ответы рту. Учебносправочное издание
 Скачать 4.65 Mb.
|
|
2.7 Работа центробежных насосов на трубопровод Насосы насосной станции и трубопровод составляют единую гидродинамическую систему. Режим работы такой системы определяется её рабочей точкой. Рабочей точкой системы, состоящей из нескольких насосов и нескольких трубопроводов, называется точка пересечения суммарной Н-Q характеристики всех насосов с суммарной H-Q характеристикой всех трубопроводов системы (рисунок 2.27). Рабочая точка системы характеризует гидродинамическое единство её элементов (насосов и трубопроводов) и показывает, что насосы развивают только такие напоры и подачи, которые равны гидравлическому сопротивлению и пропускной способности трубопроводов.
является изменение числа оборотов привода. При этом надо учитывать, что подача находится в прямой зависимости от оборотов, а напор (в центробежных) - в квадратичной зависимости. При существующем уровне развития техники этот метод для насосостроения является дорогостоящим, хотя с точки зрения энергетических затрат, он экономичен. В практике насосостроения нашло применение регулирование числа оборотов в основном с помощью вариаторов и меньшее с помощью гидромуфт, электромагнитных муфт скольжения (ЭМС) или регулирования электропривода (тиристорные преобразователи частоты ТПЧ и синхронные электродвигатели). Положительной особенностью этого метода является то, что на группу из нескольких рабочих насосов достаточно иметь один регулируемый насос. Это существенно снижает затраты и обеспечивает конкурентоспособность этого метода с другими методами. Конструктивное изменение характеристики насоса. Широко распространенным методом регулирования характеристики центробежного насоса является изменение диаметра рабочего колеса (обточка). Имеется в виду, что напор насоса находится в квадратичной зависимости от диаметра рабочего колеса при прочих равных условиях. Обтачивая (уменьшая) диаметр рабочего колеса можно значительно изменить поле работы насоса. Чтобы получить нужный напор насоса при обточке колеса, необходимо существующий напор умножить на квадратичную величину отношения диаметра обточенного колеса к диаметру обтачиваемого. В практике насосные заводы уже предлагают потребителям конкретные модификации с различной обточкой колеса и с меньшей, соответственно, мощностью комплектующего электродвигателя. Другим методом регулирования работы центробежного насоса является изменение условий работы насоса на сеть. Графическое изображение напорной характеристики центробежных насосов представляет собой, как правило, пологую кривую, снижающуюся при большей подаче. Другими словами при большей подаче мы имеем меньший напор и наоборот. Для каждой конструкции насоса имеется своя напорная характеристика, определяемая крутизной и максимальной величиной к.п.д., т.е. зоной оптимальной работы. Рабочая точка насоса на этой кривой определяется сопротивлением "сети". Если менять сопротивление сети, например закрывая задвижку, то и рабочая точка будет смещаться влево по кривой, т.е. насос будет выбирать режим работы на меньшей подаче, так как "вынужден" работать с большим напором, чтобы преодолеть дополнительное сопротивление (задвижки). Существует ещё один способ изменения условий работы насоса на сеть - это байпасирование, т.е. установка регулируемого или нерегулируемого перепуска (байпаса) с напорной линии на всасывание. По отношению к насосу - это аналогично снижению сопротивления, т.е. происходит снижение напора. По отношению к потребительской сети - это аналогично снижению подачи. В результате рабочая точка (Q-H) сместится круто вниз, т.е. можем в потребительской сети получить одновременно меньший напор и меньшую подачу (энергия жидкости идет на сброс). Рассмотренные два метода регулирования работы относятся непосредственно к насосу. Однако с общей точки зрения потребителя чаще интересует насосная система, обеспечивающая нужный напор и подачу. Такой системой выступает насосная станция. В отношении насосной станции вопрос регулирования напора и подачи может рассматриваться шире, при этом гидравлическая схема, по которой работают насосы, может быть различна. Соединение насосов между собой может быть последовательное, параллельное или параллельно-последовательное. На рисунке 2.28а,б приведены варианты соединения насосов.  Рисунок 2.28 а Последовательное соединение насосов  Рисунок 2.28 б Параллельно-последовательное соединение насосов - при закрытых задвижках 12,13,14 насосы работают последовательно; - при открытой задвижке 12 и закрытой 2а насосы НА1 и НА2 работают последовательно, а насосы НА3 и НА4 – параллельно. При параллельном соединении насосов суммируется подача, при последовательном - напор. Если на насосной станции необходимо получить нужные рабочие параметры (Q и Н), то всегда существует возможность путем комбинаций набора ряда насосов с ограниченной подачей соединить их параллельно, чтобы получить большую подачу и последовательно - чтобы получить больший напор. Следует обратить внимание, что последовательное и параллельное соединение центробежных насосов, имеющих подобную напорную характеристику, не дает, как правило, возможность получения двойного значения напора и подачи. Они будут несколько меньше. Это происходит по следующим причинам. При параллельном соединении не удается плавно соединить потоки, напорные трубопроводы из-за удобства монтажа заужают, делают лишние повороты. Это всё приводит к дополнительному сопротивлению и соответственно к смещению рабочей точки на меньшую подачу обоих насосов. При последовательном соединении насосов уменьшение напора происходит из-за потерь на промежуточном участке между насосами. Это вызвано наличием арматуры на промежуточном участке и уменьшенным диаметром трубопровода, принимаемым, как правило, равным диаметру всасывающего патрубка насоса, в который подает жидкость другой насос. При последовательном соединении следует обратить внимание на допустимое давление на входе в насос в зависимости от материала корпуса и типа уплотнения. Допустимое давление на входе насоса, корпус которого изготовлен из чугуна, не должно превышать 8 кгс/см² (80 мм.в.ст.), в то же время для стального корпуса давление 25 кгс/см², как правило, является допустимым. Мягкий сальник допускает давление до 10 кгс/см², торцевое уплотнение - до 25 кгс/см²; щелевое и манжетное уплотнение, обеспечивающее само уплотняющее воздействие за счет давления рабочей жидкости, поддерживает давление только с одной стороны и соответственно при этом типе уплотнения не допускается давление на входе в насос. Если изложить главные требования при эксплуатации центробежных насосов, то следует помнить два основных условия: - пуск насоса следует производить при заполненных всасывающем трубопроводе и корпусе насоса, и закрытой напорной задвижке; - запрещается осуществлять пуск насоса при закрытой или не полностью открытой всасывающей задвижке, а также работать более 2 - 3 минут при закрытой напорной задвижке. 2.8 Центробежные насосы, применяемые на НПС На насосных нефтеперекачивающих станциях магистральных нефтепроводов используется два вида технологических насосов – подпорные и основные (магистральные). Агрегаты нефтяные электронасосные центробежные магистральные типа "НМ"на подачи 1250...12500 м³/ч предназначены для транспортирования по магистральным трубопроводам нефти 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. Насосы изготовлены по первой группе надежности ГОСТ 6134-71 в климатическом исполнении ХЛ, категории размещения 4 ГОСТ 15150-69. Электронасосный агрегат состоит из насоса и приводного двигателя. С четырьмя насосными агрегатами поставляемыми на одну насосную станцию комплектно отправляются маслоустановка, насосы откачки утечек, автоматика и КИП. Агрегат электронасосный состоит из насоса, электродвигателя, соединительной пластинчатой муфты, ограждения и балок (рам фундаментных) под насос и под двигатель. Насос типа «НМ». Насос - центробежный, горизонтальный, одноступенчатый спирального типа с рабочим колесом двустороннего входа, снабженный подшипниками скольжения с принудительной смазкой. Основными сборочными единицами насоса являются корпус, ротор, торцовые уплотнения, трубопроводы подвода нефти к торцовым уплотнениям, циклоновые сепараторы и подшипниковые опоры. Базовой деталью насоса является корпус с горизонтальным разъемом, имеющий полуспиральный подвод и спиральный отвод, с лапами, расположенными в нижней части корпуса. Нижняя и верхняя части корпуса соединяются шпильками с колпачковыми гайками. Горизонтальный разъем уплотняется прокладкой толщиной 1 мм и по контуру закрывается щитками. Применение прокладки другой толщины не допускается. Входной и напорный патрубки насоса, выполненные под приварку трубопроводов, расположены в нижней части корпуса и направлены в противоположные стороны перпендикулярно оси вращения. В нижней части корпуса имеются места для отвода утечек нефти. В крышке насоса и на трубопроводах циклоновых сепараторов имеются места для выпуска воздуха при заполнении насоса нефтью. Для уплотнения рабочего колеса в корпусе насоса устанавливаются уплотнительные кольца. Ротор представляет собой самостоятельную сборочную единицу, позволяющую производить ремонт без отсоединения корпуса насоса от подводящего и отводящего трубопроводов. В состав ротора входят: вал, колесо рабочее из двух половин, защитные гильзы и крепежные детали. Ротор насоса разгружен от осевых гидравлических сил. Правильная установка ротора в корпусе насоса в осевом направлении достигается подгонкой толщины дистанционного кольца. 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 от маслоустановки. Количество масла, подводимого 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. Остаточное осевое усилие ротора воспринимают два радиально-упорных шарикоподшипника, установленных с не приводного конца вала. Концевые уплотнения ротора механические, торцовые одинарные с гидравлической разгрузкой и резервной парой, блочного типа. Герметизация торцового уплотнения обеспечивается действием пружин, создающих плотный контакт неподвижного и вращающегося колец и гидростатического давления уплотняемой жидкости. В насосе предусмотрена система очистки нефти в циклоновом сепараторе и подачи ее для охлаждения торцового уплотнения. Жидкость забирается из напорной полости крышки насоса в зоне установки колец уплотнительных и по входному трубопроводу подается на вход циклонового сепаратора. Очищенная жидкость по напорному трубопроводу подается на торцовое уплотнение, а затем через щель сбрасывается в подвод в сторону рабочего колеса. Нефть с примесями из циклонового сепаратора сбрасывается в подвод.  Рисунок 2.29 Насос НМ Направление вращения ротора - по часовой стрелке, если смотреть со стороны двигателя, и указано стрелкой на корпусе насоса. Передача крутящего момента от двигателя к насосу осуществляется при помощи пластинчатой муфты. Принцип работы насоса. Принцип работы заключается в преобразовании механической энергии двигателя в гидравлическую энергию потока перекачиваемой среды. 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. Маркировка насосов в той или иной степени указывает на их основные технические и конструкционные характеристики. Полная маркировка насоса НМ содержит группу буквенных обозначений, например: НМ 10000-210, где НМ нефтяной магистральный, 10000 - подача (производительность насоса) м3/час, 210 - напор в метрах столба перекачиваемой жидкости. Насосы подпорные вертикальные типа НПВ 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 (подпорные насосы), а также для оснащения баз смешения нефти. Конструкция. Насосы НПВ 150-60, НПВ 300-60, НПВ 600-60— центробежные вертикальные одноступенчатые спредвключенным колесом. Осевое усилие, действующее на ротор, разгружается симметрично расположенными передними задним уплотнениями рабочего колеса, остаточное осевое усилие воспринимается верхним сдвоенным радиально-упорным подшипником. Для восприятия остаточных радиальных усилий в конструкции насоса предусмотрен подшипник скольжения, являющийся нижней опорой ротора. Смазка подшипника скольжения осуществляется перекачиваемой средой. Передача крутящего момента от двигателя к насосу осуществляется при помощи упругой втулочно-пальцевой муфты. Насосы типа НПВ1250-М, НПВ2500-М,НПВ3600-М, НПВ5000-М — центробежные вертикальные двухкорпусные секционного типа спредвключенным колесом и торцовым уплотнением патронного типа (рисунок 2.30). Опорами ротора являются: верхний опорно-упорный подшипник качения с жидкой картерной смазкой и нижний гидродинамический подшипник скольжения (смазка перекачиваемой средой).
Передача крутящего момента от двигателя к насосу осуществляется при помощи упругой пластинчатой муфты. Приводом насосов типа НПВ-М является асинхронный трехфазный вертикальный, взрыво-защищенный (с видом взрывозащиты 1ExdIIВТ4)электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Насос состоит из стакана и выемной части. Насос устанавливается в бетонированный приямок и опорным фланцем стакана крепится болтами к основанию фундамента. Входной патрубок расположен в стакане, напорный в напорной крышке, патрубки направлены в противоположные стороны. Присоединение патрубков к трубопроводам: входного - сварное, напорного - фланцевое. Подпорные насосы типа НМП (насос нефтяной магистральный подпорный) предназначен для перекачивания нефти к магистральным насосам и создания перед ними подпора, необходимого для обеспечения бескавитационной работы. Насосы этого типа центробежные, горизонтальные, одноступенчатые, с рабочим колесом двустороннего входа, корпус насоса имеет осевой горизонтальный разъем по оси насоса. В нижней части корпуса отлиты входной и напорный патрубки, расположенные горизонтально. Корпус имеет каналы полуспирального подвода и двухзаходного спирального отвода. На валу устанавливается рабочее колесо и два предвключенных осевых колес (по одному с каждой стороны рабочего колеса). Концевые уплотнения ротора торцового типа с подводом перекачиваемой жидкости от напорной полости насоса. Опорами ротора служат шарикоподшипники с жидкой смазкой при помощи смазочных колец. В корпусах подшипников выполнены камеры для охлаждающей жидкости. Подшипник со стороны свободного конца вала наряду срадиальными воспринимает и осевые неуравновешенные усилия. Валы насоса и электродвигателя соединяются зубчатой муфтой.Насосы НМП изготовлялись трех типов на номинальные подачи 2500, 3600, 5000 м3/ ч.В настоящее время их производство прекращено. Подпорные вертикальные насосы Вортингтон (типа 26 QLСМ/2) нашли применение в нефтепроводном транспорте ввиду хороших показателей надежности по сравнению с аналогичными насосами отечественного производства типа НПВ. В первую очередь это объясняется тем, что они имеют частоту вращения ротора 980 об/мин. по сравнению с 1500 об/мин насосов НПВ. Сравнительно низкие обороты значительно снижают динамические нагрузки на основные детали и узлы насосов Вортингтон, что в сочетании с более высоким качеством изготовления увеличивают межремонтный ресурс в 2-0,5 раза по сравнению с насосами НПВ. Насосы Вортингтон типа 26 QLCM/2 при номинальной подаче 5000 м³/ч имеют напор 120 м. Корпус насоса рассчитан на давление 1,6 МПа, стакана - 1,0 МПа. Корпус насоса состоит из первой ступени, включающей рабочее колесо двустороннего всасывания, расположенное в корпусе с двойной улиткой. Вторая ступень состоит из входного раструба, рабочего колеса и многолопаточного осевого диффузора. Опорой вала служит подшипник качения с бочкообразными роликами. Смазка жидкая, принудительная. |
