Kioge-2013
Новое поколение насосных агрегатов для магистральных нефтепроводов и топливно-наливных терминалов
Кобизский Д. С., начальник отдела маркетинга
Семенов А. Н., маркетолог
Демьяненко А. А., инженер-конструктор,
АО «Сумский завод «Насосэнергомаш» (Группа ГМС)
При проектировании магистральных нефтепроводов проектные институты с целью строительства минимально возможного количества нефтеперекачивающих станций стремятся увеличить рабочее давление в нефтепроводах до 10МПа. При данных условиях появляются ограничения, когда серийно выпускаемые электронасосные агрегаты по параметрам «подача» и «напор» не могут обеспечить эффективное закачивание нефти в нефтепровод, т.е. обеспечить работоспособность систем откачки дренажа и утечек, систем сглаживания волн давления, систем средств очистки и диагностики и других важных для безопасной эксплуатации нефтепроводов систем.
Для решения данной задачи специалистами НИОКР Группы ГМС совместно с научно-техническим центром структурного предприятия Группы АО “Сумский завод “Насосэнергомаш”, разработаны и успешно внедрены в производство типоразмерные ряды электронасосных агрегатов типа АНОУ на следующие параметры:
- подача: 12,5 м3/ч; напоры: 80, 120, 160, 200, 240, 280, 320, 360, 400, 440,480, 520, 560, 600, 640, 680, 720, 760, 800 м;
- подача: 25 м3/ч; напоры: 60, 90, 120, 150,180, 210, 240, 270, 300, 330, 360, 390, 420, 450, 480, 510, 540, 570, 600 м;
- подача: 40 м3/ч; напоры: 120, 180, 240, 300, 380, 420, 460, 540, 600, 660, 730, 780, 840, 900 м;
- допускаемый кавитационный запас агрегатов типа АНОУ 12,5 – 1,6 м, агрегатов типа АНОУ 25 и НОУ 40 – 2,5 м;
- частота вращения: 3000 об/мин (синхр.).
Новые агрегаты могут осуществлять закачку нефти в магистральные нефтепроводы как непосредственно из накопительных емкостей с установкой на горловину, так и через установочные стаканы с приямков, расположенных вблизи емкостей (рис. 1).
Длина трансмиссии агрегатов, присоединительные размеры опорного фланца и напорного патрубка, размеры стаканов выполняются под конкретные требования закачика.
Агрегаты также могут применяться для перекачивания бензина, керосина, дизельного, реактивного топлива в топливно-наливных терминалах и в системах откачки утечек на магистральных нефтепродуктопроводах.
Агрегаты созданы для эксплуатации на открытых площадках с температурой окружающего воздуха от минус 60°С до плюс 45°С во взрывопожароопасном исполнении, и могут эксплуатироваться в районах с сейсмичностью до 9 баллов включительно.
Поля работы типоразмерных рядов агрегатов по подачам и напорам приведены на рисунке 2.
Накопленные знания и опыт в сочетании с современными программными средствами позволили спроектировать для агрегатов типа АНОУ оптимизированную проточную часть, отличительной особенностью которой является стабильная пологопадающая напорная характеристика и специальная мощностная характеристика, имеющая максимум в рабочем диапазоне (рис. 3). Указанные свойства проточной части позволяют эксплуатировать агрегаты в интервале подач 0,5 – 1,6 от номинальной подачи при применении электродвигателей, выбранных по значению мощности в максимальной точке с учетом требуемой плотности и вязкости перекачиваемой среды.
В качестве дополнительной опции по требованию заказчика, с целью обеспечения более высоких кавитационных качеств, предусматривается исполнение насосов с предвключенным осевым колесом.
Конструкция насосов соответствует требованиям международного стандарта API 610. Насосная часть представляет собой центробежный, многоступенчатый секционный насос. Так как длина трансмиссии насосов составляет 4 м и более, то особое внимание при их создании уделялось расчетам ротора (анализ “жесткости”, отстройка собственных частот), состоящего из нескольких промежуточных валов, соединенных между собой глухими муфтами.
Опорами ротора приняты верхний опорно-упорный подшипник качения, промежуточные опорные гидростатические подшипники скольжения, нижний опорный гидродинамический подшипник скольжения. Расстояния между подшипниками выбраны согласно рекомендациям стандарта API 610 в зависимости от диаметра вала и частоты вращения. Промежуточные гидростатические подшипники скольжения работают на очищенной от инородных включений перекачиваемой насосом среде, подводимой через гидроциклонную систему от второй ступени насоса.
Разгрузка роторов насосов от действия осевых сил осуществляется разгрузочным барабаном, остаточные осевые силы воспринимаются верхним радиально-упорным шарикоподшипником.
Насосные агрегаты типа АНОУ соответствуют повышенным требованиям надежности, что обусловлено применением отработанных, референтных решений и узлов. Для предотвращения попадания в атмосферу паров перекачиваемой среды со стороны свободного конца вала роторной системы предусмотрено торцовое уплотнение с дополнительной плавающей дроссельной буксой. Торцовое уплотнение помещено в специально организованную камеру, заполненную морозостойкой экологически чистой жидкостью, обеспечивающей охлаждение пары трения торцового уплотнения при работе насоса.
Валы насоса и электродвигателя соединены между собой упругой втулочно-пальцевой муфтой.
Одним из основных требований при перекачивании нефти является взрывобезопасность. В агрегатах типа АНОУ требование взрывобезопасности обеспечивается применением электродвигателя с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка», подключением термопреобразователя сопротивления контроля температуры радиально-упорного шарикоподшипника насоса с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь», применением деталей, образующих щелевые зазоры, из материалов, не вызывающих фрикционного искрения при их касании во время работы.
Системой автоматизации обеспечивается пуск агрегата только при заполненной перекачиваемой средой насосной части, остановка – при снижении уровня перекачиваемой среды ниже входных лопаток рабочего колеса первой ступени, а также осуществляется контроль температуры верхнего радиально-упорного шарикоподшипника насоса, перекачиваемой среды на входе и выходе из насоса, давления на выходе из насоса.
Для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации агрегатов при температуре окружающего воздуха до минус 60°С материалы деталей применены из холодостойких сталей с обязательным контролем ударной вязкости. Сварные соединения, работающие под давлением, присоединительные концы патрубков, к которым привариваются технологические трубопроводы, подвергаются ультразвуковому и радиографическому контролю.
Стандартное исполнение агрегатов предусматривает работу с давлением в области горловины емкости, равным атмосферному.
В качестве примера индивидуального решения: по требованию заказчика «Черномортранснефть» научно-техническим центром «Насосэнергомаш» были разработаны проекты агрегатов АНОУ 25 и АНОУ 12,5 с давлением в наружном корпусе (стакане) 1,6МПа (рис. 4).
Для обеспечения работоспособности агрегатов с давлением в наружном корпусе (стакане) 1,6 МПа была разработана новая конструкция торцового уплотнения с системой контроля утечек, а также новая конструкция наружного корпуса (стакана) с установленными в нем задвижкой, датчиком температуры, нижнего и верхнего уровней перекачиваемой среды.
Серийно выпускаемые на “Насосэнергомаш” (Группа ГМС) агрегаты типа АНОУ 12,5, АНОУ 25 и АНОУ 40 востребованы на нефтеперекачивающих станциях нефтепроводов Восточная Сибирь – Тихий океан, Каспийского трубопроводного консорциума и многих других нефтепроводах. С 2011 г. было изготовлено и отгружено более 100 комплектов насосных агрегатов нового поколения.<