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

Центробежный секционный насос ЦНС 240-1900 -Основными конструктивными блоками насоса являются корпус и ротор.
К корпусу относятся крышки линий всасывания и нагнетания, направляющие аппараты, передний и задний кронштейны. Корпуса направляющих аппаратов, крышки всасывания и нагнетания стягиваются стяжными болтами.
 Направляющий аппарат, кольцо (с уплотняющими кольцами) и рабочее колесо образуют секцию насоса. Стыки корпусов направляющих аппаратов уплотняются резиновыми кольцами, выполненными из маслобензостойкой резины. Благодаря тому, что корпус насоса состоит из отдельных секций, имеется возможность, не меняя подачи, менять напор путем установки нужного числа рабочих колес и направляющих аппаратов с корпусами. При этом меняется только длина вала и стяжных шпилек.
 Опорные кронштейны насоса выполнены из чугуна, направляющий аппарат, кольцо и корпус направляющего аппарата, втулка сальника - из пресс материала АГ-4В, остальные детали - из хромоникелевой стали.
 Ротор насоса состоит из вала, на котором установлены рабочие колеса, кольцо, рубашка вала, дистанционная втулка, регулировочные кольца и диск разгрузки. Все детали на валу стягиваются гайкой ротора.
 Опорами ротора служат два радиальных сферических подшипника, установленные в переднем и заднем кронштейнах по скользящей посадке, позволяющей ротору перемещаться в осевом направлении на величину






"разбега" ротора.
Подшипниковые камеры уплотняются манжетами, установленными в крышках подшипников.
 Кронштейн с наружной стороны закрыт крышкой, в которой смонтировано устройство контроля смещения ротора. Места выхода вала из корпуса подшипников и камер уплотняются сальником.
 Центробежные насосы ЦНС, входящие в состав агрегатов, горизонтальные, секционные с количеством секций от двух до десяти.
Работа насоса основана на взаимодействии лопаток вращающегося рабочего колеса и перекачиваемой жидкости.
Вращаясь, рабочее колесо сообщает круговое движение жидкости, находящейся между лопатками. Вследствие возникающей центробежной силы жидкость от центра колеса перемещается к внешнему выходу, а освободившееся пространство вновь заполняется жидкостью, поступающей из всасывающей трубы под действием создаваемого разрежения. Выйдя из рабочего колеса первой секции, жидкость поступает в каналы направляющего аппарата и затем во второе рабочее колесо с давлением, созданным в первой секции, откуда - в третье рабочее колесо с увеличенным давлением, созданным во второй секции и т.д.
 Вышедшая из последнего рабочего колеса жидкость через направляющий аппарат поступает в крышку нагнетания и из нее в нагнетательный трубопровод. Во время работы насоса, вследствие давления воды на неравные по площади боковые поверхности рабочих колес, возникает осевое усилие, которое стремится сместить ротор насоса в сторону всасывания.
 Для уравновешивания осевого усилия в насосе предусмотрено разгрузочное устройство, состоящее из диска разгрузки, кольца и втулки разгрузки и дистанционной втулки. Жидкость из последней ступени проходит через кольцевой зазор между втулкой разгрузки и дистанционной втулкой и давит на диск разгрузки с усилием, равным сумме усилий, действующих на рабочие колеса, но направленным в сторону нагнетания. Ротор насоса оказывается уравновешенным, равенство усилий устанавливается автоматически.
Выходящая из разгрузочной камеры жидкость охлаждает сальник со



стороны нагнетания.
Сальник со стороны всасывания омывается жидкостью, поступающей
под давлением из всасывающего трубопровода. Жидкость, проходя по рубашке вала через сальниковую набивку, предупреждает засасывание воздуха в насос и одновременно охлаждает сальник. Большая часть жидкости проходит через зазор между рубашкой вала и втулкой гидрозатвора в полость всасывания, часть проходит между рубашкой вала и сальником со стороны всасывания, охлаждая его, остальная часть выходит наружу через штуцер. Затяжка сальника должна обеспечивать возможность просачивания перекачиваемой жидкости между валом и сальниковой набивкой наружу в количестве 5-15 л/ч. Меньшее количество свидетельствует об излишнем затягивании сальника, что увеличивает потери на трение и ускоряет износ рубашки вала и гайки ротора.
 Ротор насоса приводится во вращение электродвигателем, присоединенным к насосу через упругую втулочно-пальцевую муфту, состоящую из двух полумуфт (насоса и электродвигателя) и пальцев с резиновыми втулками.
 Направление вращения ротора насоса по часовой стрелке, если смотреть со стороны электродвигателя.
 Насос и электродвигатель устанавливаются на общей фундаментной плите так, чтобы между полумуфтами оставался зазор 10 мм при роторе насоса, сдвинутом до отказа в сторону всасывания.
 Монтаж электрооборудования осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.0-75.

1.1.3 Эксплуатация и ремонт

Перед эксплуатацией электродвигатель агрегата должен быть заземлен. Чугунные насосы типа ЦНС предназначены для перекачивания воды
с температурой до 45°С с содержанием механических примесей не более 0,5% по массе. Следует особо обратить внимание, что эти насосы стабильно и долговечно работают с подпором 2-6 м. При отсутствии подпора кавитация
быстро разрушает эти быстроходные насосы. При установке их для перекачивания воды с температурой более 45° С необходимо повышать
подпор. Помимо основного исполнения насосы ЦНС выпускаются нескольких модификаций для определенных условий работы. Насосы типа ЦНСГ (для горячей воды) выпускаются с подачей 38 и 60 м3/час для воды с температурой до 105°С. Эти насосы должны работать с подпором до 10 м.
Корпуса подшипников этой, модификации имеют камеры охлаждения. Для откачивания из угольных шахт воды с высокой минерализацией выпускаются насосы типа ЦНСК. Отличительной особенностью этой модификации является выполнение проточной части насоса из хромоникелевой стали. Для перекачивания масла (трансформаторного) создана модификация насоса типа ЦНСМ. Эти насосы за счет понижения числа оборотов обеспечивают нормальные навигационные условия на всасывании. Основная область их применения - работа в маслосистеме турбогенераторов. К группе многоступенчатых насосов относятся также насосы типа ЦН. Подвод жидкости из одной ступени в другую осуществляется по внутреннему или внешнему переводному каналу, что позволяет уравновесить осевые силы в насосе.
Наиболее широкое применение в энергетике, городском и промышленном водоснабжении получили двухступенчатые насосы типа ЦН400-105 и четырехступенчатые насосы ЦН400-210, перекачивающие жидкость с температурой 70-100°С.
1.2 Центробежные насосы зарубежного производства [4]
1.2.1 Горизонтальные секционные насосы с разгрузочным диском SKM-Е
Горизонтальные насосы SKM (аналоги насосам ЦНС, насосам ЦНС г, насосам ЦНС к) предназначены для подачи воды и химически активных жидкостей под высоким давлением. Горизонтальные насосы широко используются в качестве бустерных насосов, подпитывающих насосов, в составе насосных станций повышения давления.
 Широкая линейка горизонтальных насосов SKM, возможность подрезки рабочих колес последней и промежуточной ступеней горизонтального насоса обеспечивают сплошное перекрытие полей характеристик насоса и позволяют подобрать горизонтальный насос под уникальные требования каждой системы.
 Производство горизонтальных насосов под параметры системы обеспечивает гибкость при проектировании высоконапорных систем.
Различные материалы насосной части в сочетании с применением механических уплотнений вала ведущих производителей значительно расширяют перечень перекачиваемых насосом жидкостей, увеличивают срок службы горизонтального насоса.
 Подача: до 700куб. м/ч
 Напор: до 400м
 Диапазон температур: от минус 10С до +120С
 Материалы насосной части: серый чугун, ковкий чугун, нержавеющая сталь, бронза.
 Специальное предложение для российских предприятий: уплотнение вала - сальниковая набивка.
 Стандартное уплотнение вала: различные виды торцовых уплотнений
ведущих производителей.
Патентная проработка велась по теме “ Центробежный насос с модернизированной защитой подшипников от попадания механических примесей ” глубиной поиска 25 лет в архивах Тюменской Областной Научной Библиотеке.
По данной теме найдено приближенный 2 патента № [21,22,23], отечественного и зарубежного образцов, описанные изобретения в которых реальны для использования защитой подшипников от попадания механических примесей центробежного насоса типа ЦНС 180-1900 и ЦНС 240-1900.
Наиболее близкими и доступными для внедрения является техническое решение, описанное в пункте 1.4 [1.4.1, 1.4.2,1.4.3], представленное (ЗАО) Научно-производственное объединение « Гидромаш » и зарубежные горизонтальные и вертикальные многоступенчатые насосы серии WRH и WRV.
В данном проекте предпринята попытка применить идею изобретения в конструкции прототипа для увеличения межремонтного периода, за счёт установки сетчатого фильтра на подаче масла.

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%.