Модернизация центробежного секционного насоса ЦНС М-180-1900. Рабочее колесо с импеллером-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

В дипломном проекте рассмотрена технологическая схема установки для поддержания пластового давления, где вода в пласт нагнетается центробежным насосом. Также мною было составлено техническое задание на центробежный насос типа ЦНС. Для данного насоса мною было разработано устройство для разгрузки ротора от действия осевых сил, описано его назначение, приведены основные технические характеристики, описано устройство и работа узла разгрузки. Для всего оборудования установки задействованного в эксплуатации составлен график планово-предупредительных ремонтов, произведён расчёт штата рабочих, необходимых для обслуживания оборудования и составлен план ремонтных мастерских. Разработана карта смазки, рассчитан ее расход и периодичность замены. Выявлены вредные факторы, приведены требования безопасности и пожарной безопасности. Произведено технико-экономическое обоснование внедрения новой техники, выполнены расчёты по основным пунктам расходов, затрат на внедрение новой техники и её окупаемости. Устройство работает следующим образом (Рис5.1)

При работе центробежного насоса на рабочем колесе 1 возникает осевая сила, которая на номинальном режиме уравновешивается за счет создания со стороны несущего диска лопатками 2 импеллера насосного эффекта, уменьшающего давление в боковой пазухе насоса.
При изменении режима работы насоса на рабочем колесе 1 возникает неуравновешенная осевая сила, величина которой зависит от изменения давления. При этом давление будет изменяться как в задисковой полости насоса, так и в сообщенной с ней камере 7. При увеличении давления в полости за рабочим колесом1 давление в камере 7 также увеличивается. Поршень 6 перемещается влево вместе с пальцами 3 и втулкой 4 приводного механизма 5, поворачивая лопатки 2 импеллера относительно продольных осей.
Поворот лопаток 2 импеллера приводит к изменений их ширины, позволяющей за счет изменения насосного эффекта импеллера и осевых зазоров между импеллером и рабочим колесом 1 регулировать осевую силу в насосе.

Дебит добывающих скважин – 480 м3 /сут.
Глубина расположения пласта – 2165 м.
Количество нагнетательных скважин – 4
Плотность нагнетаемой воды – 1000 кг/м3
4.2. Основные положения технического задания на центробежный насос типа ЦНС.
1. Наименование и область применения
1.1 Наименование изделия и его шифр – центробежный насос типа ЦНС М
1.2 Назначение и область применения.
Центробежный насос предназначен для закачки воды в пласт под давлением для поддержания пластового давления.
1.3 Возможность использования изделия для поставки на экспорт.
Центробежный насос типа ЦНС М
может поставляться на экспорт самостоятельно при наличии патентной чистоты по стране поставок.
2 Основание для разработки.
2.1 Организация, утвердившая документ.
Кафедра НГМО, в лице заведующего кафедрой Сысоева Н.И.
2.2 Тема, этап отраслевого и тематического плана в рамках которого будет выполняться задание - дипломный проект.
3 Цель и назначение разработки .
3.1 Заменяемое старое или создание нового – модернизация гидравлического разгрузочного устройства центробежный насос типа ЦНС М в сравнении с прототипом.
3.2 Ориентировочная потребность по годам с начала серийного производства – 1 шт. для кафедры НГМиО ЮРГТУ, дальнейший выпуск по заказам предприятий.
3.3 Источники финансирования - предприятия - заказчики.
3.4 Количество и сроки изготовления – 1 шт. до 2.10.09 для кафедры НГМиО ЮРГТУ, в дальнейшем оговариваются с заказчиком.
3.5 Предполагаемые исполнители – инженеры, УВП и студенты кафедры НГМиО Поляков Константин Сергеевич, Самарский “Завод НГПО”.
4 Источники разработки.
4.1 Протоколы лабораторных и производственных испытаний - отсутствуют.
4.2 Конструктивные проработки – конструкторская и нормативная документация, требования по эксплуатации.
 4.3 Перечень других источников:
Чичеров Л.Г. ,Молчанов Г.В. Абинович А.М. Расчёт и конструирование нефтепромыслового оборудования.М.:Недра,1987,422 с.
Братченко Б. Ф. “Справочник по стационарным машинам” Москва 1976г
Попов В. М. “Водоотливные установки. Справочное пособие” Москва “Недра” 1990г.
5 Технические требования.
 5.1 Стандарты и нормативно - техническая документация - Конструкторская и нормативная документация, требования по эксплуатации центробежный насос типа ЦНС М
5.2 Состав изделия, требования к устройству
Центробежный насос типа ЦНС М включает в себя: Корпус насоса, рабочие колёса, направляющие аппараты, корпус направляющего аппарата, вал, всасывающий и нагнетательный коллекторы, монтажную раму, подшипниковые опоры, узел разгрузки от осевых сил.
5.3 Требования к показателям назначения, надёжности и ремонтопригодности.
Центробежный насос типа ЦНС М должен удовлетворять следующим требованием :
-простота конструкции необходимая для достижения высокой работоспособности оборудования.
-надежность оборудования, определяемая временем безотказной работы буровой установки. Обеспечивает безаварийное функционирование механизмов в течении расчетного времени.
-долговечность машин, механизмов и их деталей, представляющая собой время безотказной работы в нормальных условиях в часах, соответствующая межремонтному сроку или кратная ей, определяет сроки физического износа, соответствующего определенным технико-экономическим показателям.
-ремонто-способность оборудования должна создавать возможность реставрации или замены отдельных быстроизнашивающихся деталей или узлов непосредственно в промысловых условиях или в условиях механических мастерских буровых предприятий.
-стандартизация и унификация, обеспечиваемая созданием ГОСТов на отдельные машины, механизмы и инструменты, приводит к конструктивному единообразию оборудования, уменьшению числа их типоразмеров и определению эксплуатационных параметров. Стандартизация, унификация и нормализация способствует значительному упрощению эксплуатации машин, облегчению ухода за оборудованием и их ремонтов. Уменьшению номенклатуры запасных частей
5.4 Требования к унификации:
Основные сборочные единицы ЦНС М, должны быть максимально унифицированы с аналогичными узлами ЦНС
5.5 Требования к безопасности эксплуатации ЦНС М необходимо выполнять в соответствии с правилами безопасности в нефтегазовой отрасли, правилами технической эксплуатации электроустановок, правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок и требованиями инструкций.
Эргономические и эстетические требования. Эргономические показатели должны обеспечить максимальную эффективность, безопасность и комфортность труда.
Требования к патентной чистоте – ЦНС М должен обладать патентной чистотой по странам СНГ, бывшим СЭВ, США, Англии, Франции, Японии, Германии.
5.6 Требования к номенклатуре изделия –направляющий аппарат, корпус направляющего аппарата, рабочие колеса изготавливают из стали 45Л, а вал изготавливают из стали 45Х.
5.7 Требования к эксплуатации – ЦНС М должен быть рассчитан на длительную безотказную работу, для чего необходимо выполнение следующих требований :
1) допускается эксплуатация только в соответствии с технической характеристикой , перегрузки не допускаются ;
2) своевременная и правильная смазка узлов ЦНС М в соответствии с картой смазки ;
своевременный осмотр, подтяжка креплений, регулировка механизмов, замена быстроизнашивающихся деталей ;соблюдение других требований ведомственных инструкций, действующих в отрасли, по эксплуатации.
6.Экономические показатели.
6.1. Ориентировочный экономический эффект от применения одного– центробежный насос типа ЦНС в данном проекте не подсчитывается.
6.2. Срок окупаемости затрат – в данном проекте не подсчитывается.
6.3. Лимитная цена- в данном проекте не подсчитывается.
6.4. Предполагаемая потребность по заказам предприятий.
7. Стадии и этапы разработки.
7.1. Разработка конструкторской документации для изготовления опытной партии Центробежный насос типа ЦНС М до 2.10.09
7.2. Изготовление и предварительные испытания опытного центробежный насос типа ЦНС М
7.3. Приёмочные испытания опытной партии центробежный насос типа ЦНС М
7.4. Корректировка конструкторской документации на установочную серию.
7.5. Изготовление установочной серии Центробежный насос типа ЦНС М
В данном дипломном проекте мною решался вопрос о новой конструкции узла разгрузки от осевых сил центробежного насоса типа ЦНС. Были определены основные конструктивные, кинематические, энергетические параметры, режим работы центробежного насоса. Произведён патентный обзор. Произведён прочностной расчет основных узлов центробежного насоса. Произведена оценка надёжности оборудования.
Кроме этого изложены требования к монтажу, транспортировке оборудования, произведен расчет штата ремонтных мастерских, описан ремонт поршня импеллера, составлена карта смазки установки для ППД.
В разделе безопасность жизнедеятельности рассмотрены вредные и опасные факторы на производстве, техника безопасности при работе и план ликвидации аварии.
Свою задачу считаю полностью выполненной, так как это решение небезосновательно и подтверждено экономическими расчетами, которые так же приведены в проекте.