Модернизация торцевого уплотнения насосного агрегата НВП 2500-120-М. Курсовая работа. Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Модернизация торцевого уплотнения насосного агрегата НВП 2500-120-М-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
ПОДПОРНЫЙ, ТРЕХСЕКЦИОННЫЙ НАСОС, ПРЕДВКЛЮЧЕННОЕ КОЛЕСО, НАСОС НВП 20500-120-М, ПЕРЕКАЧКА НЕФТИ, ПОДПОРНАЯ НАСОСНАЯ СТАНЦИЯ, МАГИСТРАЛЬНАЯ НАСОСНАЯ, ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ, МОДЕРНИЗАЦИЯ, МАГНИТНАЯ ЖИДКОСТЬ, НАДЕЖНОСТЬ.
Объект модернизации: насос подпорный вертикальный НВП 20500-120-М.
Цели модернизации:
• увеличение средней наработки до отказа торцового уплотнения;
• повышение надежности насоса.
В настоящем дипломном проекте дана краткая характеристика работы подпорного насоса, рассмотрены проблемы в процессе работы насоса и причины повышенного износа оборудования.
В конструктивной части дипломного проекта предложен проект установки магнитожидкостного уплотнения. Учтены вопросы безопасности и экологичности проекта, произведен экономический расчет.
Нефтяные центробежные насосы, рассчитанные на работу в условиях возможного образования взрывоопасных смесей газов и паров с воздухом, применяют в промысловых системах сбора, подготовке и транспорте нефти, технологических установках нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств для перекачивания нефти, сжиженных углеводородных газов, нефтепродуктов и других жидкостей, сходных с указанными по физическим свойствам (плотности, вязкости и др.) и коррозионному воздействию на материал деталей насосов. Максимальное содержание твердых взвешенных частиц в перекачиваемой жидкости не должно превышать 0,2 % (по массе). Размеры частиц должны составлять не более 0,2 мм.
Изготовляют насосы следующих типов: К — консольные го-ризонтальные одно- и двухступенчатые; С — горизонтальные секционные межопорные с осевым разъемом корпуса; СД — горизонтальные секционные межопорные двухкорпусные; ВМ — вертикальные, встраиваемые в трубопровод.
Условное давление корпуса Ру — один из параметров, опре-деляющий соответствие насоса конкретным условиям эксплуатации. При этом давление на входе в насос не должно превышать: для насосов типов К, С, СД — 2,5 МПа и для насосов типа ВМ— 1 МПа. [18]

3 Сведения об объекте модернизации

3.1 Описание и работа агрегата

Современным типом подпорных насосов, являются насосы НПВ (нефтяные подпорные вертикальные).
Цифры в маркировке указывают на производительность (м3/ч) и напор насоса (м). Данный тип насоса размещается в стакане 1, расположенном под уровнем земли, практически на отметке трубопровода. Приводящий двигатель находится на поверхности.
Насос имеет центробежное рабочее колесо двухстороннего входа 2, с каждой стороны колеса по предвключенному литому колесу 4 типа шнек. Направляющие подшипники ротора – подшипники скольжения, они смазываются и охлаждаются перекачиваемой нефтью.
Удерживание ротора от перемещения в осевом направлении производится сдвоенными радиально-упорными шарикоподшипниками 6, имеющими консистентную смазку. Ротор насоса гидравлически уравновешен применением на нём центробежного колеса двухстороннего входа, уплотнение ротора 5 – механическое, торцевого типа.
Принцип работы насосного агрегата заключается в преобразовании механической энергии приводного двигателя в гидравлическую энергию перемещаемой насосом жидкости, что осуществляется вращающимися рабочими колесами, снабженными лопастями.
Данный насос – центробежный, вертикальный двухкорпусной, секционного типа, трехступенчатый, с рабочим первой ступени односторенного входа с предвключенным колесом и концевым торцовым уплотнением патронного типа.

3.1.1 Назначение изделия

Насос НПВ 2500-120-М (Q=2400M3/4, Н=103М) изготовлен ОАО Сумский завод «Насосэнергомаш». Насос НПВ 2500-120-М (Q=2400M3 /Ч, Н=103М) предназначен для перекачивания нефти.
Насос (агрегат) изготовлен для эксплуатации в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом - УХЛ при категории размещения 1 или 2 по ГОСТ 15150-69 с нижним значением температуры окружающего воздуха минус 60 °С и верхним - плюс 40 °С.
Агрегат изготовлен во взрывозащищенном исполнении и предназначен для эксплуатации во взрывоопасных зонах класса 2 по ГОСТ Р51330.9-99, класса В-1г согласно «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ) и предназначен для перекачивания жидкостей, пары которых образуют с воздухом взрывоопасные смеси.
Насос в составе агрегата относится к изделиям конкретного назначения (ИКН), вида I (восстанавливаемые) по ГОСТ 27.003-90.
Режим работы насоса - постоянный. Насосы допускают параллельную работу.
Насосный агрегат АНПВ 2500-120-М (Q=2400M3 /Ч, Н=103М) изготавливается для эксплуатации в районах с сейсмичностью до 7 баллов включительно
Условное обозначение насоса НПВ 2500-120-М (Q=2400M3 /Ч, Н= 103м):
НП - нефтяной, подпорный;
В - вертикальный;
М- модернизированный;
2400 - подача насоса в номинальном режиме, м3/ч;
103 - напор насоса в номинальном режиме, м;
А - отличительный индекс агрегата; [13]
Допускаемые производственные отклонения напора - от 0 % до минус 3 % от номинального значения.
Максимальная мощность в рабочем интервале подач:
насоса - 769,9 кВт,
агрегата - 810,4 кВт.
Значения максимальной мощности насоса определены при:
расчетной плотности ρ=850 кг/м3,
расчетной кинематической вязкости θ=25-10"6 м2/с,
Снижение к.п.д. насоса после выработки среднего ресурса до капитального ре¬монта не более 2 %.
Внешняя утечка через концевое уплотнение вала при стоянке насоса не должна превышать 6,9-10~9 м3/с (0,025 л/ч).

3.1.3 Устройство и работа

Принцип работы насосного агрегата заключается в преобразовании механической энергии приводного двигателя в гидравлическую энергию перемещаемой насосом жидкости, что осуществляется вращающимися рабочими колесами, снабженными лопастями.
Насос НПВ 2500-120-М (Q=2400M3 /Ч, Н=103м)-центробежный, вертикальный двухкорпусной, секционного типа, трехступенчатый, с рабочим колесом первой ступени одностороннего входа с предвключенным колесом и концевым торцовым уплотнением патронного типа.
Основными сборочными единицами насоса (рисунок 3.3) являются стакан 1 и выемная часть 2 с фонарем 6, соединенные шпильками 8, шайбами 9 и гайками 10.
Стакан представляет собой сварную конструкцию с приёмной полостью Р. Корпус стакана состоит из цилиндрической обечайки с вваренным входным патрубком У, выполненным с разделкой кромок под приварку трубопровода. В стакане имеется эллиптическое днище. Внутри обечайки стакана расположен трубопровод 27 для опорожнения насоса. Квадратный фланец стакана выполняет роль опорной плиты насосного агрегата и жестко крепит¬ся к фундаменту фундаментными шпильками.
Выемная часть (рисунок 14) насоса состоит из роторной части и статорной части.
Статорная часть состоит из верхнего подшипника опорно-упорного 1, нижнего подшипника гидродинамического 2, уплотнения торцового 3, крышки 11, корпуса напорного 10, корпуса подвода 9, переходника 12, секций 4 и 5, аппаратов направляющих 6, 7, 8 с проставкой 77, фонаря 13, а также фонаря 6 (рисунок 3.3).
Уплотнение концевое представляет собой уплотнение торцовое патронного типа, состоящее из основного уплотнения и вспомогательного. Уплотнение предназначено для предотвращения утечек перекачиваемой жидкости в месте выхода вала из корпуса насоса. Кроме того, корпус в сборе со втулкой образует щелевое уплотнение с втулкой на валу насоса.
Торцовое уплотнение представляет собой комплексную сборочную единицу, состоящую из статорных и роторных частей. Торцовое уплотнение устанавливается в насос и демонтируется узлом в блочном виде.
В дипломном проекте проведена модернизация насосного агрегата НВП 205000-120-М, при этом узлом модернизации выбрана самая слабая ее часть – торцовое уплотнение. Был проведен патентно-информационный обзор и анализ конструкций вертикальных, подпорных, нефтяных насосов. На основе полученных данных были сделаны выводы о предпочтительном техническом решении, которые легли в основу модернизации вертикального подпорного насоса.
В соответствии с целью решены следующие задачи:
• произведены расчеты на прочность модернизированного оборудования;
• произведены расчеты и сравнения показателей до и после модернизации
• оценка экономической эффективности разработки и возможности внедрения проектируемого узла.
Согласно сборочному чертежу и стандартам отечественного машиностроения был спроектирован технологический маршрут втулки.
В результате проведения модернизации по повышению надежности торцового уплотнения получена прибыль 206202,87 рублей. Таким образом, цель дипломного проекта, ожидаемым эффектом от которого является повышение надежности и средней наработки до отказа, была достигнута в полной мере.