Эксплуатация и ремонт центробежного насоса ЦНСА 38 – 110 – 01 в ОАО «СНГ»

ВВЕДЕНИЕ

 

Насос – это  гидравлическая машина, предназначенная  для преобразования механической энергии двигателя, приводящего его в действие, в механическую энергию перекачиваемой жидкости.

По принципу действия, как и любые гидромашины, насосы подразделяются на гидродинамические (турбонасосы) и гидростатические (объемные).

Объемные насосы применяются для извлечения из скважин  нефти, перекачивания нефти по трубопроводам, подачи в скважины различных реагентов. Помимо этого насосы объемного действия применяют при промывке и обработке скважин, гидравлическом разрыве пласта, т. е. тогда, когда необходимо перекачивать строго определенный, сравнительно небольшой объем, химически активные компоненты. К объемным насосам относятся поршневые, плунжерные, диафрагменные, шестеренчатые и шиберные.

Основные особенности  объемных насосов:

1. Наличие  рабочих камер, периодически сообщающихся со всасывающим и нагнетательным патрубком;

2. Нагнетательный  патрубок герметически изолирован  от всасывающего патрубка;

3. Подача перекачиваемой жидкости неравномерна;

4. Количество  жидкости, подаваемой насосом, не  зависит от развиваемого давления;

5. Максимальный  развиваемый напор теоретически  неограничен и определяется мощностью  двигателя, прочностью деталей  насоса и нагнетательного трубопровода.

Динамические  насосы применяют для перекачивания  больших объемов чистых маловязких жидкостей: подъем жидкости из скважины, перекачивание ее по трубопроводам и.т.д.

К динамическим насосам относят центробежные, вихревые, осевые, лопастные. Особенности тех и других насосов обуславливают области их применения.

Особенности гидродинамических насосов:

1. Осевой рабочий орган – лопаточный аппарат.

2. Нагнетательный  патрубок соединен со всасывающей  полостью насоса.

3. Подача перекачиваемой  жидкости равномерная.

4. Количество  жидкости, подаваемой насосом, зависит  от развиваемого напора.

Ремонт насосов  подразделяется на мелкий, средний  и капитальный. К мелкому и  среднему, выполняемому в промысловых  мастерских, относится смена шарика, седла и клетки клапана, замена плунжера, удлинительного патрубка, замковой опоры. К капитальному ремонту относят все работы, связанные с разборкой цилиндра и требующие применения приспособлений и контрольно-измерительных приборов. Он может выполнятся только квалифицированными рабочими. Мастерская, где ремонтируются насосы, должна быть оборудована верстаками с тисками и трубными зажимами, ваннами для мытья деталей насосов, местами для их сушки, стеллажами для хранения насосов, пирамидами для плунжеров, приспособлениями для притирки клапанов и приборами для контроля их герметичности. Хранят насосы на стеллажах. Все детали насосов должны быть смазанными, а отверстия заглушены пробками. Помещения для хранения должно быть сухим и чистым.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

 

1. Классификация динамических насосов и принцип работы   

                   центробежного насоса

 

Динамические  насосы широко применяются в самых  различных технологических процессах, связанных с подъемом пластовой жидкости, воздействием на призабойную зону пласта, транспортированием нефти и воды в системах поддерживания пластового давления, в установках подготовки нефти для нефтеперерабатывающих предприятиях. Наиболее эффективно использование динамических насосов для перемещения значительных объемов жидкости.

Динамические  насосы представляют собой насосы, в которых жидкость перемещается под силовым воздействием рабочих органов на нее в камере, постоянно сообщающейся со входом и выходом насоса.

Насосы отличаются друг от друга компоновкой узлов, конструктивными особенностями, поэтому их классифицируют по многим признакам:

- по направлению  оси расположения вала – горизонтальный  и вертикальный;

- по расположению  рабочих органов и конструкции  опор - консольный и моноблочный, с выносными и внутренними опорами;

- по расположению  входа в насос – с боковым  и осевым входом, с двухсторонним  входом;

- по числу  ступеней и потоков – одноступенчатый,  двухступенчатый, многоступенчатый, однопоточный, двухпоточный и многопоточный;

- по конструкции  и виду разъема корпуса – секционный, с торцевым и осевым разъемом, двухкорпусный с защитным корпусом, футерованный;

- по расположению  насоса – погружной, скважинный, с трансмиссионным валом;

- по требованию  эксплуатации – обратимый, реверсивный,  регулируемый, дозировочный и ручной;

- по условиям  всасывания – самовсасывающий,  с предвключенной ступенью, с  предвключенным колесом;

- по взаимодействию  насоса с окружающей средой  – герметичный, взрывозащищенный, малошумный, маломагнитный, ударостойкий;

- по необходимости  поддержания температуры подаваемой среды – обогреваемый, охлаждаемый;

- по месту  установки насоса – стационарный, передвижной, встроенный.

По конструктивным признакам классифицируют также  и насосные агрегаты, состоящие из одного или нескольких насосов и  приводящего двигателя, соединенных между собой:

- по роду  привода – электронасосный, турбонасосный,  дизельный, мотонасоный, гидроприводной, пневмонососный;

- по требованию  эксплуатации – регулируемый  дозировочный, синхродозировочный;

- по конструктивному  объединению насоса с приводом – электронасос, турбонасос, паровой насос, гидроприводной насос, пневмонасос.

В добыче нефти  применяют динамические насосы двух видов: лопастные насосы и насосы трения. Во первых жидкость перемещается в результате вращения лопастей. Во вторых перемещение жидкости обусловлено силами трения.

Из лопастных  насосов в добыче нефти применяют  центробежные и осевые насосы.

В осевом насосе жидкость перемещается через рабочее  колесо в направлении его оси. Лопасти образуют каналы, направленные вдоль оси насоса. Жидкость движется под воздействием вращающихся лопастей.

При определенной скорости движения лопастей их сила воздействия  на жидкость преодолевает действие силы тяжести жидкости и силы сопротивления движению ее в каналах. В результате жидкость поступает в неподвижный направляющий аппарат, в котором устраняется вращательное движение жидкости и за счет этого обеспечивается увеличение давления.

Работа центробежного насоса основана на взаимодействии лопаток вращающегося рабочего колеса и перекачиваемой жидкости.

 

Рисунок 1.1 –  Принципиальная схема насосной установки  на базе                        центробежного насоса

1 – всасывающий  трубопровод; 2 всасывающий патрубок  насоса; 3 - спиральная камера; 4 – нагнетательный патрубок; 5 – напорная задвижка; 6 – напорный трубопровод; 7 – мановакуумметр; 8 – рабочее колесо; 9 - манометр.

 

Вращаясь, рабочее  колесо сообщает круговое движение жидкости, находящейся между лопатками. Вследствие возникающей центробежной силы жидкость от центра колеса перемещается к внешнему выходу, а освободившееся пространство вновь заполняется жидкостью, поступающей из всасывающей трубы под действием создаваемого разрежения.

Выйдя из рабочего колеса первой секции, жидкость поступает в каналы направляющего аппарата и затем во второе рабочее колесо с давлением, созданным в первой секции, откуда - в третье рабочее колесо с увеличенным давлением, созданным во второй секции и т.д.

Вышедшая из последнего рабочего колеса жидкость через направляющий аппарат поступает в крышку нагнетания и из нее в нагнетательный трубопровод.

Во время работы насоса, вследствие давления воды на неравные по площади боковые поверхности  рабочих колес, возникает осевое усилие, которое стремится сместить ротор насоса в сторону всасывания.

Для уравновешивания осевого усилия в насосе предусмотрено разгрузочное устройство, состоящее из диска разгрузки, кольца и втулки разгрузки и дистанционной втулки.

Жидкость из последней  ступени проходит через кольцевой  зазор между втулкой разгрузки и дистанционной втулкой и давит на диск разгрузки с усилием, равным сумме усилий, действующих на рабочие колеса, но направленным в сторону нагнетания. Ротор насоса оказывается уравновешенным, равенство усилий устанавливается автоматически.

Выходящая из разгрузочной камеры жидкость охлаждает сальник со стороны нагнетания.

Сальник со стороны всасывания омывается жидкостью, поступающей под давлением из всасывающего трубопровода. Жидкость, проходя по рубашке вала через сальниковую набивку, предупреждает засасывание воздуха в насос и одновременно охлаждает сальник. Большая часть жидкости проходит через зазор между рубашкой вала и втулкой гидрозатвора в полость всасывания, часть проходит между рубашкой вала и сальником со стороны всасывания, охлаждая его, остальная часть выходит наружу через штуцер.

Затяжка сальника должна обеспечивать возможность просачивания перекачиваемой жидкости между валом и сальниковой  набивкой наружу в количестве 5-15 л/ч. Меньшее количество свидетельствует об излишнем затягивании сальника, что увеличивает потери на трение и ускоряет износ рубашки вала и гайки ротора.

Ротор насоса приводится во вращение электродвигателем, присоединенным к насосу через упругую втулочно-пальцевую муфту, состоящую из двух полумуфт (насоса и электродвигателя) и пальцев с резиновыми втулками.

Направление вращения ротора насоса по часовой стрелке, если смотреть со стороны электродвигателя. Насос и электродвигатель устанавливаются на общей фундаментной плите так, чтобы между полумуфтами оставался зазор 10 мм при роторе насоса, сдвинутом до отказа в сторону всасывания.

Монтаж электрооборудования  осуществляется в соответствии с  требованиями ГОСТ 12.2.007.0-75. Перед эксплуатацией электродвигатель агрегата должен быть заземлен. Чугунные насосы типа ЦНС предназначены для перекачивания воды с температурой до 45°С с содержанием механических примесей не более 0,5% по массе.

Следует особо  обратить внимание, что эти насосы стабильно и долговечно работают с подпором 2-6 м. При отсутствии подпора кавитация быстро разрушает эти быстроходные насосы. При установке их для перекачивания воды с температурой более 45°С необходимо повышать подпор.

Помимо основного  исполнения насосы ЦНС выпускаются  нескольких модификаций для определенных условий работы.

Насосы типа ЦНСГ (для горячей воды) выпускаются  с подачей 38 и 60 м3/час для воды с температурой до 105°С. Эти насосы должны работать с подпором до 10 м. Корпуса подшипников этой, модификации имеют камеры охлаждения.

Для откачивания  из угольных шахт воды с высокой  минерализацией выпускаются насосы типа ЦНСК. Отличительной особенностью этой модификации является выполнение проточной части насоса из хромоникелевой стали.

Для перекачивания  масла (трансформаторного) создана  модификация насоса типа ЦНСМ. Эти насосы за счет понижения числа оборотов обеспечивают нормальные навигационные условия на всасывании. Основная область их применения - работа в маслосистеме турбогенераторов.

К группе многоступенчатых насосов относятся также насосы типа ЦН. Подвод жидкости из одной ступени  в другую осуществляется по внутреннему или внешнему переводному каналу, что позволяет уравновесить осевые силы в насосе.

Наиболее широкое  применение в энергетике, городском  и промышленном водоснабжении получили двухступенчатые насосы типа ЦН400-105 и четырехступенчатые насосы ЦН400-210, перекачивающие жидкость с температурой 70-100°С.

 

1.2 Конструкция насосного агрегата ЦНСА 38 – 110 -01

 

Электронасосный  агрегат  типа, ЦНСА 38 – 110 – 01 в своем обозначении имеет: ЦНС – центробежный насос секционной, буквы Г и М указывают назначение: Г – для перекачивания воды с температурой от 45⁰ до 105^оС, буква А указывает на агрегатную поставку, цифры после букв – номинальная подача в м³/ч, и цифры после тире – напор, развиваемый насосом в номинальном режиме, в м. После цифр указывается климатическое исполнение и категория размещения насоса при эксплуатации по ГОСТ 15650-69. Например: ЦНСГА 38 – 110УХЛ4.

Агрегат электронасосный  центробежный многоступенчатый секционный ЦНСА предназначен для перекачивания обводненной газонасыщенной и товарной нефти с температурой от 1ºС до 45ºС в системах внутрепромыслового сбора, подготовки и транспорта нефти.

 

 

Рисунок 1.2 – Общий вид  электронасосного агрегата 38 - 11- 01 на фундаменте

1 – насос; 2 рама  фундаментная; 3 – кожух; 4 – электродвигатель.

 

Допускается перекачивание нефти до 60ºС при условии применения системы принудительного охлаждения подшипников.

Перекачиваемая  нефть должна соответствовать следующим  физическим параметрам:

 

-плотность, кг/м²                                                  700 - 1050

-кинематическая вязкость, м²/с                           1,5 * 10^-4