Центробежный секционный насос ЦНС 240-1900 с модернизированной защитой подшипников от попадания механических примесей-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Центробежный насос секционный ЦНС 240-1900 с модернизированной защитой подшипников от попадание воды.
Осуществлено устновить на подаче маслосистемы дополнительного фильтра , для защиты маслосистемы от механических примесей, а также засорения дроссельной шайбы, котоый приводит к повышению температуры подшипника, и к остановке насоса. В результате чего, из за недостаточного поступления масла в полость подшипника, приводит к износу подшипника скольжения , и шейку вала. Периодические остановки насоса по причине засорения дроссельной шайбы ,и увеличения механических примесей в масле, приводит к выходу из строя маслонасоса, а в дальнейшем и насосный агрегат.
Проведена анализ отечественных и зарубежных аналогов, принцип работы, характеристика, эксплуатация и ремонт насосов, а так же сделано патентная проработка.
Отечественные горизонтальные центробежные секционные насоси типа ЦНС, ЦНСг, ЦНСм, ЦНСн. Центробежные насосы для закачки воды зарубежного производства. Горизонтальные секционные насосы с разгрузочным диском SKM-Е и вертикальные секционные насосы повышенной мощности SKMV-H.
Проведена гидравлический расчет проточной части центробежного насосного агрегата ЦНС-245-1900.
Сделано расчет экономической эффективности проекта, экономических и капитальных затрат, налога на имущество.
Рассмотрен вопрос экологичность проекта, безопасность, чрезвычайные ситуации объекта, расчет взрыва газосмеси. На листах формата А1 изображены общие виды и сборочные чертежи предлагаемого устройства и его прототипа, а также основные конструктивные элементы, входящие в состав данного агрегата.
В данном случае рассчитывается насос для работы на промыслах
Сибири, поэтому оптимальным является прототип из ряда отечественных
насосов. Необходим насос, который наиболее часто устанавливается на
промыслах, а его конструкция не вызывает сложностей в ремонте и
обслуживании. Также важными критериями являются относительная легкость
расчета параметров насоса, а также большое количество опубликованной научной литературы по данной теме.
1.4.1 Центробежный насос двухстороннего входаотечественного образца
Формула полезной модели[21]
1. Центробежныйнасос двустороннего входа, содержащий корпус насоса с крышкой и кронштейнами, вал, установленный в подшипниковых опорах, размещенных на кронштейнах корпуса, центробежное рабочее колесо двустороннего входа, зафиксированное на валу посредством защитных втулок и стопорных элементов, уплотняющие кольца, образующие с рабочим колесом щелевые уплотнения, и уплотнения вала, имеющие полости, связанные с полостью высокого давления насоса, отличающийся тем, что уплотняющие кольца рабочего колесавыполнены с отверстиями, а само рабочее колесо в зоне щелевого уплотнения выполнено с коническими канавками, при этом полости уплотнений вала связаны с полостью высокого давления насоса через отверстия в уплотняющих кольцах, щелевые уплотнения и канавки рабочего колеса.
2. Насос по п.1, отличающийся тем, что кронштейны корпуса выполнены с канавками для размещения в них ответных выступов, выполненных на корпусах подшипников подшипниковых опор вала, при этом
корпуса подшипников прижаты к кронштейнам корпуса скобами, при этом подшипники защищены при увеличение утечек через торцовые уплотнении.
3. Насос по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве стопорных элементов для фиксации защитных втулок на валу используются фигурные шпонки с резьбовыми гайками и стопорными шайбами.
4. Насос по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве стопорных элементов для фиксации защитных втулок на валу используются размещенные на лыске вала цилиндрические элементы, резьбовые гайки и стопорные шайбы.
5. Насос по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве стопорных элементов для фиксации защитных втулок на валу используются стопорные кольца и установленные на шпонках стопорные втулки, размещенные между защитными втулками и стопорными кольцами, при этом контактирующие между собой торцы защитныхвтулок и стопорных втулок выполнены под углом относительно их оси вращения.
Основную долю производства этих насосов составляют насосы типа "Д".
Эти насосы (чугунные) предназначены для подачи воды и других чистых жидкостей, аналогичных ей по вязкости и химической активности, с температурой до +85°С с концентрацией твердых включений до 0,05% и размером твердых частиц до 0,2 мм.
Насосы применяются на насосных станциях городского, промышленного и сельского водоснабжения, в том числе для орошения и осушения полей и в других отраслях народного хозяйства.
Этот тип насоса из-за наличия двухстороннего рабочего колеса и двухстороннего подвода жидкости имеет хорошую всасываемую способность и лучшие кавитационные качества по сравнению с насосами консольного вида, что является существенным для насосных станций, где надо забирать воду с уровней ниже нулевой отметки (допустимая вакуумметрическаявысота всасывания 2,5-7 м). В пусковой, момент самовсасывание обеспечивает, как правило малогабаритный вакуумный насос типа ВВН.
Высокая надёжность в работе (гарантийный ресурс = 20 тыс. часов) позволяет иметь небольшой резерв насосов в системе, так как во время ремонта резервные насосы обеспечивают необходимую надежность в работе.
Условное обозначение электронасосного агрегата:
1 - порядковый номер модернизации;Д - тип насоса;первые цифры - подача, м3/час;цифры после тире - напор, м.
Сетевые насосы типа СЭ (сетевой электронасос) представляет coбой одну из модификаций горизонтальных одноступенчатых с колесом двухстороннего входа и предназначены для воды с температурой до 180°С, с концентрацией твердых включений до 5 мг/л, размером твердых включений до 0,2 мм.
1.4.2Горизонтального многоступенчатого секционногонасоса
ЦНСп-180-1900
Формула изобретения[22],
Лабиринтное уплотнение - содержащее установленные навалуи в
корпусе внутреннее и наружное кольца с кольцевымивыступамии
впадинами, при этом наружное кольцо выполнено из упругогоматериала
с возможностью деформирования в радиальномнаправлениипри его
осевом нагружении, стопорное устройство, контактирующее с однимиз
торцовнаружного кольца, отличающегося тем, что, с целью повышения
надежности работы уплотнения, наружное кольцо выполнено с
утолщениями на концевых участках, один из которых установлен с натягом
в корпусе, а другой - с возможностью осевого перемещения,при этом
наружное кольцо с корпусом образуетзамкнутую герметичную полость,
заполненную жидким маслом, а стопорное устройствовыполнено виде гайки.
Изобретение относится к машиностроению и может бытьиспользовано
в металлорежущих станках, автомобилях и т.д. длягерметизацииподшип-ников опор качения.
Цель изобретения – повышениенадежности работы уплотнения путем
упрощения монтажа и возможности компенсации осевых и радиальных
биений вала.
Насосы предназначены для закачки воды в нефтеносные пласты с цельюискусственного поддержания внутрипластового давления при добыче нефтина нефтяных месторождениях.
 
1.4.2.2Конструкция

Насосы центробежные, горизонтальные, многоступенчатые, однокорпусные, секционного типа, с симметричным расположением рабочих колес. Такое расположение рабочих колес позволяет исключить из конст-рукции насоса разгрузочное устройство (гидропяту), что значительно повышает надежность работы насоса. Остаточная осевая силавоспринимается упорным подшипником. Опорами ротора служат подшипники скольжения с картерной или принудительной смазкой.
Концевые уплотнения –механические с сальниковой набивкой или торцовые. Входной патрубок насоса направлен горизонтально, напорный-
вертикально вверх (по присоединительным размерам входного патрубка и фундаментанасосы унифицированы с насосами типа ЦНС 180, выпускаемых серийно).
 Входные и напорные крышки - углеродистая сталь 25Л с специальными наплавками;
- проточная часть и детали щелевых уплотнений – хромистые стали типа 25Х13(насосы обычного исполнения) икоррозионностойкий сплав
(насосы износостойкийисполнения);
- вал - 40ХФА (насосы обычного исполнения), 14Х17Н2 (насосы износостойкого исполнения).

Целью данного проекта является увеличение наработки на отказ насосов работающих в осложненных условиях эксплуатации.
Основным рабочим агентом в системе ЦППД-5 является подтоварная вода – 54%. И ежегодно объемы сброса подтоварной воды только увеличиваются.
Следующий показатель – наработка на отказ, т.е. МРЦ. Норматив 8600 часов. Но за 2010 год средняя наработка на отказ насосов, работающих на подтоварной воде, составила 3500 часов. Это происходит из-заплохих условий эксплуатации насосного
оборудования. А именно - повышенное содержание КВЧ и нефтепродуктов в
перекачиваемой жидкости, высокие линейные давления, устаревшая
конструкция и неподходящие материалы проточной части насосов.
Вследствие этого возникают частые ремонты снижаетсяпроизводительность насосов, растут затраты на электроэнергию.
К тому же специфика работы цеха ППД-5 такова, что в работе на каждой БКНС находятся все агрегаты, т.е. работа осуществляется без резерва, отсутствует возможность производить резервные переключения насосных агрегатов для технического обслуживания насосов. И каждая остановка
становится аварийной, с риском потери плановой закачки.
Ситуация по аварийным остановкам насосного оборудования ЦППД-5 классифицируется по следующим причинам:
-  неисправность м/н, перегрев подшипников – 42%
-  замена сальниковой набивки – 23%
-  смена технологического режима – 9%;
-  максимальный ток СТДМ – 3%;
- ППР РЭС- 1%;
-  неисправность КИПиА – 5%;
-  пропуски по фланцам – 4%;
-  ППР ЮНПБС – 8%;
Основной причиной остановок насосных агрегатов является неисправность маслонасосов и перегрев подшипников.
Это происходит из-за того, что работа насосного агрегата ведется на масле, содержание КВЧ и воды в которой во много раз превышает норму. Вода и механические примеси попадают в масло по разным причинам.
Например, ввиду некачественной подготовки перекачиваемой жидкости, на прием агрегатов поступает вода, содержание механических примесей в которой, по результатам анализов в несколько раз превышает норму. При этом забиваются дренажные сливы, трубки разгрузки сальников и гидропяты, что приводит к аварийной остановке агрегата, часто сопровождаемое выдавливанием сальниковой набивки. Вода из сальниковой камеры бьет в маслоотбойное кольцо подшипника, которое при значительных утечках не способно защитить от попадания жидкости в масло.
В дальнейшем возникает коррозия металлических частей маслосистемы – маслобак, трубопроводы слива, нагнетания, что приводит к возникновению мелких взвешенных частиц. Что негативно отражается на качестве работы насосов, в частности происходит интенсивный износ шеек валов, в дальнейшем вибрация, снижение КПД, что приводит к демонтажу насоса.
К тому же, применяемое для смазки подшипников насосных агрегатов масло марки ТП-22 при смешивании с водой образует стойкую эмульсию, которое при отстое не расслаивается в полном объеме на среды.
При работе на таком масле ломаются насосы нмш-5, приходят в негодность вкладыши подшипников, возникает значительная коррозия шеек валов, в конечном итоге, с увеличением радиального люфта, возникающей неустранимой вибрацией и выбиванием сальникового пакета насос приходится демонтировать.
Проблема заключается в том, что существующая система обвязки подачи масла, не предусматривает реальную очистку масла. И предлагаемое решение – это установка дополнительных трехходовых сетчатых шаровых кранов (с проходимостью 0,5-1мм) с установкой фильтров непосредственно до дросселей.
Задача данного фильтра отсеивать взвешенные частицы шлама. Данная модернизация позволит сократить до минимума подачу некачественного масла в подшипники, соответственно работа насосного агрегата будет стабильной. Таким образом, сократятся остановки насосных агрегатов по причине «неисправность м/н, перегрев подшипников» на 42%.
Фильтр применяется для очистки потока от механических примесей в системах трубопроводов горячей и холодной воды, сжатого воздуха, масла и жидких углеводородов при температуре транспортируемой среды до 150°C
Если провести модернизацию на всех насосах ЦППД-5, то увеличится межремонтный период до плановых показателей, сократятся затраты на ремонты насосов, будет выполняться план по закачке рабочего агента в пласт.