Модернизация конструкции роторного уплотнения насоса НМ 360-460-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Модернизация конструкции роторного уплотнения насоса НМ 360-460-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
В ходе выполнения данного дипломного проекта было предложено модернизация уплотнений магистрального нефтяного насоса.
В проекте были рассмотрены технические показатели нескольких магистральных насосов типа НМ, проведён их сравнительный анализ с определением важных недостатков и конкретной работой по ликвидации одного из них.
В процессе выполнения были проведены расчёты потерь в торцевых уплотнениях, расчёт осевого усилия ротора, расчёты воздушного и водяного маслоохладителей в системе смазывания магистрального насоса. Также обоснована экономическая целесообразность модернизации данного технологического оборудования. Рассмотрены вопросы охраны окружающей среды и безопасных условий труда.
Насос и электродвигатель, зєднані зубчатой муфтой, устанавливают на отдельных фундаментных рамах.
Направление вращения вала - по часовой стрелке, если смотреть со стороны электродвигателя.
Конструкция насоса НМ 360-460 обеспечивает последовательное соединение двух одновременно работающих насосов, а конструкция насосов НМ 500-300 - три. При этом давление на входе в первый насос должно быть не больше 25 кгс/см, давление на выходе из последнего насоса - не больше 100 кгс/см. Для расширения области применения насосов допускается уменьшение подаче и натиску в пределах рабочей зоны.
Материал основных деталей насосов НМ 360-460
Вал - сталь 40Х
Рабочее колесо - сталь 2Х13Л
Предвключене колесо - сталь 2Х13Л
Секция - сталь 2Х13Л
Направляющий аппарат - сталь 2Х13Л
Крышка всасывания - сталь 25Л-ІІ
Крышка напорная - сталь 25Л-ІІ
Агрегат нефтяной насосный НМ предназначен для комплектации нефте перекачивающих главных насосных станций производительностью 10000, 7000, 5000, 3600, 2500, 1250 и 900 м/ч.
Техническая характеристика насоса
Техническая характеристика
1. Назначение - для перекачивания нефти и нефтепродуктов температурой от - 5 к 800С, кинематической вязкостью не больше 3х10-4 м /с, с содержанием механических примесей по объему не больше 0,06% и размером не больше 0,2 мм
2. Предельное давление кгс/см2 100
3. Применяются для транспортировки нефти и нефтепродуктов по магистральным трубопроводам.
4 Тип используемого насоса НМ 360-460
5. Горизонтальный секционный многоступенчатый однокорпусный с рабочими колесами одностороннего входа.
6. Подача, м3/часами: 360
7. Напор, м: 460
8. Частота вращения, о/мин: 3000
9. Запас кавитации Дhд, которая допускается, м, не больше 4,5
10. КПД с %, не менее 80
11. Масса, кг, не больше (3000*) 2700
12. Предельное отклонение по напору, % +5, - 3 %
13. Мазание подшипников - принудительное от централизованной маслоустановки
14. Мощность насоса, кВт   750
15. Повод осуществляется от электродвигателя через зубчатую муфту
На каждой нефтеперекачивающей насосной станции устанавливают четыре последовательно соединенных насосных агрегату НМ, из которых три рабочих и один резервный, причем резервным может быть любой насосный агрегат. Слив истоков проводится в безнапорную емкость, из которой насосами откачивания истоков ЦНС 60-66.330 подается в приемный трубопровод станции.
Насосные агрегаты укомплектовываются контрольными измерительными приборами и средствами автоматического управления, защиты, контроля сигнализации.
Как повод агрегата применяют трехфазный синхронные электродвигатель маркие СТД нормального выполнения с разомкнутым циклом вентиляции. Масло подшипников принудительно от централизованной маслоустановки.
Горизонтальный разъем корпуса насоса уплотняется паронитовою прокладкой толщиной 0,5 мм по контуру и закрывается специальными щитками, назначение которых - оберечь обслуживающий персонал от попадания струи нефти в случае пробоя прокладки по рассечению. В нижней части корпуса отлили лапы для крепления насоса к фундаменту. К приемному и напорному патрубкам крепятся контрфланцы, к которым привариваются основные трубопроводы.
Ротором насоса является комплектный узел, который состоит из вала, рабочего колеса, защитных втулок и других деталей, закрепленных на валу шейки. Шейки вала, которые опираются на подшипники, подданные поверхньому закалке для повышения износостойкости. Конец вала под зубчатую втулку - конический, чем облегчается разборка насоса. Опорами ротора служат подшипники скольжения. Масло подшипников принудительно. Масло подается с двух сторон до холодильников, по середине вкладыша и сливается по краям. На сливных патрубках подшипников есть обзорные окна для наблюдения за отводным маслом.
Конечные уплотнения ротора - механические, торцевые, одинарные с парой, которая трется, графит, - нержавеющая сталь, розвантаженного типа. Масло поверхностей, которые трутся, и охлаждение деталей уплотнения проводится перекачиваемой нефтью.
Вспомогательные трубопроводы назначены:
- для подведения и отведения смазочного масла к подшипникам и зубчатым муфтам;
- для отведения нефти гидроразгрузки;
- для выпуска воздуха из насоса в период заполнения его нефтью.

Учитывая техническое решение разгрузочного устройства центробежного насоса ЦНС 360-460 (Паспорт 1635.01.00.000 ПАРСЕК. Насос центробежный секционный ЦНС 360-460 Ухл4). В данном насосе для компенсации осевой силы, которая возникает при перекачивании жидкости, предусмотрено гидравлическое разгрузочное устройство, которое содержит: корпус с полостью, поставленной в известность со входом насоса, и с установленным конечным торцевым уплотнением; диск разгрузки; два кольца разгрузки или без них из стойкого к износу материала, которые установлены на опорной периферийной части диска разгрузки, а другое - на напорной крышке насоса, который ограничивает полость разгрузочного устройства; цилиндрическую щель, которая дросселирует, между втулкой разгрузки, запрессованной в напорную крышку, и втулкой дистанционной, посаженой на вал и для передачи крутного момента, который имеет соединение шпонки по валу; полукольца или гайку, что находятся в полости разгрузочного устройства и обеспечивают осевую фиксацию установленных на вал рабочих колес, втулки дистанционной и диска разгрузки, при этом диск разгрузки посаженый на вал и для передачи момента, который крутит, имеет соединение шпонки.
Во время работы насоса перекачиваемая жидкость под давлением проходит через цилидричну щель, которая дросселирует, в разгрузочную камеру между напорной крышкой и диском разгрузки и предоставляет действие на разгрузочный диск. Равнодействующая осевых сил, которые возникают на разгрузочном диске и на рабочих колесах насоса, стремится сместить ротор в сторону всасывания, при этом образуется торцевой зазор между кольцами разгрузки. Величина торцевого зазора, который образуется, зависит от величины давления в разгрузочной камере и устанавливается автоматически.
Основными недостатками данной конструкции разгрузочного устройства является не эксплуатационная технологичность, посадка и осевая фиксация диска разгрузки на валу насоса.
Не перпендикулярность или перекос во время работы рабочих поверхностей диска и колец разгрузки относительно оси вращения вала насоса из-за допусков на изготовление деталей и действие осевой силы, которая прижимает диск разгрузки к опорной поверхности, вызовут момент, который выгибает, на валу. При вращении момент, который выгибает, будет иметь характер переменной нагрузки, которая ограничит циклическую долговечность вала, это приведет к преждевременным поломкам вала и сокращения ресурса насоса.
Основным заданием данного технического решения является повышение надежности и рабочего ресурса центробежного насоса за счет увеличения эффективности компенсации осевого усилия, которое возникает при работе насоса, с помощью усовершенствования конструкции разгрузочного устройства.
Решение поставленной задачи достигается гидравлическим разгрузочным устройством, которое содержит: корпус с полостью, поставленной в известность со входом насоса, и с установленным конечным торцевым уплотнением; диск разгрузки; два кольца разгрузки из стойкого к износу материала, одно их которые установлены на опорной периферийной части диска разгрузки, а другое - на напорной крышке насоса, который ограничивает полость разгрузочного устройства; цилидрическую щель, которая дросселирует, между втулкой разгрузки, запрессованной в напорную крышку, и втулкой дистанционной, посаженой на вал и для передачи момента, который крутит, что имеет соединение шпона по валу. Новым является то, что диск разгрузки установлен по кольцу уплотнителя на втулке дистанционной и зафиксирован на ней в окружном направлении по шлицевому соединению с посадкой по боковой поверхности шлиц с зазором, а в осевом направлении зафиксирован гайкой через пару шайб, подогнанных друг к другу по сферической поверхности с центром на осе вала, при этом гайка навертывается по резьбе на валу к упору в втулку дистанционную и взимает втулку дистанционную, и рабочие колеса насоса.
Суть предложения заключается в том, что установка диска разгрузки на втулку дистанционную с помощью шлицевого соединения с посадкой по боковым поверхностям шлиц с зазором и фиксация в осевом направлении через сферические шайбы гайкой, затянутой с упором в втулку дистанционную, позволяют компенсировать не перпендикулярность или перекос во время работы рабочих поверхностей диска и колец разгрузки относительно оси вращения вала насоса за счет самоустановки диска разгрузки в пределах бокового зазора по шлицевому соединению. Тем же обеспечивается отсутствие условий, которые приводят к появлению момента, который выгибает, на валу насоса.
Возможность передачи крутного момента, с помощью шлицевого соединения в сочетании с сферическими шайбами подтверждается опытом их приложения в конструкции авиационных газотурбинных двигателей (см. книгу Г.С.Ськубачевський «Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей», М.: «Машиностроение», в 1981 г., рис.5-28, с. 149-152).
На рисунку 4.2 изображено разгрузочное устройство центробежного насоса. Разгрузочное устройство содержит: корпус 1 с полостью 2, поставленной в известность со входом насоса, и с установленным конечным торцевым уплотнением 3; диск разгрузки 4; два кольца разгрузки 5 из стойкого к износу материала; втулку разгрузки 6; втулку дистанционную 7; сферические шайбы 8; гайку 9. Разгрузочная камера 10 с помощью цилиндровой щели, которая дросселирует 11, образованной втулкой разгрузки 6 и втулкой дистанционной 7, поставленная в известность с зоной нагнетания 12. Втулка дистанционная 7 посаженая на вал 13 и воспринимает момент, который крутит, соединением шпонки 14. Диск разгрузки 4 установлен по кольцу уплотнителя 15 на втулке дистанционной 7 и зафиксирован на ней в окружном направлении по шлицевому соединению 17 с посадкой по боковым поверхностям шлиц с зазором, а в осевом направлении зафиксирован гайкой 9 через пару сферических шайб 8, при этом гайка 9 навертывается по резьбе на валу 13 к упору в втулку дистанционную 7. Разгрузочная камера 10 и полость 2 разъединены кольцом уплотнителя 15 и защитным кольцом 16.
Во время работы насоса перекачиваемая жидкость под давлением проходит через цилидрическую щель, которая дросселирует, 11 в разгрузочную камеру 10 и предоставляет действие на разгрузочный диск 4. Равнодействующая осевых сил, которые возникают на разгрузочном диске 4 и на рабочих колесах насоса, стремится сместить ротор в сторону всасывания, при этом образуется торцевой зазор между кольцами разгрузки 5. Величина торцевого зазора, который образуется, устанавливается автоматически и зависит от величины давления в разгрузочной камере 10 и в полости 2.
Следует отметить, что в предлагаемой конструкции передача момента, который крутит, от вала 13 к диску разгрузки 4 происходит через втулку дистанционную 7, с помощью шлицевого (например: эвольвентного) соединения, а осевое усилие через сферические шайбы 8 и гайку 9, которая затянута в к упору в втулку 7. При передаче момента, который крутит, шлицами центрация разгрузочного диска на втулке 7 осуществляется боковыми поверхностями шлицевого соединения. Под воздействием осевых сил диск разгрузки 4 будет покачиваться по сферической поверхности шайб 8 таким образом, что обеспечивается параллельность рабочих поверхностей колец разгрузки. Использование шлицевого соединения позволяет обеспечить определенную меру свободы диска разгрузки 4 относительно вала 13 и оси вращения. Сферические шайбы 8 является направляющим элементом. В процессе работы кольцо уплотнителя 15 и защитное кольцо 16 деформируются и защищают шлицы от эрозии.
Гидравлическое разгрузочное устройство, которое содержит корпус с полостью, зєднаною со входом насоса, и с установленным конечным торцевым уплотнением, диск разгрузки, два кольца разгрузки из стойкого к износу материала, одно из которых установлено на опорной периферийной части диска разгрузки, а другое - на напорной крышке насоса, который будет обмежевывать полость разгрузочного устройства, которое дросселирует цилиндровую щель между втулкой разгрузки, запрессованной в напорную крышку, и втулкой дистанционной, посаженой на вал и для передачи момента, который крутит, что имеет соединение шпона по валу, который отличается тем, что диск разгрузки установлен по кольцу уплотнителя на втулке дистанционной и зафиксирован на ней в окружном направлении по шлицевому соединению с посадкой по боковой поверхности шлиц с зазором, а в осевом направлении зафиксирован гайкой через пар шайб, подогнанных друг к другу по сферической поверхности с центром на оси вала, при этом гайка навертывается по резьбе на валу к упору в втулку дистанционную и взимает втулку дистанционную и рабочие колеса насоса.