Насосное оборудование

Нефтеперекачивающие станции нефтепроводов или нефтепродуктопроводов – это сложный комплекс инженерных сооружений, предназначенных для обеспечения перекачки нефти или нефтепродуктов в заданных объёмах, а также подготовки к дальнему транспорту нефти или нефтепродуктов. Они размещаются на трассе трубопровода в соответствии с гидравлическим расчётом на расстоянии 80 – 150км одна от другой. Состав объёктов перекачивающих станций несколько отличается от состава компрессорных станций из-за различий продуктов транспортировки. На компрессорных станциях осуществляется перекачка природного газа в газообразном состоянии, а на перекачивающих станциях осуществляется перекачка нефти или нефтепродуктов в жидком состоянии.

Головная перекачивающая станция нефти располагается вблизи месторождения по технико-экономическим соображениям, а головная перекачивающая станция нефтепродуктов вблизи нефтеперерабатывающих заводов или крупных перевалочных нефтебаз.

Рис. 5.1. Общий вид нефтеперекачивающей станции

Промежуточные перекачивающие станции предназначены для повышения давления перекачиваемого продукта в трубопроводе. В зависимости от выполняемых технологических операций станции могут быть наливными или просто перекачивающими. На наливных станциях продукт перекачивают по трубопроводу, а также производят перевалку его на другие виды транспорта – железнодорожный или водный. Промежуточные перекачивающие станции имеют в составе те же объекты, что и головные, но вместимость их резервуарных парков значительно меньше, чем на головных станциях. В их состав входят насосные, резервуарные парки, камеры пуска скребка, совмещённые с узлами переключений, сеть технологических трубопроводов с площадками фильтров, понижающая электростанция с открытым распределительным устройством или электростанция собственных нужд, комплекс сооружений по водоподготовке и водоснабжению станции и жилого посёлка, комплекс сооружений хозяйственно – фекальной и промышленно – ливневой канализации, котельная с тепловыми сетями, пожарное депо, узел связи, РММ, мастерские КИП, административный блок, складские помещения. В некоторых случаях используют существующие инженерные сети промышленных предприятий (котельная, система канализации и водоснабжения и т.п.).

Конечными пунктами магистральных нефтепроводов или нефтепродуктопроводов являются конечные наливные станции, на которых осуществляется приёмка нефти, отгрузка или распределение в районы потребления. Вместимость резервуарных парков конечных пунктов проектируется исходя из необходимости выравнивания неравномерности отгрузки нефти и нефтепродуктов потребителям. К основным объектам конечных пунктов, помимо резервуарных парков, относят наливные эстакады, лабораторию для контроля качества продукта, объекты вспомогательных служб и вспомогательно-производственного назначения.

Рис. 5.2. Насосный зал НПС

На нефтеперекачивающих станциях оборудование подразделяют на основное и вспомогательное. Основное оборудование – это насосы и электродвигатели. К вспомогательному оборудованию относят маслосистему, электроснабжение, отопление и вентиляцию.

Центробежные насосы.

Для перекачки нефти по магистральным нефтепроводам применяют центробежные основные и подпорные насосы. Для нормальной работы основных магистральных насосов необходимо иметь определённое избыточное давление на входе, которое ещё называют кавитационным запасом, т.е. давление, необходимое для предотвращения кавитации.

Промежуточные насосные станции, в основном, работают по схеме из насоса в насос и снабжены лишь основными насосами, а необходимый для их работы подпор создаётся предыдущей перекачивающей станцией.

На головных насосных станциях и промежуточных станциях с резервуарными парками необходимый подпор для основных магистральных насосов создаётся подпорным насосами, которые перекачивают нефть из резервуаров и подают на вход основных насосов с требуемым кавитационным запасом.

В ГОСТ 12124-87 «Насосы центробежные нефтяные для магистральных трубопроводов» определены типы и основные параметры этих насосов. Государственный стандарт охватывает 20 типов основных насосов с учётом сменных рабочих колёс. Промышленностью производятся насосы с подачей от 125 до 12500 м³/ч. Насосы маркируются НМ 10000-210 т.е. насос нефтяной магистральный с подачей 10000 м³/ч и напором 210 м.

Принцип работы центробежных насосов основывается на движении жидкости в осевом направлении от всасывающего патрубка к центральной части рабочего колеса, где поток жидкости поворачивается на 90° и симметрично относительно оси вращения растекается по каналам вращающегося колеса 1, образованным стенками переднего и заднего дисков 5 и рабочими лопастями 2. Рабочие лопасти передают жидкости энергию привода насоса. Общее направление движения потока совпадает с направлением вращения рабочего колеса. При движении по спиральному отводу 3 жидкость поступает в конический диффузор 4, где её кинетическая энергия преобразуется в потенциальную.

Рис. 5.3. Схема центробежного насоса

1 – рабочее колесо; 2 – рабочие лопасти; 3 – спиральный отвод корпуса насоса; 4 – диффузор; 5 – передний и задний диски.

В табл. 5.1. приведены технические характеристики центробежных насосов, применяемых на магистральных нефтепроводах.

Центробежные магистральные насосы типа НМ делятся на секционные и спиральные.

Секционные насосы типа НМ имеют сравнительно невысокую подачу (до 710 м³/ч), но довольно высокий напор (до 550м). Они рассчитаны на работу одним, двумя или тремя последовательно соединёнными насосами. Секционные насосы применяют на трубопроводах с диаметром до 530мм.

Для трубопроводов, имеющих диаметр 530мм и более, применяют спиральные центробежные насосы типа НМ, в которых установлено рабочее колесо с двухсторонним входом жидкости. Такое колесо в осевом направлении уравновешено, поэтому насосы не имеют гидравлической пяты, вызывающей большие потери мощности. Небольшие осевые нагрузки при динамических усилиях, связанные с пуском и остановкой насосов, воспринимаются радиально-упорными шариковыми подшипниками.

Кроме насосов типа НМ в настоящее время на НПС в качестве основных насосов эксплуатируются насосы, снятые с производства: 24DVS-D, 6Н-10х4, 10Н-8х4,14Н-12х2, 8НД-6х3, 8НД-9х2, 8НД-10х5, 10НД-10х5, 16НД-10х1, 20НД-12х1, 24НД-14х1.

Приводами магистральных центробежных насосов являются асинхронные и синхронные электродвигатели. Асинхронные электродвигатели могут быть как с фазным, так и с короткозамкнутым ротором. Мощность применяемых электродвигателей от 450 до 8000 кВт, с к.п.д 0,96÷0,99.

Электродвигатели, как правило, поставляются комплектно с насосами. В тех случаях, когда они по каким-либо причинам не поставлены комплектно с технологическим оборудованием, их выбирают по роду тока, напряжению и номинальным данным, в которых указывается тип или исполнение, режим работы, мощность, частота вращения, абсолютные или относительные величины пусковых тока и момента, коэффициент мощности

Мощность электродвигателя для привода центробежного насоса можно определить по формуле:

где Q – подача в м³/с; Н – напор, развиваемый насосом в м столба перекачиваемой жидкости; ρ – плотность перекачиваемой жидкости в кг/м³; η_н – кпд насоса; η_п – кпд передачи от электродвигателя к насосу (при жёстком соединении валов двигателя и насоса η_п=0,98); К – коэффициент запаса; К =1,1÷1,5 – нижний предел для насосов большой мощности; верхний – для малой.

Электродвигатели могут быть установлены в общем зале здания с насосами или в помещении, отделённом от насосного зала газонепроницаемой стеной. Взрывозащищённое исполнение двигателей, применяемых в общих залах нефтенасосных, достигается продувкой корпуса электродвигателя воздухом под избыточным давлением.

Магистральные насосные агрегаты (рис. 5.4.) могут поставляться в блок-контейнерах, которые представляют собой транспортабельную унифицированную конструкцию контейнерного типа, внутри которого смонтированы: технологическое оборудование (электродвигатель, магистральный насос), системы вентиляции, отопления, освещения, пожаротушения, приборов КИПиА, обвязка технологических трубопроводов, грузоподъёмные механизмы (ручные тали).

Таблица 5.1.