ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ. НАСОСЫ ДЛЯ ГОРЯЧИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Область рационального применения центробежных насосов по гидравлическим параметрам Q, II и т) определена в гл. 1—3. Однако центробежные насосы для нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности должны строго соответствовать их целевому назначению. По этому признаку насосы можно разделить в основном на следующие группы: холодные — с температурой перекачиваемых продуктов до 220° С; горячие — с температурой перекачиваемых продуктов от 220 до 400° С; кислотные и щелочные: для перекачки сжиженных нефтяных газов; для перекачки глинистых и цементных растворов; для перекачки воды.

Все эти насосы можно разделить на серию низконапорных (одноступенчатые), средненапорных (двух- и многоступенчатые) и высоконапорных (многоступенчатые).

В свою очередь, каждая из этих групп в ряду нормальных насосов условно подразделяется на насосы малой подачи — до 0,0278 м3/с (100 м3/ч), средней подачи — 0,0278 —0,278 м3/с (100—1000 м3/ч) и большой подачи — свыше 0,278 м3/с (1000. м3/ч).

Высокооборотные насосы средней и большой подачи в отличие от насосов малой подачи имеют рабочее колесо первой ступени двустороннего всасывания, что вызвано необходимостью улучшить всасывающую способность центробежного насоса.

Конструкция корпуса центробежного насоса определяется тремя основными факторами: температурой, давлением и физико-химическими свойствами перекачиваемой жидкости.

При температуре выше 220° С тепловое расширение деталей насоса и трубопроводов создает условия, при которых трудно обеспечить необходимую плотность в плоскости сопряжения корпусов с горизонтальным разъемом. Вследствие этого при температуре Жидкости свыше 220° С соединение корпусов производят в вертикальной плоскости с использованием прокладок на фланцах корпусов из алюминия, асбоалюминия или отожженной легированной стали.

В связи с тем, что для центробежных насосов, работающих в условиях высоких давлений и температур, трудно получить стальные отливки сложной конфигурации требуемой плотности, применяют конструкции с двойными корпусами, а именно: внутренний литой корпус со всеми проточными каналами, с разъемом в горизонтальной плоскости или собранный из секций, и наружный цилиндрический стальной кованый или литой кожух с фланцевым разъемом в вертикальной плоскости.

Физико-химические свойства перекачиваемой жидкости и температура определяют компоновку сальников, торцовых уплотнений, а также выбор конструктивных материалов и в некоторых случаях частоты вращения.

Центробежные насосы широко применяются в нефтепереработке для загрузки печей термического крекинга, перекачки солярового дистиллята и мазута при температуре 350—400° С и давлении нагнетания насоса до 8 МН/м2.

При расчете и конструировании современных горячих насосов высокого давления необходимо решить следующие задачи:

обеспечить полную герметичность сальников, а также всех стыков корпуса, чтобы исключить возможность возникновения пожаров или взрывов при перекачке нефтепродукта при температуре 220—400° С;

подобрать материалы, которые должны надежно выдерживать высокие давления и температуру и обладать устойчивостью против коррозии, так как перекачиваемые нефтепродукты богаты сернистыми и другими химически активными компонентами;

обеспечить температурные расширения отдельных деталей насоса без нарушения центровки ротора и исключения заедания внутри насоса;

обеспечить удобство и быстроту монтажа и демонтажа, так как поеле работы в течение 45 сут (минимальный межремонтный срок нефтеперерабатывающих установок) насос подвергается профилактическому осмотру в течение 2—4 сут и за этот срок необходимо произвести его демонтаж с устранением неисправностей.

В настоящее время в СССР выпускаются горячие насосы с различными рабочими параметрами для перекачки жидкости с температурой до 400° С ( 4.1). "

Все современные горячие насосы высокого давления имеют конструкцию с двумя корпусами: наружный — цилиндрический стальной, кованый, обеспе-

чивающий герметичность насоса, и внутренний — литой со всеми проточными каналами; Принципиальное отличие этих насосов состоит в различном выполнении внутреннего корпуса. Конструкции внутреннего корпуса можно разделить на четыре типа.

Первый тип. Внутренний корпус состоит из секций, причем число секций равно числу ступеней насоса. Секции собирается и центрируются во внешнем корпусе. Эта конструкция проста в изготовлении, однако очень неудобна при разборке вследствие малых зазоров между секциями и внешним корпусом.

Второй тип. Внутренний корпус также состоит из секций, но в отличие от первого типа все секции объединены в один общий узел при помощи центрирующих шпонок и болтов. В этой конструкции внутренний корпус снимается «с короткой заточки внешнего корпуса и выходит вместе с ротором как целый узел. Последующая разборка внутреннего корпуса производится так же, как и разборка обычного секционного насоса ( 4.1).

Третий тип. Внутренний корпус состоит из двух половин с горизонтальным разъемом, центрируется в -наружном корпусе на двух заточках и прижимается к нему крышкой. Снятый с заточки внутренний корпус вместе с ротором легко выходит из наружного.

Четвертый тип. Внутренний корпус также выполнен с горизонтальным разъемом и состоит из двух половин. В отличие от третьего типа внутренний корпус крепится к наружному посредством шпилек. Противоположный конец внутреннего корпуса может под влиянием температурных расширений свободно перемещаться. В таком насосе дополнительные тепловые напряжения не могут передаваться на болты и крышку наружного корпуса, как это имеет место в насосе третьего типа.

Основные требования, предъявляемые к горячим насосам при эксплуатации:; центровка насоса до и во время работы; поступление нефтепродукта в насос и из насоса; бесперебойная надежная работа сальников и подшипников; предохранение насоса от больших температурных изменений.

При перекачке нефтепродуктов значительная часть энергии насоса превращается в тепло. Так, например, если потребляемая насосом мощность составляет 270 кВт и к. п. д. насоса равен rj = 0,63, то 100 кВт мощности превращается в тепловую энергию. Нагрев нефтепродукта при одноразовом проходе через насос можно подсчитать по формуле

где At— среднее повышение температуры жидкости, °С; N — мощность, потребляемая насосом при данной подаче, Вт; с — теплоемкость, Дж/(кг-К); G — подача, кг/с; ц — к. п. д. насоса; р — плотность жидкости, кг/м3; g — ускорение свободного падения, м/с2.

Этот тепловой эффект должен учитываться при пуске насоса. Так, при закрытой задвижке или малой подаче температура продукта быстро растет и, нагревая в первую очередь ротор, вызывает в нем в течение короткого времени температурные расширения, тогда как корпус ротора, имеющий большую массу металла, не успевает нагреться до той же температуры. Вследствие этого может произойти металлический контакт в местах уплотнения между вращающимися и неподвижными деталями и насос либо начнет вибрировать, либо возникнут перенапряжения в деталях и возможна поломка деталей насоса. Поэтому при закрытой задвижке или на малой подаче насос работать не

должен. Если по технологическим условиям необходимо закрывать задвижку на выходе из насоса или уменьшать до минимума подачу, предусматривают обводную линию (байпас), позволяющую переключать насос на циркуляцию.

Работа насоса без жидкости недопустима, так как это может привести к заеданию трущихся деталей и полной аварии насоса.

Подогрев насоса перед пуском. Насосы, предназначенные для горячих нефтепродуктов, при выводе на рабочий режим должны быть равномерно нагреты. Насос нагревается путем перекачки жидкости на циркуляцию, причем температура жидкости при заполнении насоса не должна быть выше 40° С но сравнению с температурой его корпуса, Так, загрузочный насос для крекинга нагревается в среднем около 8 ч. Недопустимо через уже нагретый насос пропускать нефтепродукт холодный или отличающийся от рабочей жидкости более чем на 40° С.

Неравномерное нагревание насоса может быть причиной перекоса агрегата, искривления вала, образования трещин в корпусе и заедания вращающихся деталей ротора. Циркуляция в насосе должна быть свободной по всей рабочей поверхности его. Разность температуры жидкости между внутренним и наружным корпусами не должна быть более 25° С. Для предохранения насоса от повреждений вследствие температурных напряжений необходимо: хорошо изолировать внешний корпус насоса; медленно и равномерно подогревать насос перед пуском; избегать охлаждения детали, сопряженной с деталью, имеющей высокую температуру; все места посадок в корпусе насоса тщательно проверить расчетом на температурные напряжения; проверить центровку вала и подшипников в холодном состоянии до пуска насоса, а также в период подогрева и в нагретом состоянии, чтобы предотвратить деформацию вала при любом температурном режиме.

Пуск насоса. При монтаже насоса перед пуском его в ход необходимо провести следующие мероприятия: очистить вал и другие детали от предохранительной смазки; очистить подшипники и корпуса подшипников, промывая их в керосине, и после обтирки обдуть чистым воздухом; наполнить подшипники чистым автотракторным маслом, проверяя уровень масла по маслоуказа- телю; произвести правильную набивку сальников; проверить вращение ротора (ротор должен вращаться свободно без заеданий при небольшом усилии от руки), правильно соединить его с двигателем; залить насос перекачиваемой жидкостью, закрыть напорную линию и открыть обводную линию на циркуляцию. Затем открыть вентили в линиях, подающих масло в сальник, включить линии для охлаждающей воды и убедиться, что разгрузочная линия сальника открыта. Включить двигатель; насос должен перекачивать жидкость на циркуляцию. При нагреве жидкости в насосе до температуры рабочей жидкости открыть всасывающий трубопровод и горячая жидкость будет подаваться насосом, после чего открыть задвижку на напорной линии и закрыть задвижку на обводной ЛИНИИ;

Далее проверить нагрев подшипников и сальников насоса и показания приборов (манометра и мановакуумметра), произвести визуальный контроль и убедиться, что воды и масла для охлаждения поступают достаточно. При правильной работе сальника должна быть небольшая течь масла через набивку; если она отсутствует, необходимо сменить набивку. Температура подшипников не должна превышать больше чем на 50° С температуру воздуха машинного отделения.

При температуре выше 200° С следует соблюдать осторожность, чтобы не произошло быстрого охлаждения деталей насоса, что может нарушить цент-

ровку подшипников. Насос должен работать без вибраций, перегрева подшипников и прекращения поступления смазки. В противном случае насос следует остановить для проведения осмотра и устранения неисправностей.

Остановка насоса. Остановку насоса производят в следующем порядке: медленно закрывают задвижку на напорном трубопроводе; выключают двигатель; закрывают все вентили, подводящие воду и масло для охлаждения, закрывают краны манометров.

При остановке на длительное время насос демонтируется, все детали его очищаются и смазываются слоем технического вазелина, сальник разбирается, удаляется набивка и тщательно смазывается вал.

Место установки насоса выбирается с таким расчетом, чтобы всасывающий трубопровод был как можно короче, высота всасывания возможно меньше, а высота подпора больше. Насос должен быть доступен для разборки и осмотра.

Трубопроводы (всасывающий и напорный) должны иметь самостоятельные • опоры и не передавать усилия на фланцы насоса. Во всех горячих магистралях предусматриваются тепловые компенсаторы. Во всасывающем трубопроводе устанавливается фильтр. Сечение фильтра должно быть в 3—4 раза больше сечения всасывающего трубопровода. Работа фильтра контролируется по перепаду давлений на манометрах до и после фильтра. Если перепад давления превышает значения, соответствующие нормальной работе, фильтр необходимо : разобрать и прочистить. На напорной магистрали устанавливают обратный клапан и задвижку.

Для нормальной работы горячих насосов дополнительно устанавливают трубопровод для охлаждения сальников водой (давление^воды р = 0,15 МН/м2); трубопровод для охлаждения корпусов подшипников * водой (давление воды р = 0,15 МН/м2); гибкий металлический шланг для подвода воды к втулкам сальников (давление воды р = 0,1 МН/м2 — водяной затвор); трубопровод для охлаждения фундаментной плиты (давление воды р = 0,1 МН/м2); трубопровод для подвода масла к фонарям сальника насоса, давление в нем равно -давлению у сальника плюс 0,15 МН/м2.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: