Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Центробежные насосы широко применяются во всех отраслях, в том числе в нефтяной промышленности, для перекачки различных жидкостей. Их преимущества -- простота конструкции и удобство в эксплуатации.

Центробежный насос относится к лопастным насосам, в которых жидкая среда перемещается через рабочее колесо от центра к периферии.

Центробежный насос состоит из рабочего колеса с изогнутыми лопастями и неподвижного корпуса спиральной формы, Рабочее колесо насажено на вал, вращение которого осуществляется непосредственно от привода (чаще всего электродвигателя).

В корпусе насоса имеются два патрубка для присоединения к всасывающему и нагнетательному трубопроводам. Отверстия в корпусе, через которые проходит вал колеса, имеют сальники для создания необходимой герметичности.

Для предотвращения перетекания жидкости внутри насоса между всасывающим патрубком и колесом устанавливается лабиринтное уплотнение.

Центробежный насос может работать только в том случае, когда его внутренняя полость заполнена перекачиваемой жидкостью.

Принцип действия центробежных насосов заключается в следующем. От вала насоса приводится в движение рабочее колесо, находящееся в корпусе. Колесо при своем вращении захватывает жидкость и благодаря развиваемой центробежной силе выбрасывает эту жидкость через направляющую (спиральную) камеру в нагнетательный трубопровод.

Уходящая жидкость освобождает занимаемое ею пространство в каналах на внутренней окружности рабочего колеса. Давление в этой области понижается, и туда устремляется жидкость из всасывающего трубопровода под действием разности давлений.

Разность давлений в резервуаре и на всасывании насоса должна быть достаточной, чтобы преодолеть давление столба жидкости, гидравлические и инерционные сопротивления во всасывающем трубопроводе.

Если жидкость забирается насосом из открытого резервуара, то всасывание жидкости центробежным насосом происходит под действием перепада давлений, равного разности атмосферного давления и давления на входе в рабочее колесо.

Основным элементом центробежного насоса является рабочее колесо, которое представляет собой, например, отливку из двух дисков, между которыми располагается от 4 до 12 рабочих лопастей. Иногда рабочие колеса выполняют открытыми без переднего диска. Рабочее колесо может быть также сварным, штампованным и фрезерованным.

Спиральный корпус (камера) служит для приема и направления жидкости, а также преобразования кинетической энергии жидкости (скорости), приобретенной от вращающегося рабочего колеса, в потенциальную энергию (давление).

В корпусе насоса устанавливаются опоры. Для подшипников, в которых вращается вал.

Центробежные насосы классифицируются следующим образом.

1. По числу рабочих колес: одноступенчатые (с одним рабочим колесом); многоступенчатые (с несколькими рабочими колесами). В многоступенчатых насосах жидкость подается через всасывающий патрубок к центру первого колеса, с периферии этого колеса к центру следующего колеса и т. д. Таким образом, давление жидкости последовательно повышается на каждом рабочем колесе. Число колес и многоступенчатых насосах может доходить до 10 - 16.

2. По развиваемому напору: низконапорные (до 50 - 60 м); средне-напорные(до 150 - 200 м); высоко-напорные (более 200 м).

3. По способу подвода жидкости к рабочему колесу: с односторонним подводом (всасыванием); с двусторонним подводом.

4. По расположению вала насоса: горизонтальные; вертикальные.

5. По способу разъема корпуса: с горизонтальным разъемом; с вертикальным разъемом.

6. По способу отвода жидкости из рабочего колеса в камеру: спиральные; секционные.

В спиральных насосах жидкость из рабочего колеса поступает в спиральный корпус и затем в .напорный трубопровод. В секционных насосах жидкость из рабочего колеса отводится через направляющий аппарат, который представляет собой неподвижное кольцо с лопастями.

7.По способу соединения с двигателем: соединяемые с двигателем через ускоритель; соединяемые с двигателем напрямую (через упругую муфту).

8. По назначению: для перекачки воды, нефти, холодных и горячих нефтепродуктов, сжиженных газов, масел, органических растворителей и др.; для транспортировки по магистральным трубопроводам нефти и нефтепродуктов.

К системам нефтеснабжения предъявляются особые требования, основными из которых являются: надежность и бесперебойность доставки нефти потребителям при безопасной и экономичной работе всех технологических сооружений.

Выполнение этих требований в полной мере возможно только при высоком уровне надежности оборудования. Центробежные насосы составляют основной вид нагнетательного оборудования для перекачки продукта по магистральным трубопроводам и применяются как на головных, так и на промежуточных НПС. Для обеспечения бесперебойной работы насосов необходимо периодично выявлять и устранять возможные дефекты узлов и деталей насосов.

1. Назначение, устройство и техническая характеристика насосов

1.1 Назначение

Насосы применяются для перекачивания нефти с температурой от минус С до плюс С, с кинематической вязкостью до 3 см/сек, механическими примесями не более 0,2 мм и 0,05% по объему. Корпуса насосов рассчитаны на максимальное рабочее давление 64 кгс/см и допускают последовательную работу трех насосных агрегатов.

Для перекачки жидкостей на взрывоопасных и пожароопасных производствах и установках, насос должен быть укомплектован электродвигателем, исполненным во взрывозащитном корпусе.

1.2 Устройство насоса

Насосы нефтяные магистральные, центробежные одноступенчатые, с рабочим колесом двухстороннего входа и двухзавитковым спиральным отводом.

Корпус насоса - литой чугунный, с горизонтальной плоскостью разъема - является базовой деталью. Верхняя и нижняя части корпуса соединяются посредством шпилек с колпачковыми гайками. Горизонтальный разъем корпуса уплотняется паронитовой прокладкой толщиной 0,6 мм и по контуру закрывается специальными щитками для гашения струи нефти в случае пробоя прокладки по разъему. В нижнуй части корпуса отлиты лапы, для крепления насоса к фундаменту.

Ротор насоса представляет собой отдельную сборочную единицу и состоит из вала ( поковка сталь 40Х), рабочего колеса (сталь 25А), рубашек из нержавеющей стали, защитных втулок и других деталей, закрепленных на валу. Шейки вала, опирающейся на подшипники, подвергнуты поверхностной закалке для повышения износоустойчивости. Конец вала под зубчатую втулку конический, что облегчает снятие зубчатой втулки.

Рабочее колесо сварнолитое насаживается на вал плотной посадкой. Детали ротора на валу посажены на шпонки и закреплены гайками со стопорными шайбами.

Правильная установка ротора в корпусе насоса в осевом направлении обеспечивается подбором толщины дистанционного кольца.

Опорами ротора служат подшипники скольжения. Положение корпуса подшипника регулируется тремя установочными винтами. Установка подшипников должна обеспечивать концентричность расположения ротора относительно расточек уплотнений статора. В этом положении корпуса подшипников фиксируется штифтами. Смазка подшипников принудительная.

Смазочные кольца предназначены для смазки подшипников.

осевое усилие ротора воспринимается двумя радиально - упорными шарикоподшипниками. Комплект шарикоподшипников подбирается по наружному кольцу втулкой упорной и торцевой крышкой, Внутренние обоймы жестко зажимаются на валу гайкой.

Концевые уплотнения ротора - механические, торцевые, одинарные с трущейся парой графит - нержавеющая сталь разгруженного типа. Предварительное прижатие деталей трения создается с помощью восьми пружин. Конструкция торцевого уплотнения допускает разборку и сборку последнего без демонтажа крышки насоса и корпусов подшипников.

Маслоустановка нефтяного насосного агрегата предназначается для обеспечения смазки подшипников насоса и электродвигателя.

Электродвигатель и насос устанавливаются в изолированных друг от друга помещениях, так как электродвигатель выполнен не во взрывозащитном исполнении. Изолирование осуществляется с помощью воздушной завесы, образующейся в щелевом зазоре между зубчатой втулкой электродвигателя и воздушной камерой.

Соединение насоса с электродвигателем осуществляется с помощью зубчатой муфты с проставкой. Обоймы зубчатой муфты соединены с приставкой, призонными болтами и закрыты торцевыми крышками.

Насос снабжен вспомогательными трубопроводами подвода и отвода масла, трубопроводом отвода нефти, гидроразгрузки, отвода утечек из торцевых уплотнений. В насосе предусмотрены места для установки датчиков контроля его работы.

2. Состав ремонтных работ

2.1 В объем капитального ремонта входят следующие основные работы:

- полная разборка насоса и уточнение ведомости дефектов;

- все работы текущего ремонта;

- осмотр и ремонт фундамента;

- ревизия и контроль элементов корпуса насоса;

- промывка и дефектация деталей насоса;

- замена всех прокладок и уплотнителей;

- проверка состояния контрольно - измерительных приборов( при необходимости ремонт и замена);

- сборка насоса с заменой деталей, вышедших из строя;

- испытания и контроль качества ремонта;

- окраска насоса;

- пусковые, наладочные работы и сдача насоса в эксплуатацию.

Капитальный ремонт центробежных насосов типа “НМ” производится агрегатным методом (РД 39-30-48-78) и включает следующие виды работ:

а) вывод насосного агрегата в ремонт;

б) освобождение насоса от нефти;

в) снятие ограждений;

г) полная разборка насоса на узлы:

- отсоединение полумуфты;

- вскрытие насоса;

- снятие торцевых уплотнений;

- снятие подшипников;

- снятие ротора;

- снятие прокладок;

д) промывка линий утечек с отключением сигнализаторов утечек;

е) осмотр технического состояния внутренней полости корпуса насоса;

ж) сборка насоса:

- установка нового или заранее отремонтированного и сбалансированного ротора в коплекте с муфтой сцепления в ЦБПО или БПО;

- установка и подготовка торцевых уплотнений;

- установка подшипников;

- подготовка разъема корпуса насоса и вспомогательного оборудования;

з) ремонт фундамента насоса, при необходимости перезаливки анкерных болтов;

и) центровка агрегата;

л) опрессовка насоса под рабочим давлением;

м) подготовка насоса к пуску и пробный пуск;

н) покраска насоса.

3. Ремонтные нормативы

Таблица 1.

Наименование оборудования, тип, марка	Структура ремонтного цикла	Периодичность выполнения ремонта, час	Трудоемкость Ремонта, чел.час	Продолжительность простоя оборудования в ремонте, час
НМ 1250-260	К-30Т0-4Т-К	28000	93	55
НМ 2500-230	К-30Т0-4Т-К	28000	93	55
НМ 3600-230	К-30Т0-4Т-К	28000	93	55
НМ 5000-210	К-30Т0-4Т-К	28000	102	73
НМ 10000-210	К-30Т0-4Т-К	28000	107	74

4. Общие технические требования

4.1 Указания по дефектации деталей

правильная организация и тщательное проведение дефектации обеспечивает качественное проведение ремонта, снижает его стоимость и расходы запасных частей, материалов.

Дефектацию узлов и деталей рекомендуется проводить на специализированном рабочем месте, оснащенном необходимым комплектом приборов, приспособлений и измерительного инструмента.

Детали, поступающие на дефектацию (контроль - сортировку), должны быть тщательно очищены от грязи, ржавчины, отвердевших наслоений масла, промыты и высушены.

Для очистки деталей в зависимости от характера загрязнений могут быть использованы различные способы очистки: термический, механический, химический.

Термический способ заключается в том, что очистку деталей проводят путем обжига в пламени.

При механическом способе старую краску, ржавчину и другие загрязнения снимаю с деталей щетками, механизированными шарошками, роторными машинками.

При абразивном способе очистку осуществляют путем обработки деталей на гидропескоструйных установках.

При химическом способе загрязнения удаляют специальной пастой или растворами, состоящими из негашеной извести, мела, каустической соды, мазута и других компонентов.

Для промывки деталей, как правило, используют водно - щелочные растворы, основными моющими средствами которых являются: каустическая сода, кальцинированная сода, тринатрйфосфат.

Помимо этих компонентов в раствор вносят поверхностно - активные вещества - мыло жидкое и хозяйственное, которые ослабляют поверхностное натяжение жиров и способствует образованию в растворе мелкодисперсных эмульсий. Применяют и другие компоненты. Несколько рецептов моющих приведено в таблице 2.

Таблица 2.

компонент	Содержание компонентов в моющих растворах, г/л воды
	Для стальных деталей	Для деталей из медных сплавов
	Номер состава
	1	2	3	4
Каустическая сода	10	25	-	-
Кальцинированная сода	-	31	3	10
Тринатрийфосфат	30	-	-	-
Мыло хозяйственное	-	8	-	1
Мыло жидкое	-	-	15	-
Жидкое стекло	-	10	20	3
Хромпик	-	5	2	2

Промывку ведут при температуре раствора - С до полного удаления загрязнений.

В отдельных случаях для промывки деталей применяют керосин. Промывку деталей в керосине следует проводить в специально отведенном для этого месте, соблюдай все меры противопожарной безопасности.

Дефекты в деталях выявляют различными способами. Трещины, изломы, изгибы в деталях обнаруживают визуальным осмотром. В необходимых случаях для обнаружения внутренних дефектов применяют методы рентгеноскопии к магнитной дефектоскопии.

Если при проверке установлено, что по какому-нибудь дефекту деталь следует браковать, то дальнейшую ее проверку ( по выявлению двух дефектов) не проводят.

Если при дефектакции будет установлено, что размеры любой из сопрягаемых деталей допустимы только при сопряжении их с новыми деталями, то следует решить в каждом конкретном случае, какую из этих деталей экономически целесообразно заменить новой.

размеры деталей должны контролироваться в сечения и направлениях наибольшего износа. При определении кольцевого износа, конусности, эллиптичности и других отклонений от правильной геометрической формы, размеры проверяются в сечениях наибольшего и наименьшего износа.

5. Ремонт рабочего колеса

5.1 Основными дефектами рабочего колеса являются

- коррозийный, эрозийный или кавитационный износ;

- трещины в рабочем колесе;

- поломка рабочего колеса.

Коррозийному износу, как правило, подвергается вся поверхность соприкосновения детали с коррозийно-активной жидкостью. При пересечении жидкостей, вызывающих эрозию износ чаще всего возникает в местах наибольшей скорости или резкого изменения направления жидкости

В случае сплошной коррозии или эрозии рабочего колеса с глубиной раковины более 1 мм его заменяют новым; при местной коррозии дефектные места зачищают до полного вывода раковины или наплавляют.

Торцевые поверхности и посадочные места рабочих колес должны быть чистыми и ровными.

Посадочные места под уплотнительные кольца не должны изнашиватся более чем на 0,2 мм.

Уменьшение толщины лопасти после обработки должны быть не более 15% ее номинальной толщины.

Если рабочее колесо имеет местные разрушения площади 25х25 мм в виде раковин не глубже 1,5 мм, а также если поврежденная поверхность составляет 25% поверхности лопасти и на выходных кромках лопастей отсутствуют раковины, то ремонт рабочего колеса можно не производить.

Разработанную шпоночную канавку на ступице рабочего колеса исправляют путем увеличения их ширины, при этом соответственно увеличивается шпоночная канавка на валу ротора.

Дефекты рабочего колеса исправляют путем сварки с последующей проточкой и зачисткой.

Трещины по концам засверливают сверлом диавметром 4-6 мм на глубину, превышающую 0,5 мм глубину трещины. Перед заваркой дефектное место вырубают или обрабатывают наждачным камнем до появления неповрежденного металла.

При ремонте рабочего колеса должна быть обеспечена соосность между расточкой под вал и поясом под уплотнительное кольцо, отклонение - не более 0,5 мм.

Допуск на непараллельность торцов составляет 0,04 мм. Обработанное колесо должно быть статически сбалансировано. Металл при балансировке обычно снимают с боковых поверхностей дисков вблизи выходных кромок лопаток.

6. Обточка рабочего колеса

В процессе эксплуатации приходится приспосабливать характеристики насосов к конкретным условиям. Для этого наиболее часто уменьшают наружный диаметр рабочего колеса D2 путем подрезки.

Изменение параметров насоса при подрезке рабочих колес для центробежных насосов приближенно можно определить по уравнениям подобия:

(1)

центробежный насос дефектация деталь

где Q, H, N, D2 -- номинальные подача, напор, мощность и наружный диаметр рабочего колеса (до обрезки);

Q', H', N', D'2 -- то же, после обрезки. Обрезка существенно расширяет область подач и напоров, перекрываемых насосом данного типа.

Для насосов с ns = 60…120 уменьшение диаметра на 10…15 % от первоначального практически не сказывается на КПД. При более высоких ns снижение КПД становится заметным.

Для осевых насосов изменение параметров при подрезке рабочего колеса можно определить по зависимостям:

(2)

где Q, H, D2, d -- номинальные подача, напор, наружный диаметр рабочего колеса и диаметр втулки (до обрезки);

Q', H', D'2 -- то же, после обрезки.

Уменьшить подачу осевого насоса можно также путем замены рабочего колеса другим колесом с теми же лопатками и увеличенным диаметром втулки. Пересчет напорной характеристики насоса в этом случае производится по формулам:

где d' -- увеличенный диаметр втулки. Обрезку рабочего колеса центробежных насосов также можно производить по ширине. В этом случае напор также сохраняется постоянным, а подача снижается пропорционально уменьшению ширины лопатки.

Можно предложить обрезку выходных кромок лопаток рабочего колеса по перпендикуляру, опущенному из концевой точки рабочей стороны лопатки на тыльную сторону. Практическая целесообразность такой обрезки заключается в том, что появляется возможность без изменения проточной части насоса повысить его напор на 5-8 % при почти неизменном КПД.

Можно предложить еще один вид обрезки рабочего колеса насоса -- только по лопаткам. Выходная кромка рабочего колеса стачивается по длине, тем самым увеличивается выходная площадь каналов рабочего колеса по периферии. Проведенные эксперименты показали, что увеличение площади выхода на 11,7 % позволило при наивысшем значении КПД увеличить подачу на 16,7 % при сохранении неизменными мощности и напора .

7. Модернизация

модернизация осуществляется при капитальном ремонте центробежных насосов, если это необходимо или экономически целесообразно и согласуется с предприятием изготовителем и институтом-проектировщиком.

Модернизация - это обновление машин, находящихся в эксплуатации, устранение их морального износа применением ряда технических достижений используемых в машинах новых типов.

Модернизация центробежного насоса с целью увеличения производительности осуществляется путем увеличения давления жидкости на всасывании, увеличения скорости вращения ротора, снижения утечек во внешней магистрали, рационального использования жидкости потребителями и правильной расстановке насосов и потребителей.

Модернизация центробежного насоса с целью повышения надежности и долговечности, улучшения энергетических, кавитационных показателей, унификации и нормализации узлов и деталей, применения новых современных материалов, упрочнением деталей методами накатки, наплавки, напыления.

8. Контрольные испытания

8.1 Общие указания

Испытания смонтированных насосных агрегатов следует производить в два этапа:

-опробывание;

-испытания под рабочей нагрузкой;

Опробывание и испытание насосных агрегатов производится в присутствии ответственного руководителя работ.

8.2 Опробывание

а) Опробывание смонтированных агрегатов производится до их испытания под рабочей нагрузкой для провекки правильности монтажа, а также выявления и установления обнаруженных неисправностей и дефектов работы агрегатов.

б) В процессе опробывания насосных агрегатов необходимо обеспечить:

- спокойную работу агрегата без стуков и чрезмерного шума;

- работу агрегата без утечек перекачиваемых, смазывающих, охлаждающих и уплотняющих жидкостей в местах соединений деталей в узлах;

- нагревание подшипников и трудящихся поверхностей деталей и узлов агрегатов не выше С

в) Опробывание насоса считается законченным при достижении нормальной и устойчивой работы насосного агрегата в течение двух часов.

г) После достижения удовлетворительных результатов опробывания, допускается производить испытания насосных агрегатов под рабочей нагрузкой.

д) Насосные агрегаты, прошедшие опробывание, подвергаются индивидуальному испытанию, под рабочей нагрузкой при нормальной и непрерывной работе в течение четырех часов.

е) В отдельных случаях ( испытания насосных станций, невозможность проведения индивидуального испытания в отрыве от смежного оборудования технологии производства) испытание насосных агрегатов под рабочей нагрузкой может совмещаться с комплексным опробыванием оборудования обьекта.

ж) Напор, производительность и потребляемая мощность насосных агрегатов в процессе под рабочей нагрузкой должны соответствовать данными заводского паспорта.

з) Результаты индивидуального испытания насосного агрегата под нагрузкой, а при невозможности проведения такого испытания в отрыве от комплекса. Смежного оборудования.

и) Результаты опробывания фиксируется актом, являющимся одновременно актом окончания монтажных работ.

9. Окраска насоса

9.1 Поверхности всех деталей, подлежащих покрытию, должны быть тщательно очищены. Наличие на поверхности окалины, пригара, ржавчины, сварных брызг, заусениц, масляных и жировых загрязнений не допускается.

10. Расчет нормы парка запасных частей

Установим норму запасных частей по следующей формуле:

Р = (1)

где Р -- норма запаса деталей, т. е. число деталей одного наименования;

О -- число одинаковых деталей в машине или аппарате; =4,

З -- запас в месяцах (принимается от трех до пяти месяцев); = 5,

П -- количество оборудования одного типа; = 3,

К -- коэффициент уменьшения числа запасных деталей в зависимости от их числа на всех машинах или аппаратах по данной группе (является статистической величино11); = 0,8

ТД -- срок службы детали, устанавливаемый заводом, в месяцах.

Значение коэффициента К в зависимости от общего числа одинаковых деталей на предприятии ориентировочно можно принимать по табл.4.

Таблица 4. Значение коэффициента К

ОП	К	ОП	К
1-5	1,0	85	0,40
10	0,9	100	0,30
20	0,8	125	0,25
30	0,7	150	0,20
40	0,6	200	0,15
55	0,5	300	0,10
70	0,45

Р ==

Определим норму запаса деталей по формуле:

(2)

где Н -- число запасных однотипных деталей для группы однотипного оборудования;

Д -- число однотипных деталей в данном агрегате; =2,

А -- число однотипных агрегатов; =5,

Тз -- предельный срок, на который агрегат обеспечивается запасом однотипных деталей, независимо от срока их службы; 13 мес.

Т -- срок службы данной детали; 18 мес.

КА и КД -- коэффициенты понижения запаса деталей, зависящие от числа однотипных агрегатов А и числа однотипных деталей в агрегате Д (при Т = Тз коэффициент КА= КД = 1), значения КА и КД даны в табл. 5 и табл.6.

Таблица 5. Значение коэффициента КА

А	КА	А	КА
1	1	14-19	6,5
2-3	4	20-24	8,0
4-6	5	25-30	8,5
7-10	6	31-37	9,0
11-14	7

Таблица 6. Значение коэффициента КД

Д	КД	Д	КД
1	1,0	7-8	4,5
2	3,0	9-10	5,0
3-4	3,5	11-13	5,5
5-6	4,0	14-15	6,0

Определенная по данным формулам норма запасных частей должна быть уточнена с учетом статистических данных и особенностей эксплуатации оборудования перекачивающих станций.

Таким образом, для определения нормы парка запасных частей необходимо знать:

- число однотипных деталей в агрегате;

- число однотипных агрегатов;

- предельный срок запаса агрегата;

- срок службы детали.

Формула позволяет определить количество деталей каждой группы, так как большой запас влияет на стоимость производимого ремонта и увеличивает сумму оборотных средств, что нежелательно на практике. Эта формула определяет «золотую середину», то есть неэффективно, когда не хватает деталей и особенно дисфункционально, когда они хранятся в излишке, создавая тем самым дополнительные материальные затраты.

11. Карта дефектации и ремонта рабочего колеса

Наименование детали	Колесо
Рабочее Обозначение	H12.30.122.00
Материал	Ст. 25Л-I
Твердость	HRC 150…170
Количество
На изделие	1

Позиция на эскизе	Возможный дефект	Способ устранения дефекта	Размеры	Предельно допустимый зазор сопр. дет.	Обозначение сопротивляемой деталью	Рекомендуемый способ
			Номинальные	Допустимые
	Трещины	Осмотр	Не допускается	замена
1	Износ поверхности По 75H7	Замер, нутромер микрометрический	140		0,070	Вал	Более установка ремонтной втулки и расточка
2	Износ поверхности По 395h9	Замер, микрометр	395		0,55	Кольцо	Менее 395 наплавка порошком МЭУ
3	Износ паза шпонки по ширине	Замер, шаблон	32		0,085	Вал	Более профрезировать паз под углом - к старому увеличить до 32
4	Износ поверхности лопати, местная коррозия	Осмотр	8		-	-	Более наплавка, железнение, зачистка

Заключение

В данном курсовом проекте были изложены основы ремонта вала магистрального насоса НМ-10000-210. Уделено внимание модернизации всего насоса. Представлены ремонтные нормативы, общие технические требования, карта дефектации и ремонта.

Размещено на Allbest.ru