Оборудование для поддержания пластового давления с усовершенствованием торцевого уплотнения ЦНС 180-1900-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

В дипломном проекте на базе известных технических, конструктивных и организационных решений был решен комплекс задач, была предложена модернизация конструкции торцового уплотнения центробежного насоса ЦНС 180-1900.
В проекте была раскрыта конструкция, особенности работы и особенности ремонта оснащения для поддержки пластового давления, были проведенные расчеты и подбор основного оснащения, расчеты трудоспособности насоса.
Также обоснованна экономическая целесообразность модернизации данного технологического оснащения. Рассмотренные вопросы охраны окружающей среды и безопасных условий работы. Разработанные рекомендации по проведению монтажных работ.
Экономическая часть включает расчет экономического эффекта от внедрения технического предложения.
В процессе работы над темой дипломного проекта разработан технологический процесс изготовления колпака.
В разделах “Охрана работы” и ”Охрана окружающей среды” разработанный комплекс мероприятий на предотвращение аварий, профессиональных заболеваний и загрязнений окружающей среды.
Конструкция насоса ЦНС- 180 разработана с учетом образования на одной корпусной базе четырех модификаций с давлением нагнетания от 9,5 до 19,0 МПа.
Насос ЦНС-180 центробежный, горизонтальный, секционный, однокорпусный с односторонним расположением рабочих колес, с гидравлической пятой, подшипниками скольжения и конечными - передним и задним - уплотнениями комбинированного типа (щелевое уплотнение и уплотнение с мягкой сальниковой набивкой). Щелевое уплотнение предназначено для разгрузки сальника с отводом воды в безнапорную емкость при работе насоса с давлением во входном патрубке от 0,6 до 3,0 МПа. Если давление во входном патрубке менее 0,1 МПа, предусматривается подача воды на конечные уплотнения для устранения подсоса воздуха в пустоту подвода через сальник, а также для охлаждения сальника.
Корпус насоса состоит из набора секций, входной и напорной крышек и конечных уплотнений. Базовыми деталями насоса является крышка входная и напорная с лапами, расположенными в плоскости, какая параллельная горизонтальной осе насоса. Насос на плите фиксируют двумя цилиндрическими штифтами, которые устанавливаются в лапах входной крышки. Входной патрубок, расположенный горизонтально, напорный - вертикально.
Напорная крышка отлитая из качественной углеродной стали марки 25Л, крышка входная из чугуна марки СЧ 21-40, корпуса секций выполнены из поковок, хромистой стали марки 20X13. В секции по напряженной посадке установлены целостные направляющие аппараты из хромистой стали 20X13, которые застопорены штифтами от возвращения.
Стыки секций загерметизованы уплотняющими поясами. Для дополнительного уплотнения в стыках установке резиновые кольца. Секции взимаются со входной и напорной крышками с помощью восьми булавок М76х4.
Передача энергии от двигателя к насосу осуществляется с помощью соединительных муфт. В насосах в основном получили распространение муфты трех типов: втулочно-пальцевые, зубчатые, гибкие. Основными критериями для выбора соединительных муфт являются переедающий круглый момент и условия работы.
Втулочно-пальцевая муфта используется главным образом в насосах средней и низкой мощности. Гибкие элементы, которые в них используются, изготовляются из резины. Такие муфты не только допускают смещение валов, но обеспечивают смягчение толчков.
Втулочно пальцевые муфты выбирают по Госту 21424-75 в зависимости от диаметров соединительных валов и вращающего момента, который передается.
Втулочно-пальцевые муфты получили широкое использование благодаря простоте конструкции и незначительной их стоимости. Область использования их, ограниченная, что объясняется низкими механическими свойствами гибких элементов. Муфты допускают перекос валов до 1 и радиальное смещение в пределах зазора между резиновыми втулками и отверстиями в полумуфту(0,3-0,6) мм Однако нагрузка при этом распространяется между пальцами неравномерно, что приводит к повышенному износу втулок и возникновению дополнительных радиальных нагрузок на вал.
Муфты изготовляют из стальных поковок(Сталь 30) в нормализованном состоянии или стального литья(Сталь 35) в после отжига или нормализованном состоянии, а также из чугуна марки СЧ 21-40. Пальцы выполняют из стали марки не ниже сталь 45 в нормализованном состоянии.
Муфты крепятся на валах по неподвижной или переходной посадке по второму классу точности. При наличии осевой нагрузки необходимо дополнительное крепление муфт, которое препятствует их осевому перемещению.
Зубчатые муфты относятся к жестким компенсаторам, так как все детали изготовлении из металла и допускают небольшие продольные, поперечные и угловые смещения одного вала относительно другого за счет перемещений в зубчатом зацеплении. Зубчатые муфты позволяют соединять между собой валы разного диаметра и допускают их вращение в обоих направлениях. Прочность конструкции, отсутствие мелких быстроизнашиваемых частей, простота сбора и разборки являются основными преимуществами этих муфт.
К преимуществам зубчатых муфт относятся также их способность передавать высокие нагрузки, надежная работа при больших скоростях обращения и возможность использования для их, изготовление обычного зубонарезного инструмента. Зубчатая муфта состоит из двух обойм с внутренними зубами, которые находятся в зацеплении с внешними зубами втулок валов. В одной из обойм есть отверстие с пробкой для слива масла.
Для заполнения зубчатых муфт рекомендуются следующие масла: турбинное марки 57, цилиндровое марки 24 или 38, нигрол, трансмиссионное автотракторное летнее, а также смесь турбинного масла марки 22 с молотым графитом, доказанная до консистенции сливок. Консистентные смазки, непригодные для смазывания зубчатых муфт, так как смазка, которая выдавливается зубами не попадает на их поверхности трения, и зубчатое зацепление работает практически без смазывания, которое приводит к быстрому износу зубов.
В последнее время за рубежом стали использовать гибкие муфты, компенсирующим элементом которых является пакет стальных гибких пластин.
В центробежных насосах в качестве опорных и упорных узлов используют как подшипники качения, так и подшипники скольжения(с бронзовыми или залитыми баббитом вкладышами).
Наиболее распространенными типами подшипников качения являются: радиальные однорядные подшипники; шариковые радиальные двухрядные сферические подшипники; роликовые радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами; шариковые радиально-упорные подшипники; роликовые конические подшипники.
Ротор центробежного насоса является одной из самих сложных и ответственных собирательных единиц и определяет надежность насоса в целом.
Ротор насоса состоит из рабочих колес, посаженых на вал по скользящей посадке, разгрузочного диска, защитных втулок и других деталей.
Одним из конструктивных показателей, которые определяют надежность работы ротора, является его жесткость, которая характеризуется расстоянием между опорами.
Ротор насоса при работе воспринимает действие нескольких сил. Определяющими есть осевые и радиальные усилия, которые действуют на рабочие колеса, вращающий момент, а также динамический силы, которые вызваны не окончательным дисбалансом и неустойчивыми режимами в работе.
К неустойчивым режимам работы можно отнести кавитацию, помпа, "запаривание" насоса, резкие изменения в режимах работы, период пуска и остановки.
Рабочие колеса отлитые из хромистой стали 20X13Л, разгрузочный диск и защитные втулки выполнены из стали 20X13, вал - из поковки легированной стали 40ХФА.
Чтобы предотвратить протекание жидкости по валу стыки рабочих колес протираются к полному металлическому контакту. Уплотнение рабочих колес щелевого типа.
Опорами ротора служат подшипники скольжения с принудительным, а для насоса ЦНС- 180-1050 - с кольцевым смазыванием. Вкладыши подшипников - стальные, залитые баббитом, имеют цилиндрическую посадку в корпусе подшипника. В корпусе подшипника имеется отверстие для подвода у него мазала и установление счетчика температуры, для сливания масла снизу предусмотрено отверстие. На заднем подшипнике смонтированный указатель осевого положения ротора.
Насос с электродвигателем соединяются с помощью зубчатой муфты . ее обойма защищена кожухом.
Для смазывания и поддержания подшипников насосов и электродвигателей мощностью больше 1000 кВт, а также зубчатой муфты каждый насосный агрегат комплектуется системой мазания, в состав которой входит,:
- рабочий насос 1115-25-3,6/4 с подачей 3,6 м3/год, давлением нагнетания
- 0,4МПа с поводом от электродвигателя АОЛ2-31-4, который устанавливается
- на маслобаку;
- маслобак БМ - 0,32 с полезным объемом 0,32 м3(полный объем 0,36 м3);
- масло охладитель МХ- 4 с поверхностью охлаждения 4 м2;
- двойной маслофильтр ФДМ- 32 с поверхностью фильтрации 0,13 м2 и пропускной способностью 7,4 м3/год;
- предохранительный клапан и запорная арматура.
Смазывание подшипников скольжения у насосных агрегатов ЦНС- 180-1900, ЦНС- 180-1422, ЦНС- 180-1125 - принудительное от маслоустановки. У насосного агрегата ЦНС- 180-1050 смазывания подшипников кольцевое, у зубчатых муфт насосных агрегатов - консистентное. Для смазывания подшипников используют масло турбинное ТП- 22 ТУ 38101360-81, допускается его замена на масло турбине Т- 22, Т- 30 ГОСТ 32-74 и индустриальное І20А, І25А, І30А ГОСТ 20899 - 75; для зубчатых муфт - Литол 24 ГОСТ 21150-75 или ЦИАТИМ- 221 ГОСТ9433-80.
Система водяного охлаждения предусматривает подачу 6 м3/год воды на маслоохладитель МХ- 4, охлаждение и остывание сальников кольцевых уплотнений насоса при робот с давлением на входе в насос меньше атмосферного. В насосном агрегате ЦНС- 180-1050, где осуществляется кольцевое смазывание подшипников скольжения, затраты охлаждающей воды складывают 7 м3/часами

В базовом варианте для предотвращения потерь перекачиваемой жидкости и для уменьшения давления на торцевые уплотнения центробежного насоса ЦНС 180-1900 установлен заводской узел разгрузки, который работал по следующей схеме: нефть, которая попадала к камере торцевого уплотнения с помощью вала разгрузки просто отводилась из камеры.
В данный вариант входило следующее оборудование:
 электроприводная задвижка ЗКЛ ЭП 100×40    1шт.
 клапан предохранительный СППК 100×40     2шт.
 трехходовой кран 100×40       1шт.
 задвижка ручная Dy100 Py40       2шт.
 клапан обратный КОП 100×40       2шт.
 трубопровод Ø108×4        28 м.
 отвод 90 100×6         8шт.
Мы предлагаем избавиться данного механизма путем установки на насос торцевого уплотнения новой конструкции и блока гидроразгрузки.
Для увеличения долговечности насоса и в первую очередь его основных деталей - мы предлагаем следующее:
Вал насоса укорачивается. Вместо подшипников скольжения, которые убираются, используются подшипники из силикатного графита. Эти подшипники устанавливаются в приемной и напорной крышке и работают на перекачиваемой жидкости.
Вместо мягкой сальниковой набивки устанавливается торцевое уплотнение, которое работает около 10000 часов.
Следует отметить также позитивные стороны модернизации:
- сокращаются сроки по обслуживанию насоса;
- сокращается росход масла;
- уменьшаются габариты насоса;
- сокращается затрата баббита;
- исключаются случаи аварийной остановки насоса в результате перегрева подшипников;
- сокращается число остановок насоса для замены сальниковой набивки;
- исключаются потери жидкости через торцевые уплотнения
Следует отметить также, что после реконструкции уменьшится вес комплекта, увеличится экономический эффект и КПД насоса за счет замены существующего узла разгрузки и другого оборудования.

В данном дипломном проекте было разработано торцевое уплотнение центробежного насоса ЦНС 180-1900. Было рассчитанные и подобранные основные параметры и узлы насоса. Так за прототип был взят центробежный насос ЦНС 180-1900. Рассчитаны на долговечность его основные узлы и агрегаты
В дипломном проекте было также рассмотрено организация работ из монтажа и демонтажа насоса. В частности, монтаж двигателя, монтаж и выверение насоса, монтаж и проверка трубопроводов. Описан численный и квалификационный состав бригады.
Также, на основании анализа условий труда обслуживающего персонала, были разработаны основные мероприятия по охране труда. В частности, было посчитано защитное заземление.
Проанализировав характеристики вредных веществ, которые загрязняют естественную среду, намечены предупредительные мероприятия относительно предотвращения загрязнения, а также ликвидации последствий загрязнения.
В экономической части вел учет экономический эффект от внедрения данного усовершенствования.
Вообще, я считаю что разработанное техническое решение отвечает всем требованиям и способно полностью выполнять все те функции, которые он должен выполнять.