Система виброизоляции насосного агрегата ЦНС 180-1900 / СТДМ-1600-2РУХЛ4-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Станция состоит из комплекта насосных блоков БН, блока маслохозяйства БМХ, блока аппаратурного БА, блоков распределительных устройств БРУ и блока плавного пуска БПП, блока напорной гребенки БГ, блока подпорных насосов БПН.
Блоки БН выполняют функции повышения давления технологической воды до уровня, обеспечивающего нагнетание воды в скважины системы поддержания пластового давления (заводнения). Три блока будут состыкованы после установки двух первых блоков.
Блок БА осуществляет функции:
автоматического управления работ блоков БН, БГ, БМХ;
контроля параметров и сигнализации состояния технологического оборудования;
защиты технологического оборудования при изменении условий техпроцесса сверх допустимых пределов;
автоматического отключения неисправного блока БН и включения резервного.
Блок БГ выполняет функции распределения технологической воды на скважины системы поддержания пластового давления.
Блок маслохозяйства БМХ служит для принудительной подачи масла к подшипникам насоса и отдельно к подшипникам электродвигателя для их охлаждения в процессе работы.
Блок подпорных насосов БПН совмещенный с блоком плавного пуска осуществляет подачу воды из емкости к основным насосам через систему фильтров. В блоке имеется прямолинейный участок для установки на нем накладных счетчиков воды «Взлет»
Блок плавного пуска БПП осуществляет плавный пуск (нагрузки плавно растут) насосных агрегатов ЦНС-180 и их частотное регулирование по изменению числа оборотов электродвигателя
Блок насосный (рисунок 1.3).
Технологическая вода по всасывающему трубопроводу через фильтр и компенсатор подается на всасывающий патрубок насоса ЦНС 180, затем из насоса по нагнетательному трубопроводу проходит через обратный клапан, электроприводную задвижку, задвижку с ручным приводом Ду 100, Ру = 250 и подается на блок напорной гребенки. В БН установлены и смонтированы:
- насос ЦНС 180 с электродвигателем, смонтированными на раме – фундаментной плите агрегата; которая установлена на 16-ти амортизаторах, опирающихся на основание блока;
- всасывающий трубопровод насоса с установленными на нем задвижкой, фильтром и компенсатором виброгашения;

Компенсаторы КВД90-250 НЖ предназначены для герметичного виброгасящего соединения выходных трубопроводов насосов ЦНС 63, ЦНС 90, ЦНС 180 БКНС, блоков напорных гребенок (БГ) и устьевой обвязки нагнетательных и эксплуатационных скважин.

1,6 – вилка, 2 – кольцо, 3 -палец, 4 –сильфон, 5–спираль защитная
Рисунок 1.17 Конструкция компенсатора высоконапорного КВД 90-250 НЖ
Технические характеристики компенсатора высоконапорного
КВД 90-250 НЖ представлены в таблице 1.2.
Применение компенсаторов:
 снижает вибрацию трубопроводов и структурный шум оборудования,
 сохраняет неизменной центровку соосности валов насосных агрегатов и компрессоров при просадке и деформации фундамента и несущих рамных конструкций.
При использовании компенсаторов в трубной обвязке насосов следует руководствоваться следующим:
 компенсаторы должны устанавливаться как можно ближе к патрубку насоса;
 при установке компенсатора первоначальные монтажные напряжения должны иметь минимальные значения, для этого могут быть применены временные монтажные катушки;
 соединение компенсатора КВД 90-500 с трубопроводом насоса должно осуществляться сваркой с применением электродов для нержавеющей стали (Э-10Х5МФ, Э-10Х25Н13Г2) и последующей проверкой качества швов;
 соединение компенсатора КВД 90-250, а также компенсатора КВД90-500, оснащенного заводскими переходными кольцами из углеродистой стали) осуществляется сваркой с применением обычных электродов.
Схема установки компенсатора на трубопроводе указана на рисунках 1.18, 1.19.
Таблица 1.2 Технические характеристики компенсатора
высоконапорного КВД 90-250 НЖ
Наименование характеристики Значение
Диаметр условного прохода Ду, мм
Рабочее давление Р, мПа
Испытательное давление Рисп, мПа
Рабочая среда
Объемный расход жидкости, м3/час
Компенсация изгиба осей
трубопровода, град.
Технический ресурс, часов
Срок службы, лет Гарантийный срок эксплуатации, лет Масса, кг     
Материал присоединительного
патрубка 100
25
34
сточная пластовая вода, нефть
до 200
80 в любых направлениях

40000
10
2
17
СТ20 ГОСТ 1050-88

Рисунок 1.18 Вид сверху

Рисунок 1.19 Фронтальный вид
При этой схеме обеспечивается снижение эквивалентных напряжений на 41,4%. При применении 2-х компенсаторов КВД 90-250 по схеме показанной на рис. 1.18, 1.19 пунктиром, обеспечивается снижение эквивалентных напряжений не менее чем на 66,6% и значительно большая подвижность соединения, что может быть необходимо при замене насоса.
Компенсатор типа КРВГ 150-25 предназначен для герметичного виброгасящего соединения трубопроводов насосных агрегатов, устьевой арматуры эксплуатационных и нагнетательных скважин, трубопроводов блоков распределительных гребенок (БГ) и др.
Применение компенсаторов КРВГ:
 снижает вибрацию трубопроводов и структурный шум оборудования;
 компенсирует температурные изменения длин, прямых участков трубопроводов и разгружает неподвижные опоры;
 сохраняет неизменной центровку соосности валов насосных агрегатов и компрессоров при просадке и деформации фундамента и несущих рамных конструкций.
Общий вид компенсатора КРВГ приведен на рисунке 1.20.
 

Рисунок 1.20 Компенсатор - виброгаситель КРВГ 150-25
Технические характеристики компенсатора высоконапорного КРВГ 50-25 представлены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 Технические характеристики компенсатора высоконапорного КРВГ 150-25

Наименование характеристики Значение
Диаметр условного прохода Ду, мм
Рабочее давление Р, мПа
Температура окружающей среды, 0С
Рабочая среда


Объемный расход жидкости, м3/час
Компенсационная способность:
 допускаемое параллельное
смещение осей трубопроводов, мм
 допускаемое угловое смещение
трубопроводов
Виброгашение в диапазоне
частот 50-4000 Гц, не менее, дБ
Масса, кг
Назначенный срок службы, лет  
Гарантийный срок хранения со дня
изготовления, лет    
Гарантийный срок эксплуатации, лет  150


При использовании компенсатора-виброгасителя КРВГ 150-25 в трубной обвязке насосов первоначальные монтажные напряжения должны иметь минимальные значения.
Компенсатор КРВГ 150-25 устанавливать только прямолинейно и как можно ближе к патрубку насоса. При этом допускается перемещение одного конца рукава относительно другого в плоскости, перпендикулярной оси рукава, на ± 20 мм. Не допускается монтаж и работа компенсаторов на скручивание, растяжение и сжатие.
Необходимо учесть, что предельное отклонение длины гибкого рукава может достигать 3% от номинальной. При монтаже необходимо измерить фактическую длину компенсатора с фланцами и переходниками, вырезать катушку в трубопроводе этой длины и произвести монтаж компенсатора. С другой стороны компенсатора на расстоянии (1,5...2,0) Ду должна устанавливаться неподвижная опора.
Монтаж компенсатора производить в последнюю очередь, а демонтаж – в первую очередь.

Исследуем напряженно-деформированное состояние насосно-трубной обвязки насосного агрегата ЦНС 180-1900 (СТДМ-1600) ВКС с применением компенсатора-виброгасителя КРВГ 150-25 и компенсаторов высоконапорных КВД 90-250 НЖ. На рисунках 1.21 - 1.27 изображены деформированное состояние трубной обвязки насосного агрегата ЦНС 180-1900 (СТДМ-1600) ВКС при применении компенсаторов КВД90-250 НЖ и КРВГ 150-25 и эпюры распределения силовых факторов и моментов по осям X, Y, Z.
Расчеты смещений патрубков насоса до и после применения указанных компенсаторов указаны в таблице 1.4.
Значение напряжения при установке компенсаторов снизилось до 74 МПа. Результаты сравнения показали, что применение компенсатора- виброгасителя КРВГ 150-25 в приемном трубопроводе и двух компенсаторов высоконапорных КВД 90-250 НЖ в выкидном трубопроводе позволяет снизить уровень напряжений, деформации и перемещения на патрубки насосных агрегатов от трубопроводной обвязки.

Таблица 1.4 Сравнение расчетных значений перемещений, возникающих на патрубках насосного агрегата в трубной обвязке без при применении и с применением компенсаторов

Название патрубка Смещение
патрубка по осям, мм
 без компенсаторов с компенсаторами
 Х Y Z Х Y Z
входной -0,28 3,077 -2,40 -0,0302 2,357 -1,384
напорный -19,50 17,23 -37,39 0,76 5,768 -0,6947

Применение компенсаторов между насосом и коллектором обеспечило снижение деформации насосно-трубной системы, обусловленные нагрузкой от собственного веса трубы, температуры и давления перекачиваемой среды, температуры окружающего воздуха и т.д.
Таким образом, на основании изложенного в соединениях насоса
ЦНС 180-1900 рекомендуется применять компенсаторы-виброгасители типа КВД и КРВГ. Эти компенсаторы допускают смещение фланцев в пределах 20 мм и компенсируют изгибы осей трубопроводов в любых плоскостях