CC BY
146МОДЕРНИЗАЦИЯ МАСЛОСИСТЕМЫ МАГИСТРАЛЬНОГО НАСОСНОГО АГРЕГАТА НЕФТЕПЕРЕКАЧИВАЮЩЕЙ СТАНЦИИ
MODERNIZATION OF THE OIL SYSTEM OF THE MAIN PUMP UNIT OF
THE OIL PUMPING STATION
УДК 62
DOI: 10.24411/2658-4964-2020-10059 Бабич Дмитрий Алексеевич, Магистрант 2 курс, Нефтетехнологический факультет, Самарский государственный технический университет, Россия, г. Самара
Babich Dmitry Alekseevich dmitriy.babich.1996@mail.ru
Аннотация
В статье рассмотрена работа маслосистемы магистрального насосного агрегата нефтеперекачивающей станции и предложены решения по модернизации системы. Так, как в настоящее время, маслосистемы не отвечают современным требованиям, требуют совершенствования и доработок. Кроме этого, работы маслосистемы в целом и маслофильтров в частности оказывает большое влияние на работу всего магистрального нефтепровода, их поломка и ремонт требуют остановки всей системы магистрального насоса, что может приводить к простоям и неэффективности всей работы НПС.
Summary
The article discusses the operation of the oil system of the main pumping unit of the oil pumping station and suggests solutions for upgrading the system. So, as at present, oil systems do not meet modern requirements, require improvement and refinement. In addition, the operation of the oil system as a whole and oil filters in particular has a great influence on the operation of the entire main pipeline, their breakdown and repair require stopping the entire system of the main pump, which can lead to downtime and inefficiency of the entire operation of the pumping station.
Ключевые слова: маслосистема, маслоприямок, магистральный насос, подшипники.
Key words: oil system, oil sump, main pump, bearings.
Введение
Надежность работы любого оборудования определяется прочностью и надежностью его самых высоконагруженных и, соответственно, подверженных более быстрому износу узлов. У магистральных насосов
нефтеперекачивающих станций (НПС) и их приводных электродвигателей такими узлами являются опоры роторов на подшипниках скольжения и качения. Для надежной и долговечной работы этих узлов в магистральной насосной НПС устанавливается принудительная система, которая обеспечивает смазку и необходимый температурный режим. Эта система включает в себя: емкость для хранения чистого масла, аппарат воздушного охлаждения масла (АВОМ), маслофильтры, циркулирующие насосы, насос закачки чистого масла, емкости для отработанного масла, аккумулирующий маслобак, маслопроводы обвязки, запорная арматура, КИПиА, калибровочные шайбы в напорных маслопроводах и др.
Принцип работы маслосистемы МНА
Рисунок 1. Принципиальная схема маслосистемы
Принцип работы маслосистемы заключается в следующем: циркулирующим насосом из расходных баков масло подается в обвязку. Затем масло проходит через фильтры тонкой очистки и аппарат воздушного охлаждения, после этого поступает в аккумулирующий маслобак, а из него поступает на смазку подшипников скольжения электродвигателей и насосов. По сливному коллектору масло стекает в расходный маслобак.
В случае отказа маслонасосов, масло на смазку подшипников подается из аккумулирующего бака под действием гидростатического давления. Насосы, которыми осуществляется подача масла, связаны по системе автоматического ввода резерва (АВР), то есть при аварийном отключении одного из насосов автоматически включается другой.
В представленной схеме системы две емкости - рабочая и резервная. Это обеспечивает быстрый ввод другого бака в работу без заполнения системы чистым маслом. Циркулирующий насос подает масло на сетчатый фильтр. После фильтров тонкой очистки масло поступает в АВОМ состоящий из двух воздушных маслоохладителей, размещаемых на открытом воздухе под навесом. Интенсивность работы АВОМ (1 охладитель в работе или 2 одновременно) зависит от температуры наружного воздуха и температуры масла на выходе из АВОМ. После этого масло поступает на подшипники МНА.
Потери масла, происходящие при работе системы, восполняются насосом закачки чистого масла из ёмкости, расположенной за пределами насосного зала. Также зачастую в маслосистеме встречается вывод для наполнения емкости при помощи гибкого рукава и сепаратор для осушки масла. Уровень масла в расходном маслобаке контролируется ультразвуковым датчиком. Значения уровня в маслобаках отображаются на АРМ оператора. При плановой остановке насосного агрегата подача масла на подшипники насосного агрегата должна производиться не менее 5 минут после отключения электродвигателя.
Особенности работы и проблемы эксплуатации маслосистем МНА.
За годы эксплуатации подобных систем смазки подшипников магистрального насосного агрегата (МНА), анализ отказов выявил ряд проблем, одна из которых - затопление маслоприямка.
Таблица 1
Статистика ПАО «Транснефть» за 2016-2019гг. по отказам маслосистем
Причина отказа оборудования Количество отказов за период с 2016 по 2019г.
Затопление маслоприямка грунтовой водой 9
Ошибки персонала 6
Износ оборудования 5
Разгерметизация 2
Ошибки проектирования 1
В период весеннего паводка, когда уровень грунтовых вод поднимается, происходит затопление маслоприямка. Вследствие этого срабатывает аварийная защита по затоплению, закрываются агрегатные и станционные задвижки. В ряде случаев грунтовая вода попадала в обмотку электропривода циркуляционного маслонасоса и возникала необходимость замены электродвигателя. В этом случае затраты времени на замену привода маслонасоса составляют не менее 3 часов, и как следствие на 3 часа работа МНА приостановлена. Также маслоприямок расположенный в помещении
электрозала (в котором расположено невзрывозащищенное оборудование) является источником загазованности. В маслоприямке расположенном ниже уровня МНА, возможно скопление газо-воздушной смеси (ГВС), а это увеличивает взрывопожароопасность помещения.
Решение проблемы затопления маслоприямка.
Традиционным решением указанной проблемы в данный момент является установка кессона, установка дополнительных откачивающих средств в маслоприямок, дежурство на НПС в насосном зале, а также ежегодная мелиорация. В данной работе предложен альтернативный подход к проектированию систем смазки подшипников МНА.
Для решения поставленной проблемы необходимо выполнить ряд реконструкций, который включает в себя:
- ликвидацию маслоприямка;
- установку вертикальных полупогружным насосов;
- модернизацию крышки маслобака и обвязки маслоприямка;
Модернизация крышки маслобака
Маслобак представляет собой сварную ёмкость. На него устанавливают фланцы для присоединения трубопроводов, указатель уровня масла и предохранительный клапан. Также имеется воздушник для вентиляции внутренней полости и жезл для визуального замера уровня масла в баке, которые расположены на крышке. Внутри бака имеются 3 перегородки для уменьшения пенообразования. Для улучшения условий опорожнения и очистки дно бака имеет уклон в одну сторону. Ко дну бака приварены лапы крепления к фундаменту и крюки для подъёма.
Задача состоит в переоборудовании крышки маслобака с устройством базовых площадок для монтажа маслонасосов. Для этого изготавливаются новые крышки маслобаков геометрически идентичные существующим, но с учетом указанной модернизации.
Изготовление основания под циркуляционный маслонасос В связи с изменением схемы смазки МНА, меняется местоположение маслонасоса: его перенос из маслоприямка на крышку маслобака. Основание представляет собой П-образную металлическую раму, опоры которой будут установлены внутри маслоприямка на бетонное основание. К этой конструкции добавляется конусообразное основание, включающее в себя фланцевые крепления для соединения с насосом. Конусообразное основание должно обеспечить герметичность и устойчивость конструкции. Фильтр тонкой очистки масла аналогично маслонасосу выносится из технологического приямка. Рама представляет собой сварную конструкцию из
тавровых балок с бетонным основанием, расположенным в маслоприямке. Рама должна обеспечить расположение маслофильтра на одном уровне с выкидным патрубком маслонасоса.
Рисунок 2. Маслобак и циркуляционные насосы. Вид сбоку и
спереди
Замена шестеренчатого насоса на вертикальный полупогружной
Характеристика
Насос шестеренчатый (На примере Ш-40-4-19,5-4)
Вертикальный винтовой насос
полупогружного типа (На примере SP-V-4501S 01^)
Конструкционное исполнение
Условное обозначение
Ш - насос шестеренный 40-4 - обозначение насоса 19,5 - подача агрегата(м3/ч) 4-давление на выходе насоса агрегата(кгс/см2)
SP - маркировка производителя ^вертикальная компоновка насосного агрегата
01 - геометрия винтовой пары S-вариант исполнения (ОБЩЕПРОМЫШЛЕННАЯ) 01 - Одинарное торцевое уплотнение (Ex) - взрывобезопасный привод
Объемная подача
19,5 м3/ч
Q - 8,6 - 21,5 м3/час
Давление 4 кгс/см2 Р - 6 кгс/см2 (Для регулировки давления нужно предусмотреть сбросной клапан)
Частота вращения рабочего органа 980 об/мин п - 266 - 578 об/мин
Насос шестеренчатый
В насосах с внутренним зацеплением поток вещества двигается как следствие вращения двух зубчатых колес - ведущего и ведомого. Колеса разделены элементом в форме серпа и располагаются одно в одном. По мере того как шестерни совершают вращательные движения, увеличивается межзубное расстояние и осуществляется всасывание. Далее межзубное состояние сокращается и вещество выталкивается в направлении выхода зубчатого насоса. Так образуется ровный поток без пульсации.
Вертикальный винтовой насос полупогружной
В винтовом насосе напор нагнетаемой жидкости создается за счет выталкивания жидкости винтовыми, металлическими роторами, которые вращаются внутри агрегата. Винтовые насосы в вертикальном исполнении широко распространены так как могут работать в таких случаях, в каких не применимы полупогружные центробежные насосы. В промышленности часто сталкиваются с проблемой, которая заключается в невозможности или нерациональности откачки вязких жидкостей центробежными насосами, так как это может повлечь за собой как чрезмерные затраты энергии, так и вызвать отказ оборудования. Полупогружные винтовые насосы в состоянии справиться с такой задачей. Одним из главных преимуществ вертикальных насосов является снижение занимаемой насосным агрегатом площади.
Изменение схемы системы после модернизации
Рисунок 3. «Классическая схема» маслосистемы насосного зала НПС
Рисунок 4. Модернизированная схема маслосистемы насосного зала
НПС
В заключении необходимо отметить, что данный способ позволит провести модернизацию системы смазки при минимальных затратах (в сравнении с другими известными способами), и в будущем поможет уменьшить убытки от внеплановых остановок НПС, связанных с отказами маслосистемы.
Использованные источники:
1. ГОСТ 34183-2017 Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Насосы центробежные нефтяные. Общие технические условия.
2. ГОСТ 34182-2017 Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Эксплуатация и техническое обслуживание. Основные положения
3. РД-75.200.00-КТН-119-16 с Изм.№1 Руководство по техническому обслуживанию и ремонту оборудования и сооружений нефтеперекачивающих станций
4. Сальников, А.В. Маслосистема магистральных насосов [Текст]: метод. указания /А.В.Сальников. - Ухта: УГТУ, 2015. - 27 с.
Used sources:
1. GOST 34183-2017 The main pipeline transport of oil and oil products. Centrifugal oil pumps. General specifications.
2. GOST 34182-2017 The main pipeline transport of oil and oil products. Operation and maintenance. Key Points
3. RD-75.200.00-KTN-119-16 with Amendment No. 1 Guide for the maintenance and repair of equipment and facilities of oil pumping stations
4. Salnikov, A.V. Oil system of main pumps [Text]: method. instructions / A.V. Salnikov. - Ukhta: USTU, 2015 .-- 27 p.
