Установка по комплексной подготовке газа «Бильск»-Исследование и модернизация уплотняющей группы плунжерной пары насоса для откачки пластовой воды 1,3Т-50-6 (Магистерская работа 12А1)-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Установка по комплексной подготовке газа «Бильск»-Исследование и модернизация уплотняющей группы плунжерной пары насоса для откачки пластовой воды 1,3Т-50-6 (Магистерская работа 12А1)-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа-Текст пояснительной записки выполнен на Украинском языке вы можете легко его перевести на русский язык через Яндекс Переводчик ссылка на него https://translate.yandex.ru/?lang=uk-ru или с помощью любой другой программы для перевода
«Установка комплексной подготовки газа «Бельск» с модернизацией и исследованием уплотняющей группы плунжерної пары насоса для откачки пластовой воды 1,3 Т-50-6».
На сегодня около большинство УКПГ эксплуатируются свыше 30 лет, их технологическое оборудование частично изношено и устарело и нуждается в модернизации.
Для того, чтобы добытый природный газ и конденсат удовлетворяли требованиям, предъявляемым к ним, перед подачей в магистральный трубопровод, на газоперерабатывающий завод или на коммунально-бытовые нужды их нужно подвергнуть тщательной обработке, что включает:
1) отделение от газа механических примесей, капельной воды и конденсата. Этот процесс принято называть сепарацией.
2) удаление из газа паров воды. Этот процесс называется осушкой газа. Так как при осушке газа понижается температура образования гидратов, то сюда же относится и процесс предотвращения гидратообразования;
3) извлечения из газа тяжелых углеводородов.
Модернизации или техническому перевооружению могут подлежать полностью УКПГ или только их часть или отдельное технологическое оборудование. Одно из направлений дальнейшего развития оборудования этих установок, который позволит повысить эффективность работы насосного оборудования и стать залогом увеличения производительности и эффективности работы установки в целом является модернизация конструкции плунжерної пары насосного оборудования. Именно поэтому темой магистерской работы было выбрано установку по комплексной подготовке газа «Бельск» с модернизацией насоса для откачки пластовой воды 1,3 Т-50-6.
1.На первом листе графической части представлена технологическая схема УКПГ «Бельск», в который раскрыты основы компоновки оборудования, узлов и участков по подготовке скважинной продукции. Рассматриваемый в магистерской работе насос показан позицией 20, модернизация которого является целью моей магистерской работы. Емкость пластовой воды Е-6, позиция 6, объемом V=50 м3 предназначена для сбора пластовой воды из блока подогревателя теплоносителя, а также из сепаратора И степени. Емкость технологическая снабжена, двумя датчиками предельного уровня ДПУ-1М6 и трубопроводной обвязкой, в случае превышения верхнего уровня, происходит откачка пластовой воды с помощью насоса 1,3 Т-50-6, позиция 20, в подземную емкость дренажа пластовой воды, Е-11, позиция 13, объемом V=25 м3. Емкость предназначена для сбора дренажных пластовых вод с технологического оборудования, связь с атмосферой осуществляется через воздушник с вогнеперегорожувачем. Емкость оборудована двумя датчиками предельного уровня ДПУ-1М6 и трубопроводной обвязкой, в случае превышения верхнего уровня, происходит откачка пластовой воды с помощью насоса 1,3 Т-50-6, на очистные сооружения (на схеме не показаны).
2,3 На втором и третьем листах графической части показан общий вид и сборочный чертеж насосу 1,3 Т-50-6, аналогичной конструкции (до модернизации).
4. На четвертом листе графической изображен общий вид сальникового узла насоса 1,3 Т-50-6, аналогичной конструкции. Стандартное сальниковое уплотнение (аналог) в работе с перекачувальним средой, в нашем случае пластовою водой, имеет недостаточно надежную конструкцию, которая при сложных условиях эксплуатации, выходит из строя. Во время эксплуатации стандартного сальникового уплотнения (аналоге) изнашивается главный элемент сальникового узла, а именно уплотнительные манжеты, предназначенные для уплотнения плунжера. Аналог имеет свойство перегреваться при непрерывной работе, что приводит к увеличению износа уплотнительных манжет, а также увеличение утечек через сальниковый узел в целом, а это запрещается по технике безопасной эксплуатации, так как это вредит окружающей среде. Для нормальной работы сальникового уплотнения, манжеты 3 не должны подвергаться температуре более плюс 50 °С, что в свою очередь сужает область использования насосного агрегата. Жидкость просочившаяся через уплотняющие манжеты негативно действует на металлические составляющие насосного агрегата, окисляя их, что приводит к коррозии металла. Также возникает потребность в підтисканні зажимных болтов, при которой необходимо останавливать насосный агрегат. Из вышеизложенного перед нами возникает задача – устранить перегрев сальникового уплотнения с целью уменьшения изнашиваемости главного элемента сальникового узла – уплотняющих манжет, а также увеличить максимальную температуру перекачивающей жидкости.
5,6 На пятом и шестом листе графической изображен сальниковый узел модернизированной конструкции. А также сборочный чертеж насосу 1,3 Т-50-6, с модернизированным сальниковым узлом в составе. Я предлагаю приобщить к сальникового узла система мащення (охлаждения), которая заключается в приобщении шестеренчастого мастилонасоса к приводной части насосного агрегата. Основные функции системы мащення (охлаждение): охлаждение сальникового узла; создание жидкой (масляной) пленки на плунжері. Также в моей магистерской работе предлагаю заменить стандартные уплотняющие манжеты на модернизированную конструкцию уплотнения плунжера. Так как по мере износа манжет увеличиваются утечки и возникает потребность в підтисканні зажимных болтов, мы предлагаем приобщить к конструкции сальникового узла кольца нажимные направляющие 3, подпружиненные пружиной 4, кольца уплотнительные 7. Кольца нажимные направляющие 3, подпружиненные пружиной 4, обоймы с одной стороны, и к корпусу с другой, со временем будут подвергаться износу, но благодаря пружине будет сохраняться достаточное усилие, что будет способствовать устранению утечек, а следовательно исчезает потребность в підтисканні зажимных болтов. Таким образом, предложенная конструкция гидравлической части насоса 1,3 Т-50-6 позволяет повысить надежность работы агрегата за счет улучшения эффективности уплотнения, улучшает промывку поверхности плунжера от абразива, что увеличивает долговечность работы плунжера. Как следствие увеличивается межремонтный цикл насосу 1,3 Т-50-6, что уменьшит материально-финансовые затраты, связанные с ремонтом насоса, настройкой и последующим пуском в эксплуатацию оборудования. Специальные новейшие материалы (эластомеры, полиуретаны, термопластмассы), значительно увеличивают диапазон применения по температуре, совместимости с рабочей средой и устойчивости к истиранию, а потому их целесообразно использовать для изготовления деталей сальникового уплотнения.
7,8. На седьмом, восьмом листе графической части приведены детали разработанной гидравлической части насосу1,3Т-50-6, а также детали аналогичной гидравлической части насоса.
9. На девятом листе графической части приведен технологический процесс изготовления «обоймы».
10. Десятый лист содержит стенд для исследования работы уплотняющей группы плунжерної пары насоса. В основу исследования положено определение изменения массы манжеты в зависимости от количества ходов плунжера. До и после испытаний измеряют вес манжеты и по разнице этих данных определяют износ. Точное число ходов плунжера при исследовании на испытательном стенде определяется согласно величины хода плунжера – 1080 ходов/мин.
11. Одиннадцатый лист-это сборочный чертеж рамы стенда для исследования работы уплотняющей группы плунжерної пары насоса.
12. Двенадцатый лист результаты исследования работы трущейся пары в условиях наличия абразива в газорідинній смеси. После экспериментальных исследований выявлено, что предложенная модернизация сальникового узла целесообразна. Благодаря модернизации уплотняющей группы плунжерної пары насоса повысились характеристики насосного агрегата в целом, а именно благодаря предложенной конструкции сальникового узла устраняются утечки, потребность в необходимости постоянного проведения процедуры подтягивания зажимных болтов. В свою очередь значительно уменьшилось износ манжет. После расчетов, а также экспериментальных исследований уплотнительных элементов (манжет) выявлено, что необходимое количество комплектов уплотнительных элементов для эксплуатации сальникового узла за год уменьшилась с 12 до 8 комплектов.
В магистерской работе также разработаны рекомендации к проведению монтажных работ с рассматриваемым оборудованием. Проведен анализ потенциальных опасностей для обслуживающего персонала и окружающей среды. Разработан комплекс мер на предотвращение аварий, профессиональных заболеваний и загрязнения окружающей среды. Экономический эффект от внедрения предложенного технического решения составляет более 42 тыс. грн. Поэтому считаю, что тема дипломной работы раскрыта, а внедрение в производство предложенного технического решения позволит нефтедобывающим предприятиям сократить расходы.

4.1 Описание конструкции стандартного и модернизированного сальникового уплотнения

Сальниковое уплотнение предназначено для предотвращения утечек из гидравлической части (герметизации плунжера), а также для центровки приводной и гидравлической частей насосного агрегата 1,3 Т-50-6.
Оборудование технологического комплекса для нагнетания пластовой воды в пласт на УКПГ «Бельск» включает в себя выше указанный насосный агрегат, в конструкцию которого входит сальниковое уплотнение (аналог), что изображено на рисунке 4.1.



Рисунок 4.1 – Стандартная конструкция сальника (аналог):
1 – плунжер; 2 – корпус; 3 – манжета №1; 4 – кольцо набивальне;
5 – втулка; 6 – обойма; 7 – направляющее кольцо натискне;
8 – кольцо уплотнительное №1; 9 – шайба зажимная; 10 – фланец;
11 – манжета №2; 12 – кольцо уплотнительное №2
Стандартное сальниковое уплотнение (аналог) в работе с перекачувальним средой, в нашем случае пластовою водой, имеет недостаточно надежную конструкцию, которая при сложных условиях эксплуатации, выходит из строя. Во время эксплуатации стандартного сальникового уплотнения (аналоге) изнашивается главный элемент сальникового узла, а именно уплотнительные манжеты, предназначенные для уплотнения плунжера. Аналог имеет свойство перегреваться при непрерывной работе, что приводит к увеличению износа уплотнительных манжет, а также увеличение утечек через сальниковый узел в целом, а это запрещается по технике безопасной эксплуатации, так как это вредит окружающей среде. [12, 17]
Для нормальной работы сальникового уплотнения, манжеты 3 не должны подвергаться температуре более плюс 50 °С, что в свою очередь сужает область использования насосного агрегата.
Жидкость просочившаяся через уплотняющие манжеты негативно действует на металлические составляющие насосного агрегата, окисляя их, что приводит к коррозии металла.
Также возникает потребность в підтисканні зажимных болтов, при которой необходимо останавливать насосный агрегат.
Из вышеизложенного перед нами возникает задача – устранить перегрев сальникового уплотнения с целью уменьшения изнашиваемости главного элемента сальникового узла – уплотняющих манжет, а также увеличить максимальную температуру перекачивающей жидкости.
Мы предлагаем приобщить к сальникового узла система мащення (охлаждения), которая заключается в приобщении шестеренчастого мастилонасоса к приводной части насосного агрегата.
Основные функции системы мащення (охлаждение): охлаждение сальникового узла; создание жидкой (масляной) пленки на плунжері.
Схема системи мащення (охлаждение) изображена на рисунке 4.2., система работает следующим образом: коленчатый вал 9 приводит в действие маслонасос 5, который в свою очередь всасывает масло из картера 6, и через нагнетательную линию 7 подает масло на сальниковый узел 10, а именно к впускного патрубка 1, получается масло с сальникового узла через выпускной патрубок 2 по сточной линии 8 и возвращается в картер .

Рисунок 4.2 – Схема системы мащення (охлаждение):
1 – впускной патрубок; 2 – выпускной патрубок; 3 – плунжер; 4 – кривошип; 5 – маслонасос; 6 – картер; 7 – нагнетательная линия; 8 – сточная линия; 9 – коленчатый вал; 10 – сальниковый узел

Также в моей магистерской работе предлагаю заменить стандартные уплотняющие манжеты на модернизированную конструкцию уплотнения плунжера.
Так как по мере износа манжет увеличиваются утечки и возникает потребность в підтисканні зажимных болтов, мы предлагаем приобщить к конструкции сальникового узла кольца нажимные направляющие 3, подпружиненные пружиной 4, кольца уплотнительные 7. Кольца нажимные направляющие 3, подпружиненные пружиной 4, обоймы с одной стороны, и к корпусу с другой, со временем будут подвергаться износу, но благодаря пружине будет сохраняться достаточное усилие, что будет способствовать устранению утечек, а следовательно исчезает потребность в підтисканні зажимных болтов.


Рисунок 4.3 – Модернизированный вид сальника
1 – плунжер; 2 – корпус; 3 – направляющее кольцо натискне;
4 – пружина; 5 – обойма; 6 – кольцо натискне;
7 – кольцо уплотнительное; 8 – шайба зажимная; 9 – фланец;
10 – манжета №1; 11 – манжета №2; 12 – кольцо уплотнительное №2;
13 – уплотнение плунжера; 14 – болт

Предложена модернизация предотвратит перегрев рабочих деталей благодаря более эффективному охлаждению во время промывки, уменьшит вероятность перегрева электродвигателя. Как следствие увеличивается межремонтный цикл насоса, что уменьшит материально-финансовые затраты, связанные с ремонтом насоса, настройкой и последующим пуском в эксплуатацию оборудования.
Таким образом, предложенная конструкция гидравлической части насоса 1,3 Т-50-6 позволяет повысить надежность работы агрегата за счет улучшения эффективности уплотнения, улучшает промывку поверхности плунжера от абразива, что увеличивает долговечность работы плунжера. Как следствие увеличивается межремонтный цикл насосу 1,3 Т-50-6, что уменьшит материально-финансовые затраты, связанные с ремонтом насоса, настройкой и последующим пуском в эксплуатацию оборудования. Модернизированная конструкция сальника изображена на рисунке 4.3.
Специальные новейшие материалы (эластомеры, полиуретаны, термопластмассы), значительно увеличивают диапазон применения по температуре, совместимости с рабочей средой и устойчивости к истиранию, а потому их целесообразно использовать для изготовления деталей сальникового уплотнения.

4.2 Заключение к разделу

При вхождении системы мащення (охлаждения) до сальникового узла улучшится работа насосного агрегата в целом, а именно устраняется вероятность перегрева, увеличивается максимальная температура перекачивающей жидкости с плюс 50°С до плюс 100°С, уменьшается износ уплотняющих манжет на 30-35%, устраняются утечки, устраняется потребность в необходимости постоянного проведения процедуры подтягивания зажимных болтов. В моем случае перекачивающая жидкость – пластовая вода, а следовательно температура до плюс 50°С, то есть отпадает возможность перегрева, но модернизация, описана в моей магистерской работе расширяет область использования насосного агрегата, благодаря возможности перекачивать рабочие жидкости с температурой до плюс 100°С.
К недостаткам можно отнести сложность конструкции, а следовательно и процесса изготовления корпуса модернизированной конструкции сальника. Данный недостаток возможно решить современными методами изготовления деталей (3-D принтер, и др).