корпуса уплотняется прокладкой и по контуру закрывается щитками

Входной и напорный патрубки расположены в нижней части корпуса и направлены в противоположные стороны.

Ротор насоса состоит из вала посаженным на него рабочим колесом, защитными втулками, дистанционными кольцами и крепежными деталями. Правильная установка ротора в корпус в осевом направлении достигается подгонкой толщины дистанционного кольца. Направление вращения ротора - по часовой стрелке, если смотреть со стороны привода.

Опорами ротора служат подшипники скольжения.

Центровка ротора насоса в корпусе производится перемещением корпусов подшипников с помощью регулировочных винтов, после чего корпуса подшипников штифтуются. При перезаливке или замене вкладышей следует центровку ротора произвести заново.

Смазка подшипников принудительная.

Количество масла, подводимое к подшипникам, регулируется с помощью дроссельных шайб, устанавливаемых на подводе масла к подшипникам. В случае аварийного отключения электроэнергии для подачи масла к шейкам вала предусмотрены смазочные кольца.

Осевое усилие ротора воспринимают два радиально-упорных шарикоподшипника.

Концевые уплотнения ротора механические, торцовые, гидравлически разгруженные.

Конструкция торцового уплотнения допускает разборку и сборку насоса без демонтажа крышки насоса и корпусов подшипников. Герметизация торцовых уплотнений обеспечивается за счет плотного прилегания неподвижного кольца к вращающемуся кольцу за счет гидростатического давления жидкости.

Двигатель.

В качестве привода насоса, по требованию заказчика, могут быть применены двигатели:

- синхронные в обычном исполнении типа СТД-2

- синхронные во взрывающем исполнении типа СТДП-2

- асинхронные во взрывозащитном исполнении типа АТД-2.

Соединение концов валов насоса и двигателя производится при помощи зубчатой муфты.

При применении в качестве привода двигателя в обычном исполнении насос и двигатель устанавливаются в изолированных друг от друга помещениях.

Изолирование помещений осуществляется 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 - 0,2 кПа.

Маслоустановка комплектуется одна на четыре электронасосных агрегата и предназначена для обеспечения смазкой подшипников насоса и двигателя.

В зависимости от комплектации насосов двигателями с замкнутым или разомкнутым циклом вентиляции по согласованию завода-изготовителя с заказчиком может поставляться маслоустановка с водяным или воздушным охлаждением.

Корпус насосов этого типа имеет улиткообразную форму с разъёмом в горизонтальной плоскости по оси ротора. Ротор состоит из вала и центробежного колеса двухстороннего входа, обеспечивающего ротору, благодаря своей конструкции, гидравлическую разгрузку от осевых сил. Опорами ротора служат подшипники – скольжения с принудительной смазкой (под давлением). Неуравновешенные остаточные осевые силы воспринимает радиально-упорный сдвоенный шарикоподшипник.

В подобных насосах используются торцевые уплотнения, которые монтируются в корпусе в месте выхода из него вала.

Конструкция спиральных насосов типа НМ рассчитана на давление 7,4 МПа, что допускает последовательное соединение не более трёх насосов данного вида.

Для повышения экономичности нефтепроводного транспорта при изменении производительности перекачки у спиральных насосов предусмотрено применение сменных роторов с рабочими колёсами на подачу 0,5 и 0,7 от номинальной (насос на подачу 1250 м³/ч имеет один сменный ротор на 0,7 номинальной подачи, а насос на подачу 10000 м³/ч – дополнительный ротор на подачу 1,25 от номинальной).

Полная маркировка насосов типа НМ содержит группу буквенных обозначений, например: НМ 7000 – 210, где НМ обозначает нефтяной магистральный, 7000 – подачу в м³/ч, 210 – напор в метрах столба перекачиваемой жидкости.

Подпорные насосы

Насосы подпорные вертикальные предназначены для подачи нефти к магистральным насосам для обеспечения их бескавитационной работы, а также технологических перекачек в резервуарных парках, наливных пунктах и перевалочных базах.

Они выпускаются четырёх типоразмеров: НПВ 1250-60, НПВ 2500-80, НПВ 3600-90, НПВ 5000-120. Цифры в маркировке указывают на производительность (м³/ч) и напор насоса (м).

Насосы НПB предназначены для транспортирования нефти по трубопроводу с температурой oт минус 5° до плюс 80°С и применяются как подпорные насосы для магистральных. Насос центробежный, вертикальный, одноступенчатый с осевым подводом жидкости.

Рисунок 9 – Подпорный вертикальный насос типа НПВ 1 - электродвигатель; 2 - крышка напорная; 3 - стакан; 4 - корпус насоса; 5 - выходной патрубок; 6 - площадка обслуживания

Рисунок 10 – Конструкция подпорного вертикального насоса типа НПВ 5000-120

Роторная часть включает в себя вал с насаженным на него рабочим колесом двухстороннего входа. Для повышения всасывающей способности и создания подпора основному рабочему колесу, на вал установлены предвключенные колеса.

Статорная часть включает в себя два осевых подвода, отводы, переводные каналы, две напорные секции, напорную крышку и фонарь для установки электродвигателя.

Уплотнение выхода вала из корпуса - насоса торцовое, которое охлаждается перекачиваемой жидкостью.

Осевые силы в насосе уравновешиваются рабочим колесом двухстороннего входа. Остаточные неуравновешенные силы, а также массу ротора воспринимают сдвоенные радиально упорные подшипники.

Радиальные силы в насосе воспринимают подшипники скольжения концевой (на нижнем конце вала) и промежуточный, которые смазываются перекачиваемой жидкостью.

Для уменьшения перетока жидкости с области высокого давления в область низкого в насосе установлено щелевое уплотнение.

Весь насос монтируется в стакан, в который самотеком поступает нефть из резервуаров. Муфта в насосном агрегате используется втулочно-пальцевая, зубчатая или пластинчатая.

Насос относится к классу одноступенчатых центробежных насосов с осевым подводом жидкости. Рабочее колесо с двухсторонним входом, что позволяет уравновесить гидравлическое усилие ротора насоса.

Для повышения всасывающей способности рабочего колеса используются предвключенные колеса.

Нефть поступает в насос через входной патрубок, где разделяется на два потока, и через два осевых подвода попадает на входные кромки предвключенных колес, которые предназначены для повышения всасывающей способности насоса, и значительно увеличивают его антикавитационные качества.

Увлекаемая лопастями рабочего колеса за счет центробежной силы, нефть отбрасывается к периферии и по двум симметрично расположенным отводам, через переводные каналы и напорные секции, направляется в напорный патрубок крышки насоса.

Динамическое воздействие лопастей на поток, приводит к тому, что давление в напорном патрубке будет больше, чем давление во входном патрубке, следовательно, напор будет прямо пропорционально зависеть от частоты вращения рабочего колеса.

Помимо насосов НПВ на ГНПС достаточно широко ещё используются подпорные насосы типа НМП (нефтяные магистральные подпорные). Эти насосы горизонтальные, наземной установки. Ротор их аналогичен ротору насоса НПВ, уплотнения торцевые, подшипники качения с кольцевой смазкой. Корпус спиральный с разъёмом в горизонтальной плоскости – подобен корпусу насосов НМ. Маркировка насосов НМП аналогична маркировке насосов НМ.

Насосы НМП предназначены для транспортирования нефти по трубопроводу с температурой от минус 5° до плюс 80°С и применяются как подпорные насосы для магистральных. Насос центробежный, одноступенчатый, с рабочим колесом двухстороннего входа и двухзавитковым спиральным отводом.

Условное обозначение насоса, например, НМП 3600-78, где:

Н – нефтяной;

М – магистральный;

П – подпорный;

3600 - подача, м3/ч;

78 - напор, м

Корпус насоса литой, чугунный с горизонтальной плоскостью разъема. Верхняя и нижняя части корпуса соединяются шпильками и колпачковыми гайками. Разъем уплотняется прокладкой толщиной 1 мм.

Рисунок 11 – Насос типа НМП

1 – подшипниковый узел; 2 – торцовое уплотнение; 3 – корпус; 4 – предвключенное колесо; 5 – рабочее колесо; 6 – вал; 7 - полумуфта

Ротор насоса представляет собой узел, состоящий из вала, рабочего колеса двухстороннего входа, предвключенных колес, втулок и крепежных деталей.

Опорами ротора служат подшипники качения, смазка которых осуществляется разбрызгиванием с помощью кольца, свободно посаженного на вал.

Уплотнение выхода вала из корпуса насоса механическое, торцовое, которое охлаждается перекачиваемой жидкостью. Конструкция торцового уплотнения допускает разборку и сборку его без демонтажа крышки насоса.

Для уменьшения перетока жидкости из области высокого давления в область низкого в насосе установлены щелевые уплотнения.

Соединение насоса с электродвигателем осуществляется с помощью зубчатой муфты. Муфта закрыта предохранительным кожухом.

Одноступенчатые насосные установки могут быть оборудованы насосами консольного типа — типа К с приводом от электродвигателя через соединительную муфту, предназначенными для подачи чистой воды и других малоагрессивных жидкостей. Насос типа К состоит из корпуса, крышки корпуса, рабочего колеса, узла уплотнения вала и опорной стойки. Крышка корпуса отлита за одно целое со всасывающим патрубком насоса. Рабочее колесо закрытого типа закреплено на валу насоса с помощью шпонки и гайки. У насосов мощностью до 10 кВт рабочие колеса неразгруженные, а у насосов мощностью 10 кВт и выше разгруженные от осевых усилий. Разгрузка осуществляется через разгрузочные отверстия в заднем диске рабочего колеса и уплотнительный поясок на рабочем колесе со стороны узла уплотнения. Благодаря разгрузке снижается давление перед узлом уплотнения вала насоса.

Для увеличения ресурса работы насоса корпус (только у насосов мощностью 10 кВт и выше) и сменные корпуса (у всех насосов) защищены сменными уплотняющими кольцами. Небольшой зазор (0,3— 0,5 мм) между уплотняющим кольцом и уплотнительным пояском рабочего колеса препятствует перетоку перекачиваемой насосом жидкости из области высокого давления в область низкого давления, благодаря чему обеспечивается высокий КПД насоса. Для уплотнения вала насоса применяют мягкий набивной сальник. Для повышения ресурса работы насоса и предотвращения износа вала в зоне узла уплотнения на вал надета сменная защитная втулка. Набивка сальника поджимается крышкой сальника. Опорная стойка представляет собой опорный кронштейн, в котором в шарикоподшипниках установлен вал насоса. Шарикоподшипники закрыты крышками. Смазка шарикоподшипников консистентная.

Агрегаты электронасосные центробежные марок 12НА-22х6, 12НА-9х4артезианского типа, многоступенчатые, с деталями проточной части насоса из чугуна, изготовленные с торцовым уплотнением вала, предназначены для откачки из заглубленных резервуаров нефтепродуктов плотностью не более 970 кг/м³, имеющих твердые включения размером 0,2 мм, объемная концентрация которых не превышает более 0,2 %.

Температура перекачиваемых нефтепродуктов -15…+80°С, вязкостью не более 4•10-4 м²/ с.

Агрегаты изготовлены в климатическом исполнении У, категории размещения при эксплуатации 2 по ГОСТ 15150-09 и предназначены для работы как в закрытых помещениях, так и вне помещений под навесом при температуре окружающего воздуха от минус 40 до плюс 35°С.

Агрегаты выполнены в общепромышленном взрывобезопасном исполнении и применяются для перекачивания нефтепродуктов на взрывоопасных и пожароопасных производствах и установках.

Агрегаты укомплектованы двигателями в соответствии и должны устанавливаться и эксплуатироваться в помещениях и установках соответствующего класса в соответствии с действующими ПУЭ (Правила устройства электроустановок).

В условном обозначении агрегата цифры и буквы означают:

Например: 12НА-22хб-У2 ТУ26-ОП-1161-78, где 12 - минимально допустимый внутренний диаметр обсадной колонны в мм, уменьшенный в 25 раз и округленный до целого числа;

Н — нефтяной;

А — артезианский;

22 — коэффициент быстроходности, уменьшенный в 10 раз и округленный до целого числа;

6— количество ступеней (колес);

У — климатическое исполнение;

2 — категория размещения;

ТУ 26-06-1164-78 — технические условия их поставки.

Каждый агрегат состоит из следующих основных частей; насоса, напорной колонки, стойки опорной, двигателя.

Направление вращения ротора — против часовой стрелки, если смотреть со стороны двигателя.

Насос центробежный вертикальный, четырехступенчатый 12НА-9х4, шестиступенчатый — 12НА-22х6 состоит из следующих основных деталей:

а) приемного патрубка;

б) рабочих колес одностороннего входа;

в) вертикального вала;

г) корпусов (направляющих аппаратов).

В приемном патрубке, корпусах установлены бронзовые втулки, которые служат подшипниками скольжения.

Рабочие колеса устанавливаются на вертикальном валу на разрезных конических втулках.

Соединение корпусов между собой осуществляется шпильками.

Приемный патрубок обеспечивает осевой подвод жидкости в рабочее колесо.

Проточная часть приемного патрубка имеет форму сужающегося конуса. Такая конструкция позволяет сообщать жидкости на выходе из приемного патрубка скорость, с которой она поступает на колесо первой ступени.

Каждая ступень насоса состоит из рабочего колеса и корпуса. Жидкость из рабочего колеса поступает в направляющий аппарат (корпус, который служит для раскручивания потока жидкости и обеспечения осевого входа жидкости (без закрутки) в рабочее колесо следующей ступени. Из верхней последней ступени насоса жидкость поступает в напорную колонку, которая представляет собой трубопровод, состоящий из нескольких фланцевых трубных секций, с проходящим внутри составным валом из участков равной длины.

Глубина погружения насоса в емкость (резервуар) различна, указана на монтажном чертеже и должна оговариваться заказчиком при заказе агрегата.

Изменение глубины погружения насоса достигается изменением количества трубных секций, валов напорной колонки.

Соединение валов осуществляется с помощью резьбовых муфт.

Соединение трубных секций производится с помощью болтов с гайками.

В стыках трубных секций установлены крестовины, которые служат опорами для валов. В крестовинах размещаются бронзовые втулки, которые служат подшипниками скольжения.

Смазка подшипников скольжения производится перекачиваемым продуктом. Для улучшения смазки в подшипниках скольжения предусмотрены канавки.

Насос и напорная колонка располагаются внутри резервуара (емкости).

Напорная колонка (трубопровод) соединяет насос с опорной стойкой располагаемой на верху на фланце емкости.

Вал напорной колонки, состоящий из нескольких промежуточных валов, соединяет вал опорной стойки с валом насоса.

Уплотнение вала в месте выхода его из напорного колена опорной стойки осуществлено с помощью торцового уплотнения.

Жидкость из напорной колонки отводится напорным коленом опорной стойки в напорный трубопровод технологической линии.

Ротор агрегата состоит из следующих основных сборочных единиц:

- ротора насоса, включающего вал, колеса;

- промежуточных валов;

- вала опорной стойки с полумуфтой-храповиком.

Осевые усилия, действующие на ротор, воспринимаются радиально-упорными шарикоподшипниками. Смазка шарикоподшипников — жидкостная. Заполнение масляной ванны корпуса подшипника свежим маслом производится через отверстие в корпусе подшипника. Слив остатков отработанного масла производится через отверстие в нижней части корпуса подшипника. Уровень масла контролируется через маслоуказатель корпуса подшипника.

В опорной стойке устанавливается корпус подшипника, где размещается радиально-упорные шарикоподшипники.

Муфта-храповик служит для передачи вращения от вала двигателя к валу ротора и представляет собой контрреверс с храповым механизмом, предохраняющим вал ротора от развинчивания в резьбовых муфтах при случайном пуске двигателя в обратном направлении вращения.

Таблица 1 - Периодичность ТОР магистральных и подпорных насосов

Таблица 2 - Периодичность ТОР насосов вспомогательных, систем пожаротушения и откачки утечек

Резервуары