Основное и вспомогательное оборудование НПС.

Всё оборудование насосной станции условно делятся на основное и вспомогательное. К основному относятся насосы и их привод, к вспомогательному – оборудование, необходимое для нормальной эксплуатации основного оборудования, т.е. системы смазки, водоснабжения, энергоснабжения, отопления, вентиляции, канализации и т.п.

Насосы.

Для перекачки нефти и нефтепродуктов используют поршневые и центробежные насосы. Выбор насосного агрегата определяется технико-экономическими показателями с учётом условий его эксплуатации. Как поршневым, так и центробежным насосам свойственны определённые преимущества и недостатки.

К преимуществам центробежных насосов относятся:

- относительно небольшие габаритные размеры насоса при больших подачах и высоких напорах;

- меньшая относительная стоимость по сравнению с поршневыми, простота ремонта и эксплуатации;

- простота непосредственного присоединения вала насоса к быстроходному приводу;

- возможность широкой регулировки режима работы без остановки агрегата;

- возможность последовательной работы с другими центробежными насосами при недостаточно высоком напоре;

- высокий КПД при перекачки маловязких нефтей;

- возможность перекачки нефтей, содержащих механические примеси;

- сравнительная простота автоматизации насосных станций с центробежными насосами.

К недостаткам относятся:

- быстрое уменьшение подачи, напора и всасывающей способности при увеличении вязкости жидкости;

- обязательная заливка перед пуском и постоянный подпор при нормальной эксплуатации во избежание явления кавитации;

- сравнительно небольшой КПД при малых подачах;

- относительно малый интервал эффективной работы насоса.

Поршневые насосы обладают следующими преимуществами:

- высокий КПД, существенно не меняющийся от изменения вязкости жидкости;

- практическая независимость напора насоса от подачи.

Недостатки поршневых насосов при их использовании на магистральном нефтепроводе:

- большие габаритные размеры при больших подачах;

- ограниченная возможность регулирования режима без остановки;

- сравнительно высокая стоимость насосов и насосных станций;

- сложность эксплуатации, необходимость большого числа квалифицированного обслуживающего персонала;

- необходимость установки компенсаторов пульсаций для уменьшения пульсаций жидкости, например, в виде воздушных колпаков, что приводит к необходимости содержать компрессорное хозяйство;

- невозможность перекачки нефти, загрязнённой даже незначительными твёрдыми включениями, так как это приводит к порче клапанов и их сёдел, поверхности цилиндров и плунжеров;

- сложность схем автоматизации насосных станций с поршневыми насосами.

Требования к насосным агрегатам, устанавливающимся на МН: сравнительно высокие напоры, большие подачи, экономичность работы, долговременность и надёжность нормальной непрерывной работы, компактность, простота конструкции и технического обслуживания.

В связи с этим широкое применение при магистральном транспорте нефти и нефтепродуктов получили центробежные насосы. Поршневые насосы конкурентоспособны лишь при перекачки высоковязких жидкостей.

Отмеченные насосы предназначены для перекачки нефти и нефтепродуктов вязкостью до 3 Ст и с температурой от –5 до +80 ˚С. Содержание механических частиц по объему в размере 0,02%. Насосы НМ производятся на производительность от 125 до 10000 м³/ч. При этом они имеют 2 варианта конструктивного исполнения - насосы производительностью от 125 до 710 м³/ч секционные многоступенчатые – их корпус рассчитан на давление 9,8 МПа. Камера концевых уплотнений у них рассчитана на 4,9 МПа. Отмеченные насосы высоконапорные, поэтому насосы с подачей 125-360 м³/ч можно соединять последовательно в количестве не более 2-х, остальные насосы данной разновидности не более 3-х.

Насосы производительностью 1250-10000 м³/ч спиральные одноступенчатые.

Для нормальной работы основного центробежного насоса необходим подпор на входе, который обычно создаётся вспомогательным подпорным насосом (на головных насосных станциях) или за счёт неиспользованного напора предыдущей насосной станции. При этом основной и подпорный насосы должны иметь одинаковые подачи.

Подпорные насосы должны обеспечивать хорошую всасывающую способность, поэтому они эксплуатируются при сравнительно низкой частоте вращения вала, имеют одно рабочее колесо с двусторонним подводом жидкости и устанавливаются как можно ближе к резервуарам. Надёжность подпорных насосов должна быть не менее чем основных.

Данные насосы допускают устанавливать под открытым небом. Они не имеют вспомогательных систем, что существенно удешевляет подпорную НС.

Помимо насосов НПВ в настоящее время в эксплуатации находятся подпорные насосы прежней серии типа НМП - нефтяной, магистральный, подпорный. У них та же производительность, что и у насосов НПВ. Они горизонтальные спиральные одноступенчатые с рабочим колесом двухстороннего входа.

В маркировку насосов НМ и НПВ помимо буквенных обозначений входит 2 группы цифр: первая показывает номинальную производительность насоса в м³/ч, вторая – напор, развиваемый насосом в м столба жидкости, соответствующий номинальной производительности.

Привод насоса.

При выборе электродвигателя для привода насоса руководствуются следующими факторами:

- возможность получения на площадке, отведённой под строительство перекачивающей станции, электроэнергии для питания электродвигателей;

- необходимость упрощение трансмиссии между двигателем и насосом;

- мощность электродвигателя N (в Вт) к насосу определяется по формуле:

где – подача насоса, м³/с; – повышение напора в насосе, м; – плотность жидкости, кг/м³; – полный КПД установки, %; – ускорение свободного падения, м/с².

В эксплуатации имеются как асинхронные, так и синхронные электродвигатели, при этом последние могут использоваться как компенсаторы реактивных нагрузок. В зависимости от исполнения электродвигатели могут быть установлены в общем зале с насосными или в помещении, отделённом от насосного зала разделительной (брандмауэрной) стеной.

При совместной установке в корпусе электродвигателя, выполненном во взрывоопасном исполнении, поддерживается избыточное давление (20-30мм.рт.ст.), предотвращающее проникновение внутрь корпуса паров нефти.

Привод поршневых насосов обычно осуществляется от стационарных дизелей, которые, как правило, продолжительное время работают без капитального ремонта. Вал дизеля с валом насоса обычно соединяют с помощью редуктора.

Средства контроля и защиты насосного агрегата.

Для повышения надёжности работы насосного агрегата оснащается средствами контроля, защиты и сигнализации. В насосном агрегате производится:

1. контроль давления на всасывании и нагнетании насосов;

2. контроль электрических параметров работы электродвигателя;

3. тепловой контроль корпуса насоса;

4. тепловой контроль корпуса электродвигателя;

5. контроль подачи масла электро-контактным манометром;

6. тепловой контроль узлов с трущимися деталями (подшипники и уплотнения вала насоса, подшипники электродвигателя);

7. тепловой контроль входящих в электродвигатель и выходящего из него воздуха;

8. контроль наличия избыточного давления воздуха в корпусе электродвигателя;

9. контроль герметичности торцового уплотнения;

10. контроль давления в линии разгрузки;

11. контроль вибрации с помощью вибра-сигнализатора;

12. контроль часов работы агрегата.

Система защиты выключает насосный агрегат в случае аварийной ситуации. В насосном агрегате предусмотрены следующие системы защиты:

- защита от снижения давления на входе в насос во избежание возникновения кавитационных явлений;

- защита от чрезмерного повышения давления на входе в насос;

- защита от падения давления масла в системе;

- тепловая защита корпуса насоса, предотвращающая длительную работу насоса с закрытой задвижкой;

- защита герметичности торцового уплотнения, срабатывающая в случае резкого увеличения утечек;

- защита от чрезмерных вибраций, срабатывающая при достижении критических величин.

При отсутствии избыточного давления в корпусе электродвигателя насосный агрегат не включается в работу и отключается во время работы.

Вспомогательное оборудование насосных станций.

Для обеспечения нормальных условий работы магистральных насосов типа НМ и электродвигателя марки СТД по действующим стандартам со встроенными воздухоохладителями дополнительно предусматриваются:

- система разгрузки торцевых уплотнений;

- система сбора утечек торцевых уплотнений;

- централизованная система смазки и охлаждения подшипников;

- система подачи воды для охлаждения воздуха внутри электродвигателя и масла в теплообменниках;

- система подачи и подготовки сжатого воздуха;

- система оборотного водоснабжения и охлаждения воды воздухом.

- Для разгрузки торцов насосов часть перекачиваемой нефти после лабиринтных уплотнений валов отводится в приёмный коллектор НПС (основной контур) или в наземный сборник нефти, стоящий отдельно от устройств сглаживания ударной волна и разгрузки (защитный контур).

- Разгрузочная нефть от торцовых уплотнений насосов отводится в сборник (манифольд) нефти ударной волны и разгрузки по защитному контуру при срабатывании защитного клапана лишь в случаях, когда давление в приёмном коллекторе НПС поднимается выше допустимого по прочности торцов (2,5 МПа).

- Система сбора утечек предусмотрена для приёма капельных утечек от торцов, а также на случай возникновения на насосах аварийных ситуаций (в случае образования щелей или полного раскрытия торцов). Утечки самотёком поступают в специально заглубленный сборник, расположенный вне помещения насосов. В этом сборнике постоянно должно быть не заполненное пространство, достаточное для приёма максимальных утечек во время закрытия задвижек.

- Централизованная система смазки и охлаждения подшипников служит для подачи под напором масла к насосным агрегатам и самотечного отвода его в масляные баки, установленные на глубине до 1,7 м в специальном приёмнике. Для этого от блока насосов масляной системы прокладывают распределительные трубопроводы, к которым присоединяют аккумулирующий бак, отдельно стоящий на высоте 3,6 м. бак служит для снабжения подшипников маслом во время остановки электродвигателей при перерывах во время электроснабжении станций.

- Масло перед подачей к подшипникам агрегатов должно охлаждаться водой, имеющую температуру на входе в маслоохладители не более 33⁰С, а на выходе – примерно 36⁰С. Давление на входе в маслоохладители не должно превышать 0,2 МПа, а потери напора в них – 1,6 м. При указанных параметрах охлаждающей воды и расходе её на один маслоохладитель (25м³/ч) температура подогретого масла летом должна снижаться в маслоохладителях на 10⁰С.

- Система подачи воды в электродвигатели для охлаждения воздуха внутри них предназначена для отвода из внутренних полостей электродвигателей избыточного тепла, образующихся за счёт потерь энергии при работе насосных агрегатов и передаваемого воздуху. Величина потерь, преобразуемых в тепло, может составить 75-190 кВт на один агрегат, а расход охлаждающей воды при замкнутом цикле вентиляции – 38-76 м³/ч в зависимости от его мощности.

- Температура охлаждающей воды на входе в воздухоохладители, встроенные в электродвигатели, не должны превышать 30-33⁰С. наибольшее допустимое давление воды на входе в электродвигатель равно 0,3 МПа, потери напора внутри воздухоохладителей – 1,95м.

- Система подачи и подготовки сжатого воздуха предназначена для питания пневмоприводов и устройств КИП и автоматики. Воздух очищается в специальных фильтрах, осушается на автоматической установке УОВБ-0,5М. Воздух, забираемый компрессорами снаружи, перед осушкой должен быть охлаждён в теплообменниках до 30⁰С. для охлаждения воздуха должна подаваться вода объёмом 0,2-0,5 м³/ч с температурой не более 25⁰С. давление воды в теплообменнике не должно превышать 0,6МПа. Во избежании порчи КИП и выхода из строя системы автоматики очистки и осушки воздуха должны осуществляться постоянно.

- Система обратного водоснабжения и охлаждения воды воздухом предназначается для подачи воды с заданными параметрами к потребителям и последующего охлаждения его.