Установка стабилизации нефти с усовершенствованием уплотнений ротора насоса НПС 65х35-500-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Установка стабилизации нефти с усовершенствованием уплотнений ротора насоса НПС 65х35-500-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 НПС, 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 водя-ного маслоохладителей в системе смазывания магистрального насоса. Также обоснована экономическая целесообразность модернизации данно-го технологического оборудования. Рассмотрены вопросы охраны окру-жающей среды и безопасных условий труда.
2.2 Описание подобранного оборудования
2.2.1 Основные технические показатели оборудования

Центробежный горизонтальный нефтяной секционный насос, предназначенный для перекачивания нефти, ожиженных углеводородных газов, нефтепродуктов при температуре от минус 30 к плюс 2000С, а также упругих жидкостей, похожих с указанными по физико-химическим свойствам.
Перекачиваемая жидкость не должна содержать взвешенных частиц больше 0,2% по массе и размеру более 0,2мм.
Насосы выпускаются в соответствии с требованиями ОСТ 26-06-1304-75 к насосам 1-й группы надежности, а также в соответствии с требованиями ГОСТ 15150-69 и ГОСТ16350-70 к изделиям у климатических выполнений В, ТС и ТВ укрупненной категории 2.
Насос предназначен для работы вне помещений и в помещениях, где по условиям работы возможное образование взрывоопасных смесей газов, пары или пыли с воздухом, что относятся к категориям взрывоопасности 1, 2, 3 и группам Т1, Т2, Т3 и Т4 согласно классификации ПІВРЕ.
Условное обозначение насосного агрегата (насоса) состоит из основной и дополнительной частей, разделенных знаком тире.
В основную часть обозначения входят буквы НПС (Н - нефтяной, П - с плоским разъёмом корпуса, С - секционный) и числа, указующие оптимальную и уменьшенную оптимальную подачу и натиск при оптимальных подачах.
В дополнительную часть обозначения входят буквы и цифры, которые характеризуют выполнения конструктивных элементов, указанные в таблицы, при которых насос обеспечивает необходимые параметры.
Пример условного обозначения насоса нефтяного с номинальной подачей 65 м3/год и уменьшенной оптимальной подачей 35 м3/год, с напором при оптимальных подачах 500м; с ротором для наибольшей оптимальной подачи; с рабочим колесом номинального исходного диаметра; с деталями проточной части, выполненными из углеродной стали; с одинарным торцевым уплотнением вала и проточной циркуляцией перекачиваемой насосом жидкости через него у климатического выполнения «У». Насос НПС65/35-500-Іа СОП Ту26-02-767-78.
2.2.2 Конструкция и принцип работы

Электронасосный агрегат состоит из насоса и двигателя, смонтированных на общей фундаментной плите.
Соединение валов насоса и двигателя осуществляется зубастой муфтой с промежуточным валом. Направление вращения ротор насоса - левое (против часовой стрелки, если смотреть со стороны двигателя).
Насос центробежный, секционный с плоским горизонтальным разъёмом корпуса.
Корпус насоса состоит из двух половинок из разъёмов по горизонтальной плоскости. Поверхности разъёма обеих половин корпуса тщательным образом притираются и взимаются с помощью булавок и колпачковых гаек.
Нижняя половина корпуса является сварной конструкцией, которая состоит из стальной отливки, к которой приваривается полутруба, образующая переводный канал из 4-й степени в 5-ом и угольники для разгрузочной трубы, которые выравнивают давление в камере перед уплотнением вала, расположенными с высоконапорной стороны, к давлению на приеме насоса.
Направление осей патрубков насосов - горизонтальное, боковое и перпендикулярное осе вала.
Проточная часть насоса состоит из правых и левых секций, входных камер-ступеней и исходных камер-степеней. Все секции и камеры центрируются по внутреннему растачиванию корпуса и стопорятся от проворачивания штифтами. Правильное расположение камер относительно отверстий в корпусе обеспечивается залоговыми стопорами.
Уплотнение зазора между деталями проточной части и корпусом насоса, который исключает перетёк жидкости между степенями, осуществляется кольцами уплотнителей круглого пересечения, выполненными из термостойкой резины.
Рабочие колеса на валу собраны в две группы по 4 колеса в каждой группе. Входные отверстия рабочих колес обе групп обратные в противоположные стороны, что позволило практически разгрузить ротор от осевых сил.
Уплотнение вала осуществляется торцевым или сальниковым уплотнением. В камере сальника, корпусах подшипников есть отверстия для подведения и отведения жидкости уплотнителя и охладителя.
Принципиальные схемы вспомогательных трубопроводов для уплотнения вала СО и СГ приведены ниже.

Рисунок 2.4 - Схема трубопроводов насоса с сальником СГ
1 – Подвод воды; 2 - отвод воды; 3 -отвод затворной воды; 4 - подвод затворной жидкости; 5 – отвод воды из рубашки сальниковой коробки; 6 - отвод утечек; 7 - подвод перекачиваемой жидкости; 8 - отвод утечек; 9 - подвод затворной воды; 10 - подвод воды к втулке сальника; 11 - подвод воды к корпусу подшипника; 12 - подвод воды к рубашке сальника; 13 - отвод затворной жидкости из фланца сальника

Вал насоса вращается в двух шарикоподшипниковых выносных опорах. Опора размещена около муфты, состоит из двух радиально-опорных шарикоподшипников 66414Л ГОСТ 831-75. Противоположная опора из 2-х радиальных шарикоподшипниках 414Л ГОСТ 8338-75.

Рисунок 2.5 - Схема трубопроводов с сальниковым уплотнением СО
1 – Подвод воды; 2 - подводы к корпусу подшипника; 3 - подвод воды к втулке сальника; 4 - подвод воды к рубашки сальниковой коробки; 5 - отвод воды из рубашки сальниковой камеры; 6 - отвод воды; 7 - отвод утечек (эмульсированной воды); 8 – отвод утечек

Масло подшипников - жидкость. Предусмотрена местная автономная циркуляция масла с автоматической поддержкой его уровня.
В мягком сальнике многокольцевое набивание разделено фонарём сальника, через который циркулирует холодное масло, которое охлаждает и смазывает вал ротора и сальниковую набивку. Кроме того циркулирующее масло является гидравлическим затвором, который предотвращает выход наружу горячих нефтепродуктов с температурой выше 80 °С.
Давление уплотняющей и охлаждающей жидкости, которая привстает к торцевым уплотнениям, должны отвечать рекомендациям, изложенными в инструкции предприятия изготовителя этих уплотнений.

В насосе НПС 65/35-500 используется вращательное уплотнение вала, который содержит основное торцевое уплотнение, передвижной контакт которого образован элементами неподвижного и узлов, которые вращаются, взаимодействуют по уплотняющему поясу. Конструкция базового уплотнения центробежного насосу изображена ниже.

Рисунок 4.1 - Уплотнение ротора насоса базовой конструкции
1 – Втулка; 2 - обойма; 3 - опорная шайба; 4 - обойма; 5 - направляющая обойма; 6 - втулка; 7 - манжета; 8 - шайба; 9 - втулка; 10 - шайба; 11 - уплотняющие кольца; 12 - стопорное кольцо; 13 - уплотняющие элементы; 14 - манжета
Используемое уплотнение вала, имеет следующие недостатки:
- недостаточное центрирование колец и демпфирование ротора центробежной машины;
- недостаточное предупреждение электрохимической коррозии внутреннего антифрикционного покрытия плавающих колец;
- наличие поперечных колебаний колец;
- недостаточное предупреждение пригарей во время пусковых режимов;
- достаточно большой износ торцевых уплотняющих поясов.
В основу нашего технического предложения поставлено задание устранить указанные недостатки и создать уплотнение рабочей полости с минимальным истоком жидкости затвора.
Уплотнение содержит корпус, через который проходит вал, который вращается. На валу установлены с уплотняющими зазорами внешнее и внутреннее плавающие кольца. Внутри внешнего плавающего кольца расположены реверсивные демпферные колодки на гидростатической пленке, что само устанавливается, между какими установлены реверсивные скребут из антизадирного токопроводящего материала. Внутреннее плавающее кольцо подвешено в радиальном направлении на пружинном устройстве, размещенном в направлении действия силы притяжения. Внутренние поверхности внешнего и внутреннего плавающих колец имеют антифрикционное покрытие, разделенное в направлении хода среды затвора канавками, которые содержат одинарный ряд лунок. Плавающие кольца контактируют с корпусом уплотняющими поясами, которые имеют износостойкое покрытие. В корпусе установленная пластина с износостойким покрытием.
Создано уплотнение с минимальным истоком жидкости затвора, который обеспечивает надежное центрирование внешнего кольца и демпфирование ротора центробежной машины, предотвращая электрохимическую коррозию внутреннего антикоррозийного покрытия плавающих колец, содействующее гашению поперечных колебаний колец и минимальному износу торцевых уплотняющих поясов, такое, которое позволяет предупредить сухой контакт внутреннего плавающего кольца с валом.
Установка внутри внешнего плавающего кольца реверсивных колодок, что само устанавливаются, на гидростатической пленке обеспечивает надежное центрирование внешнего кольца и демпфирование ротора центробежной машины. Реверсивные колодки обеспечивают работоспособность независимо от направления вращения вала.
Размещение между реверсивными колодками, реверсивных скребков из протизадирного токопроводящего материала, что исполняют роль токосъемных щеток, позволяют снизить статичное электричество на валу и предупредить электрохимическую коррозию внутреннего антикоррозийного покрытия плавающих колец.
Разделение антифрикционного покрытия внутренних поверхностей плавающих колец в направлении хода среды затвора канавками, которые содержат одинарный ряд лунок, способствует разбиванию кольцевого вихря жидкости затвора, трения, которое образуется под действием сил, и вращательного движения вала. Тем же лунки способствуют гашению поперечных колебаний колец.
Установка в корпусе пластины с износостойким покрытием обеспечивает минимальный износ торцевых уплотняющих поясов.
Размещение пружинного устройства, на котором подвешено внутреннее плавающее кольцо, в направлении действия силы притяжения способствует компенсации массы внутреннего плавающего кольца и силы трения в торцевом стыке уплотняющего поясу, что, в свою очередь, позволяет предупредить сухой контакт внутреннего плавающего кольца с валом и, как следствие, пригари во время пусковых режимов. При работе такая компенсация позволяет с максимальным эффектом использовать гидродинамическую центрирующую силу, которая обеспечивает концентричность уплотняющего зазора.
Наше техническое предложение объясняется чертежами.
На рисунку 4.2 изображен продольный разрез уплотнения вала, который вращается, и разрез по А-А на рисунку 4.3.
Уплотнение вала, который вращается, содержит корпус 1, через который проходит вал, который вращается, 2. На валу 2 установлены с уплотняющими зазорами внешнее 3 и внутреннее 4 плавающих кольца.

Рисунок 4.2 - Общий вид предлагаемого уплотнения ротора насоса
В середине внешнего 3 плавающих кольца расположены реверсивные демпферные колодки, что само устанавливающиеся, 5 на гидростатической пленке, между которыми установлены реверсивные скребут 6 из антизадирного токопроводящего материала. Внутреннее 4 плавающее кольцо подвешено в радиальном направлении на пружинном устройстве 7, размещенному в направлении действия силы притяжения. Внутренние поверхности внешнего 3 и внутреннего 4 плавающих колец имеют антифрикционное покрытие 8, разделенной в направлении хода среды затвора канавками 9, что содержат одинарный ряд лунок 10. Плавающие кольца 3, 4 контактируют с корпусом уплотняющими поясами 11, что имеют износостойкое покрытие. В корпусе 1 установленная пластина 12 с износостойким покрытием.

Рисунок 4.3 - Разрез уплотнения насоса по линии А-А (Рисунок 4.2)
Между внутренним 4 плавающим кольцом и корпусом 1 размещенная камера 13 подвода жидкости замка, соединенная через пазы 14, кольцевую проточку 15 и отверстия 16 внутреннего 4 плавающие кольца с полостью 17 между плавающими кольцами 3, 4.
Уплотнение вала, который вращается, работает таким образом. Жидкость затвора под давлением, которое превышает давление в рабочей полости 18, подают в камеру подведение 13. Из камеры подведения 13 через пазы 14, кольцевую проточку 15 и отверстия 16 внутреннего плавающего кольца 4 жидкость затвора поступает в полость 17, создавая гидравлический затвор и препятствуя истоку уплотняющей среды в атмосферу.
В данном дипломном проекте было разработано уплотнение ротора центробежного насоса НПС 65/35-500. Было рассчитанные и подобранные основные параметры и узлы насоса.
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 работы оборудования и обслуживающего персонала, были разработаны основные мероприятия по охране труда.
Проанализировав характеристики вредных веществ, которые загрязняют естественную среду, намечены предупредительные мероприятия относительно предотвращения загрязнения, а также ликвидации последствий загрязнения.