Проектирование насосной установки промежуточной нефтеперекачивающей станции (ПНПС)

Пневматические приводы

Пневмоприводы в основном применяют  в запорной арматуре (например, в  кранах), где не требуется больших усилий и перемещений при управлении. При больших усилиях и перемещениях конструкция привода становится громоздкой и сложной.

Применение пневмоприводов в клиновых задвижках осложняется из-за необходимости значительного усилия для отрыва клина из клиновой камеры корпуса, а для перемещения клина после его отрыва требуется усилие в несколько раз меньше.

Обратные клапаны

Обратные клапаны предназначены для предотвращения обратного потока среды в трубопроводе и, тем самым, предупреждения аварии, например при внезапной остановке насоса и т. д. Они являются автоматическим самодействующим предохранительным устройством. Затвор — основной узел обратного клапана. Он пропускает среду в одном направлении и перекрывает ее поток в обратном.

По принципу действия в основном обратные клапаны разделяют на подъемные и поворотные. Преимущество поворотных клапанов заключается в том, что они имеют меньшее гидравлическое сопротивление. Это очень важно при проектировании больших трубопроводов с применением обратных клапанов. Подъемные клапаны более просты и надежны. Они могут быть угловыми и проходными, причем для их изготовления можно использовать корпуса вентилей. На магистральных нефтепроводах чаще всего применяют обратный клапан поворотного типа.

Выбор кранов для технологической  обвязки НПС

Для входного и выходного коллекторов  НПС, условным диаметром 1000 мм и условным давлением не менее 5,12 МПа, выбираем два шаровых крана исполнением по ТУ 4220-007-05785572-2000 из каталога завода ОАО «Тяжпромарматура» г. Алексин:

Обозначение: МА 39033-06, Dу = 1000 мм, Ру = 6,3 МПа, с электроприводом, массой 9890 кг.

Габаритные и присоединительные  размеры, мм

Таблица 5

D0	D3	D4	B	B1	B2	L	L1	L2	L4	H	H1	H2	H3
800	992	1036	1725	1666	826	1780	1690	800	400	2475	916	984	1091

 

Для входных и выходных коллекторов  узла фильтров-грязеуловителей, условным диаметром 800 мм и условным давлением  не менее 5,12 МПа, выбираем шесть однотипных шаровых крана исполнением по ТУ 4220-007-05785572-2000 из каталога завода ОАО «Тяжпромарматура» г. Алексин:

Обозначение: МА 39033-04, Dу = 800 мм, Ру = 10 МПа, с электроприводом, массой 6405 кг.

Габаритные и присоединительные  размеры, мм

Таблица 6

D0	D3	D4	B	B1	B2	L	L1	L2	L4	H	H1	H2	H3
1000	790	825	1418	1365	625	1651	1780	954	454	2152	767	825	827

 

Для входных и выходных коллекторов  магистральных насосов НПС, условным диаметром 600 мм и условным давлением  не менее 5,12 МПа, выбираем двенадцать шаровых  кранов исполнением по ТУ 4220-007-05785572-2000 из каталога завода ОАО «Тяжпромарматура» г. Алексин:

Обозначение: МА 39033-04, Dу = 600 мм, Ру = 10 МПа, с электроприводом, массой 2342 кг.

Габаритные и присоединительные  размеры, мм

Таблица 7

D0	D3	D4	B	B1	B2	L	L1	L2	L4	H	H1	H2	H3
1000	600	635	1220	1235	625	1397	1652	954	454	2008	710	750	830

 

Рис. 12. Габаритные и присоединительные размеры шарового крана исполнением по ТУ 4220-007-05785572-2000

Материалы деталей кранов:

Корпус     сталь 09Г2С

Пробка     сталь 09Г2С, 20Л, 20ГМЛ + Cr30 мкм

Шпиндель     сталь 40Х, 40ХН, 20ХН3А + Cr30 мкм

Уплотнения     эластомер

Выбор обратных клапанов для технологической  обвязки НПС

Необходимо выбрать четыре обратных клапана для насосного узла НПС, по одному на каждый трубопровод между входным и выходным коллектором в насос, из условия:

Dу = 1000 мм, и Ру не менее 5,12 МПа

Выбираем затвор обратный поворотный 19лс62нж.

Основные параметры затвора  обратного поворотного 19лс62нж

Таблица 8

Наименование:	Затвор обратный поворотный
Обозначение:	19лс62нж
Диаметр, мм (Dу / DN):	1000
Нормальное давление, кгс/см2 (Ру):	80
Рабочая среда:	нефть
Температура рабочей среды, 0C:	-60 до +80
Материал корпуса:	сталь 09Г2С
Тип присоединения:	под приварку
H1, мм:	900
L, мм:	1900
H, мм:	1830
Масса, кг:	7690

Рис. 13. Габаритные и присоединительные размеры клапана обратного

 

2.8 Вспомогательные системы насосного цеха

Для обеспечения нормальной эксплуатации магистральных насосов с заданными  параметрами необходимо функционирование следующих вспомогательных систем:

1) разгрузки и охлаждения торцевых уплотнений;

2) смазки и охлаждения подшипников;

3) сбора утечек от торцевых  уплотнений;

4) оборотного водоснабжения и  охлаждения воды воздухом;

5) средств контроля и защиты  насосного агрегата.

Система разгрузки и охлаждения торцевых уплотнений

Устройства, уплотняющие выход  вала насоса из корпуса как в процессе работы, так и при остановках агрегатов, находятся под воздействием динамического  или статического напора. В основных насосах, перекачивающих нефть или нефтепродукты, величина напора в камерах уплотнений колеблется от двух-трех десятков до 700 - 800 м.

При последовательном соединении насосов  в первом насосе напор в камере уплотнения минимален, а в третьем  максимален. Работа уплотнения под  большим напором снижает надежность узла уплотнения. Поэтому для снижения напора в камерах уплотнения до допустимых значений предусматривают систему гидравлической разгрузки с отводом части перекачиваемой жидкости по специальному трубопроводу 4 в зону пониженного давления.

Рис. 14. Традиционная система разгрузки и охлаждения концевых уплотнений вала насоса:

ВП — всасывающая  полость; НП — нагнетательная полость

Обычно жидкость из линии разгрузки подают либо в резервуар сбора утечек, либо в коллектор насосной станции со стороны всасывания. Наличие постоянной циркуляции жидкости из полости всасывания насоса через щелевые уплотнения 1 и полость камеры 2 торцевого уплотнения 3 обеспечивает не только снижение напора в камерах уплотнений, но и охлаждение деталей торцевого уплотнения. Отсутствие такой циркуляции контактных колец торцевого уплотнения может привести к нарушению режима работы торцевого уплотнения и даже к аварии.

Рис. 15. Технологическая  схема обвязки насосов промежуточной  НПС

 

На рис. 15 дана технологическая схема обвязки насосных агрегатов промежуточной насосной станции и системы разгрузки уплотнений вала при последовательном соединении основных насосов. Эта система получила название групповой и основным недостатком является снижение КПД установки из-за значительной величины перетока жидкости по линии разгрузки. Переток жидкости зависит от количества работающих насосов, развиваемых насосами напоров, состояния щелевых уплотнений и достигает нескольких десятков кубических метров в час.

С появлением торцевых уплотнений, обеспечивающих необходимую надежность работы насосного агрегата, при напорах в камере уплотнений до 500 — 800 м стало возможным от групповой системы разгрузки отказаться, а охлаждение торцевых уплотнений обеспечить путем создания циркуляции жидкости из полости нагнетаний насоса в полость всасывания насоса (рис. 8). Такая схема получила название индивидуальной системы охлаждения торцевых уплотнений.

Рис. 16. Индивидуальная схема охлаждения торцевых уплотнений «нагнетательная полость – камера уплотнений»

Объем постоянно циркулирующей жидкости заметно сокращается (2 — 4 м³/ч). Нагнетательную полость насоса соединяют с камерами уплотнений 2 трубопроводом 4 диаметром 14-16 мм. Жидкость при этом охлаждает торцевые уплотнения 3 и через щелевые уплотнения 1 проходит в полость всасывания насоса. Вентиль 5, устанавливаемый на выходе из нагнетательной полости, позволяет регулировать объем циркулирующей жидкости. Недостатком является некоторое снижение объемного КПД насоса и засорение вентиля и трубопроводов, обнаруженное при промышленном испытании этой системы.

Система смазки и охлаждения подшипников

Основное насосно-силовое оборудование перекачивающих станций имеет принудительную систему смазки. С помощью шестеренчатого насоса заполняют маслом бак 2. Основной насос 3 подает масло через фильтры 4 и маслоохладитель 5 в маслопроводы, соединенные с узлами, требующими смазки (подшипниками), откуда масло возвращается в бак 2. Отработавшее масло, насосом 6 перекачивается в емкость 7. Аккумулирующий бак 8 предназначен для подачи масла при аварийных ситуациях, например при остановке насосов в случае отключении электроэнергии. Насосы серии Ш (РЗ) — горизонтальные, самовсасывающие, снабжены предохранительно-перепускным клапаном, поставляются комплектно с электродвигателями на чугунной плите или сварной раме.

Рис. 17. Принципиальная схема системы смазки насосно-силовых агрегатов НПС

Система откачки утечек от торцевых уплотнений

При перекачке нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам могут иметь место утечки через концевые уплотнения вала насоса. Утечки от насоса самотеком поступают в специальный резервуар. Величина этих утечек незначительна, а при использовании уплотнений торцевого типа она сведена практически к нулю.

Рис. 18. Схема сбора утечек

 

Большой объем утечек (до 40 м³/ч с одного насосного агрегата) происходит через линии разгрузки концевых уплотнений. Утечки из линии разгрузки 2 насоса 1 поступают на прием подпорных насосов или в резервуары утечек 5. Периодически из резервуара утечек нефть или нефтепродукт закачивают насосами 4 во всасывающую линию 3 магистрального трубопровода.

Для откачки утечек нефти и нефтепродуктов используют центробежные насосы 4НК-5х1 и 6НК-9х1, многоступенчатые центробежные насосы ЦНСН-60-330 и другие высоконапорные насосы.

Средства контроля и защиты насосного  агрегата