Проект замены насосов на установке первичной переработки нефти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В химических нефтехимических производствах насосные установки являются одним из основных видов оборудования, надежная работа которого обеспечивает непрерывность технологического процесса. Насосное оборудование используют для перекачивания жидкостей с разными физико-химическими свойствами (кислот и щелочей в широком диапазоне концентраций, органических продуктов, сжиженных газов и т.п.) при различных температурах. Перекачиваемые жидкости характеризуются различными температурой кристаллизации, взрывоопасностью, токсичностью, склонностью к полимеризации и налипанию, содержанием растворенных газов и т.д.

На предприятиях уделяется большое внимание совершенствованию эксплуатации и ремонту насосного оборудования. Однако практические достижения в этом еще недостаточны, и за редкими исключениями технический и организационный уровень ремонта значительно ниже уровня производства соответствующих машин. Во многих случаях низкое качество ремонта объясняется отсутствием ремонтно-технологической документации и недостатком запасных частей. Вследствие этого снижается эффективность использования насосного оборудования из-за простоев, преждевременного выхода из строя и высокой стоимости ремонта.

Данный дипломный проект посвящен замене насосного агрегата Н-6,6а на установке первичной переработки нефти АВТ-6. Замена насосного агрегата на установке отражает концепцию развития отечественных нефтеперерабатывающих заводов - совершенствование хозяйства посредством реконструкции установок. Замена насоса направлена на увеличение количественной характеристики насосного агрегата Н-6, 6а, а именно производительности.

1. Общая часть

1.1 Обоснование проекта

Увеличение производительности насоса Н-6,6а путем его замены на новый более мощный насос было вызвано увеличением выхода легкой фракции из колонны К-3. Увеличение, в свою очередь, было вызвано изменением технологического режима установки после капитального ремонта с реконструкцией.

Технологическая установка - это сложный комплекс, включающий в себя различное по своему назначению и устройству оборудование, контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации. Режим работы каждой единицы оборудования зависит от технологического режима.

В результате изменения режима на установке насос Н-6,6а должен откачивать увеличенный объем фракции, а именно 149 м³/ч подавать на орошение и 166 м³/ч - на вывод с установки. При старой производительности в 210 м³/ч с напором 200 м.ст.ж. один насос был не способен обеспечить нормальный ход технологического режима. На ранних этапах работы установки на новом технологическом режиме стабильность достигалась путем параллельной работы основного и резервного насоса, что, как известно, увеличивает производительность. Недостатком такой работы был низкий совместный КПД и большие объемы потребляемой электроэнергии. Позднее, после того, как недавно введенный технологический режим был закреплен, руководством установки было принято решение заменить насос Н-6,6а на более мощный. Эта мера была принята с целью освобождения пары от совместной работы.

В итоге вновь смонтированные насосы с производительностью в 360 м³/ч при напоре в 200 м.ст.ж. удовлетворяют требованиям технологического режима и могут работать по отдельности.

1.2 Описание технологической схемы блока, в котором работает агрегат с указанием КИП

Установка АВТ-6, комбинированная с ЭЛОУ предназначена для подготовки сырой нефти к первичной перегонке, с последующей атмосферной и вакуумной перегонкой уже обессоленной и обезвоженной нефти. Установка АВТ-6 состоит из:

- блока ЭЛОУ;

- атмосферного блока;

- вакуумного блока;

- блока стабилизации бензина;

- блока вторичной перегонки бензина.

Насос Н-6,6а работает в блоке вторичной перегонки бензина.

Блок вторичной перегонки бензина установки АВТ-6 предназначен для разделения стабильного бензина на узкие фракции НК-85? С, 85-180? С в колонне четкой ректификации К-3.

Принципиальная технологическая схема блока вторичной перегонки бензина имеет следующее описание. Нестабильный бензин из емкости Е-1 насосом Н-16, Н-16а подается в теплообменник Т-7, где нагревается за счет тепла фракции 85-180? С, затем в теплообменник Т-8, Т-12, где нагревается за счет тепла стабильной фракции НК-180? С, и с температурой ?150? С поступает в колонну стабилизации К-4 на 22, 26, 30 тарелки. Температура бензина в К-4 контролируется поз. TR. Расход бензина в К-4 контролируется поз. FR.

Расход холодного орошения в К-4 регулируется клапаном регулятора давления, расположенным на линии вывода газа из Е-4 в систему собственного топливного газа или на установку 30/4, и регистрируется поз. PRCA с сигнализацией минимального и максимального значения. Контроль за давлением верха К-4 ведется также приборами PRSA с сигнализацией минимального и максимального значения.

Предусмотрена отсечка топлива к печи П-2 при максимальном давлении верха К-4: подача жидкого топлива к форсункам П-2, подача газообразного топлива к форсункам П-2. Давление низа колонны регистрируется поз. PRSA.

С верха колонны К-4 пары головного погона поступают в воздушные конденсаторы-холодильники АВЗ-4/1, АВЗ-4/2, в воздушный холодильник АВЗ-4/3, затем направляется в емкость Е-4. Несконденсированные углеводородные газы из Е-4 поступают через рибойлер Т-10 в топливную сеть установки или выводятся на установку сероочистки газов 30/4.

Температура в Е-4 регулируется числом оборотов вентилятора АВЗ-4/3 и регистрируется поз. TRC. Давление в емкости Е-4 регистрируется поз. PRC. Давление и расход газа на установку 30/4 контролируется соответственно поз. PR, поз. FQR.

Отстоявшаяся вода из емкости Е-4 сбрасывается в ПЛК через запорно-регулирующий клапан уровня раздела фаз на линии сброса воды.

Максимальный и минимальный уровень раздела фаз сигнализируется на линии сброса воды. Максимальный и минимальный уровень раздела фаз сигнализируется поз. LRCA, по минимальному уровню раздела фаз закрываются отсечной клапан и регулирующий клапан.

Из емкости Е-4 сжиженные углеводородные газы (рефлюкс) насосом Н-17, 17а в виде острого орошения возвращаются на верх колонны К-4, а балансовое количество СУГ, регулируемое клапаном регулятора уровня в Е-4 поз. LRCA, откачивается с установки на газораспределительный пункт, как бензин нестабильный газовый. В емкости Е-4 предусмотрена сигнализация максимального и минимального уровня поз. LRCA, поз. LRA. Расход СУГ (бензина газового нестабильного) с установки контролируется и суммируется поз. FQR. Температура бензина газового нестабильного с установки контролируется поз. TR.

Поддержание необходимой температуры низа колонны К-4 достигается следующим образом: часть стабильно фракции НК-180? С с низа колонны откачивается насосом Н-2, 2а двумя потоками в печь П-2, нагревается до температуры не выше 230? С в камере радиации и возвращается в колонну К-4. При повышении температуры до 235? С - отключение печи, прекращение подачи топлива в печь. Расход стабильной фракции НК-180? С поз. FRCA регулируется клапаном, расположенным на линии циркулирующей струи в печь П-2. Температура нагрева в печи регистрируется, максимальное значение сигнализируется поз. TRSA. Изменение температуры горячей струи осуществляется регулированием расхода потока. Температура низа К-4 контролируется поз. TR.

Стабильная фракция НК-180? С с низа колонны К-4 под собственным давлением направляется через теплообменники Т-12, Т-8, где отдает тепло сырью стабилизатора, на 29-ую тарелку колонны К-3. Расход фракции НК-180? С в К-3 поз. FQRC регулируется клапаном регулятором, установленным на перетоке фракции НК-180? С из К-4 в К-3 с коррекцией по уровню в К-4 поз. LRCA. Предусмотрена сигнализация максимального и минимального уровня в колонне К-4 поз. LRSA.

Давление верха колонны К-3 поз. PRCA регулируется и регистрируется посредством изменения числа оборотов вентилятора АВЗ-3/3 и регистрируется с сигнализацией максимального и минимального значений поз. PRSA. Предусмотрена отсечка топлива к печи П-2 (подача жидкого топлива к форсункам П-2, подача газообразного топлива к форсункам П-2) при максимальном давлении верха К-3. Давление низа колонны регистрируется поз. PRSA.

С верха колонны К-3 фракция НК-85? С в паровой фазе поступает в воздушные конденсаторы-холодильники АВЗ-3/1, АВЗ-3/2, АВЗ-3/4, холодильник АВЗ-3/3. откуда после конденсации и охлаждения поступает в емкость Е-3. Температура фракции на линиях входа и входа из АВЗ-3/3 в Е-3 контролируется и регистрируется соответственно поз. TR-вход, поз. TR-выход. Температура и давление в емкости Е-3 регистрируется поз. TR и поз. PR.

Из Е-3 фракция НК-85? С насосом Н-6, Н-6а подается на верх колонны К-3 в качестве острого орошения. Расход острого орошения поз. FRC, регулируется с коррекцией по температуре верха колонны поз. TRC.

Балансовый избыток фракции НК-85? С, регулируемый клапаном регулятора уровня в Е-3 с коррекцией по уровню в Е-3 поз. LRCA, выводится с установки через воздушный холодильник АВЗ-12. Предусмотрена сигнализация минимального и максимального уровня в емкости Е-3 поз. LRA. Расход фракции НК-85? С контролируется и суммируется поз. FQR.

Температура поз. TR и давление поз. PR фракции НК-85? С регистрируется на выходе с установки.

Температура внизу колонны К-3 поддерживается следующим образом: часть фракции 85-180? С (циркулирующая флегма) с низа колонны К-3 откачивается насосом Н-11, 11а и проходит четырьмя потоками конвекционную часть печи П-2, затем объединившись в два потока проходит камеру радиации печи, где нагревается до температуры не выше 210? С и возвращается одним потоком в колонну К-3. Температура на выходе потоков из П-2 контролируется и регистрируется поз. TRSA. При повышении температуры выше 210? С - аварийное отключение печи и отсечка топлива к форсункам: на подаче газообразного топлива (основного), на подаче газообразного топлива к пилотным горелкам, на подаче жидкого топлива к форсункам, на возврате жидкого топлива. Давление топливного газа к форсункам печи П-2 поз. PRCA регулируется клапаном регулятора давления, расположенным на линии топливного газа к форсункам печи П-2, с коррекцией по температуре нагреваемого потока-горячей струи К-3 поз. TRCA. Расход циркулирующей флегмы К-3 по потокам в П-2: 1 поток поз. FRCA; 2 поток поз. FRCA; 3 поток поз. FRCA; 4 поток поз. FRCA регулируется клапанами-регуляторами расхода, расположенными на каждом потоке в печь. Температура низа К-3 поз. TR регистрируется.

Расход фракции 85-180? С поз. FQR регистрируется. Уровень куба К-3 регистрируется поз. LRCA и регулируется клапаном-регулятором, расположенном на выводе фракции 85-180? С от Н-12 в Т-7. Предусмотрена сигнализация минимального и максимального уровня в кубе К-3 поз. LRA.

С низа колонны К-3 фракция 85-180? С забирается насосом Н-12, 12а, проходит через теплообменник Т-7, где нагревает прямогонный бензин из Е-1, воздушные холодильники АВЗ-12, АВЗ-12а и выводится с установки. Температура поз. TR и давление поз. PR фракции 85-180? С контролируются на выходе с установки.

На выводах СУГ, фракций НК-85? С и 85-180? С с установки предусмотрены узлы отбора проб.

В качестве ТОУ (технологического объекта управления) выбираем насос Н-6,6а, установленный на трубопроводе, предназначенного для подачи острого орошения в колонну К-3 и вывода с установки фракции НК-85? С через АВЗ-12. Данный процесс относится к гидромеханическим процессам непрерывного действия с распределенными параметрами и минимальной информационной емкостью. В состав ТОУ входят трубопровод и насос, работающий от электродвигателя. По аппаратному исполнению данный ТОУ относится к простым. Рассматриваемый процесс, как ТОУ обладает емкостью (способностью накапливать вещество) и запаздыванием. Работа ТОУ описывается динамическими характеристиками.

По категории взрывопожароопасности ТОУ относится к категории 1-А. Входными и выходными потоками является фракция НК-85? С.

Возможными возмущающими воздействиями на работу ТОУ могут явиться: изменение давления в линии трубопровода, изменение вязкости и плотности среды, изменение общего гидравлического напора в трубопроводе.

При работе ТОУ могут возникнуть следующие аварийные ситуации:

- резкое повышение давление в линии трубопровода;

- разгерметизация оборудования;

- неисправность электродвигателя.

Для автоматизации ТОУ выбираем распределенную систему управления на базе микропроцессорной техники фирмы SIEMENS.

КТС (комплекс технических средств) выбираем исходя из общих правил взрывопожаробезопасности, технических условий и правил эксплуатации технологического оборудования. Выбираем приборы фирмы SIEMENS и средства автоматизации, работающие в комплекте с данной системой управления. Исследование ФСА:

а) выбор цели управления. Целью служит поддержание расхода фракции в соответствиями с технологическими параметрами.

б) выбор критерия управления. Критерием служит расход равный 315 м³/ч.

в) выбор регулируемых параметров. На регулирование выводится расход фракции НК-85? С при подаче острого орошения в колонну К-3 и расход фракции на входе в воздушный холодильник АВЗ-12.

г) выбор контролируемых параметров. Контролю подлежат следующие параметры:

- все регулируемые параметры;

- давление в линии трубопровода до и после насоса;

- перепад давления;

- температура перемещаемой среды до и после насоса.

д) выбор сигнализируемых параметров. На сигнализацию выводятся следующие параметры:

- давление в линии нагнетания по максимуму;

- расход фракции по максимуму и минимуму;

- положение задвижки на линии всасывания и нагнетания.

е) выбор средств блокировки и противоаварийной защиты (СБ и ПАЗ). При изменении давления в линии нагнетания, а также при изменении параметров, характеризующих состояние объекта, срабатывают автоматические средства защиты. Средства защиты отключают действующий аппарат и включают резервный, а также перекрывают подачу фракции НК-85? С. Отсечной клапан установлен на линии трубопровода до насоса.

Таблица 1 - Спецификация оборудования КИП на СУ "РСУ"

Позиционное обозначение	Марка и тип прибора	Кол-во	Характеристика прибора
-	Микропроцессор SIMATIC S7-400F/FM	1	Погрешность 0,001
4-1, 7-1	Датчик температуры	2	КТ 0,5
-	Датчик давления SITRANS DS7 ME 4432	2	КТ 0,5
1-2, 2-2, 3-2	Датчик расхода SITRANS FDS7 ME 4033	3	КТ 0,5
1-3	РПК в комплекте с позиционером SITRANS P32 EEXd	1	КТ 1,5
5-1	Отсечной клапан	1	КТ 1,5
6-1	Диафрагма камерная DKS-1080	1	КТ 1,5

1.3 Обзор насосов установки АВТ-6

насос центробежный демонтаж трубопровод

На установке АВТ-6 используются следующие насосы:

- одноступенчатые насосы типа НД с рабочим колесом двустороннего входа и горизонтальным разъемом корпуса типа НД;

- горизонтальные одноколесные центробежные насосы с рабочим колесом одностороннего входа типа НК;

- горизонтальные центробежные насосы с рабочим колесом одностороннего входа, работающие в паре с предвключенным винтовым колесом (шнеком) типа НКВ;

- центробежные герметичные насосы типа ЦГ - одноступенчатые насосы со спиральным отводом и осевым подводом жидкости на колесо;

- специальные герметичные электронасосы типа БЭН;

- шламовые насосы типа НШ;

- вихревые насосы типа ВК;

- шестеренчатые насосы типа Ш;

- вакуум-насосы типа НВ;

- дозировочные насосы типа НДВ;

- плунжерные насосы типа ДП;

- трехплунжерные насосы типа 3ДП;

- насосы типа НТ;

- насосы типа РГ;

- консольные насосы типа НКУ.

Как видно, на установке широко используются центробежные насосы, которые почти полностью вытеснили объемные насосы. Это объясняется рядом существенных преимуществ динамического насоса перед объемным:

- отсутствие кривошипно-шатунного механизма, громоздких приводов, поэтому насосы конструктивно просты и компактны, имеют небольшую массу и сравнительно малые габаритные размеры при большой подаче;

- отсутствие клапанов, часто нарушающих нормальную работу насоса;

- равномерная и непрерывная подача жидкости, поэтому не требуется устанавливать газовые колпаки на трубопроводах;

- более точное регулирование количества подаваемой жидкости в широком диапазоне, возможен быстрый пуск и остановка насоса;

- надежность и долговечность в работе, простота в ремонте и эксплуатации.

Основной недостаток центробежного насоса - это отсутствие сухого всасывания. Но эта проблема решается путем установки насоса на более низкую высотную отметку, чем питательная емкость. В результате этого насос находится все время залитым (при условии открытия задвижки на всасывающем трубопроводе) и готовым к пуску.

Центробежные насосы используются для перекачивания взрывопожароопасных сред на установке - в связи с чем, большинство работают в паре с торцовыми уплотнениями, т.к. любая объемная потеря перекачиваемой среды из агрегата может привести к пожару и аварии на установке.

Торцовое уплотнение представляет собой конструкцию, в которой плоские уплотняющие поверхности (торцовые поверхности втулок) расположены перпендикулярно оси вращения, а усилия, удерживающие эти поверхности в контакте, направлены параллельно оси вала. На АВТ-6 используются торцовые уплотнения различной конструкции, но работают все они по одной и той же схеме. В качестве опорных узлов используются как подшипники качения, так и подшипники скольжения. Плунжерные насосы используются для перекачивания и дозировки реагентов. Приводом для насосов служат асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором различной мощности, выполненные во взрывозащищенном корпусе. Центробежные насосы вместе с электродвигателями монтируются на единой литой плите и раме, закрепленной на бетонном постаменте.

1.4 Описание конструктивных особенностей насосов типа НКВ

Насосы марки НКВ - это центробежные насосы, предназначенные для перекачки нефти и нефтепродуктов, имеющие одно консольно расположенное рабочее колесо с односторонним входом жидкости и одно предвключенное винтовое колесо (шнек). Насосы марки НКВ выпускаются с производительностью от 16 до 1800 м³/ч и напором от 80 до 320 м.ст.ж.

Рисунок 1 - Центробежный насос марки НКВ-360/200

Основными частями насоса являются: корпус насоса 1, крышка насоса 2, гайка 3, вал 4, корпус подшипников 5, колесо рабочее 6, подшипники: радиально-упорные (шариковые) 7, радиальные (роликовые) 8, уплотнение вала 9, колесо винтовое 15.

Корпус насоса выполняется совместно с опорными лапками и входным и выходным патрубками.

Крышка насоса присоединяется к корпусу насоса с помощью шпилек 10 с гайками 11 и шайбами 12.

Стык корпуса и крышки уплотняется спирально-навитой прокладкой 13.

Крышка корпуса в месте выхода вала имеет сальниковую камеру, в которую могут устанавливаться либо сальниковая набивка и фонарь сальника (при изготовлении насоса с уплотнением вала типа СГ), либо сальниковая набивка (при изготовлении насоса с уплотнением вала типа СО). Также возможна установка холодильника торцового уплотнения при условии изготовления насоса с некоторыми типами уплотнений, применяемых при высоких температурах. В монтируемом насосе используется торцовое уплотнение 70УТТ5.

Рубашка охлаждения камеры сальников выполняется закрытой.

В корпусе насоса, крышке насоса и корпусе подшипников имеется система отверстий: подвода и отвода уплотнительной и охлаждающей жидкости из насоса и т.д.

На валу насоса устанавливаются колесо рабочие с уплотняющим кольцом, детали сальникового или торцового уплотнения, кольцо 14, колесо винтовое 15.

Вал насоса вращается на двух подшипниковых опорах. Опора, расположенная у муфты, состоит из двух радиально-упорных подшипников, смонтированных по типу сдвоенных, обращенных друг к другу широкими бортами наружных колец.

Вторая опора состоит из одного радиального роликового подшипника.

Внутренние кольца радиально-упорных подшипников от осевого перемещения закрепляются с помощью шайбы 21 и гайки 20, которые одновременно крепят полумуфту 16 зубчатой муфты и распорную втулку 17.

Рабочее и винтовое колеса посажены на цилиндрическую шейку консольной части вала и закрепляются с помощью специальной гайки с левой резьбой 3.

Смазка подшипников циркуляционная. Кольцо 14, вращаясь вместе с валом, забрасывает масло в лоток крышки, откуда оно стекает в маслопроводящий лоток, отлитый на внутренней стенке корпуса подшипников.

Из лотка масло по сверленным каналам в корпусе подшипников и каналам в комплектовочных шайбах, установленных между подшипниками, поступает равномерно к подшипникам, а затем по предусмотренным стокам попадает в масляную ванну.

Работа насоса состоит в следующем. При вращении рабочего колеса жидкость, залитая в насос перед его пуском, увлекается лопатками шнека и рабочего колеса, под действием центробежной силы движется от центра к периферии вдоль лопаток и подается через спиральную камеру в нагнетательную трубу. Поэтому на выходе в колесо в том месте, где всасывающая труба примыкает к корпусу, создается разрежение, под действием которого рабочая жидкость всасывается в насос. Таким образом, устанавливается непрерывное движение жидкости в насосе.

Главное отличие насосов типа НКВ от нормального ряда центробежных насосов - это наличие винтового колеса (шнека). Шнек обеспечивает равномерную, прямолинейную подачу жидкости на вход рабочего колеса, что уменьшает риск возникновения кавитации.

1.5 Обоснование выбора конструкционных материалов

При выборе материального исполнения следует учитывать механические, физико-химические и технологические свойства, стоимость и дефицитность определенных материалов. Использование без нужды дорогих материалов влечет за собой убытки и экономическую нецелесообразность. Свойства материалов должны удовлетворять рабочим условиям агрегата.

К изготовлению валов, их сборке и установке предъявляют высокие требования. Валы, работая при большой частоте вращения, подвергаются действию поперечных сил, поэтому они должны быть прочными, обладать гибкостью и хорошо обрабатываться.

Сложные фасонные детали насоса (корпус, колесо и др.) возможно изготовить только литьем, поэтому материал должен обладать хорошими литейными свойствами, быть прочным и изностойким.

Материалы для изготовления деталей торцовых уплотнений выбирают главным образом в зависимости от температуры и свойств перекачиваемой среды.

В насосе Н-6, 6а используется материальное исполнение "С".

Выбранное материальное исполнение предлагает изготовление вала из легированной стали 40Х, которая имеет хорошие прочностные характеристики. Сталь 40Х хорошо обрабатывается резанием и имеет высокую коррозионную стойкость. Уплотняющие кольца лабиринтных уплотнений также изготавливают из этой стали.

Корпус и колесо насоса изготавливается из литейной стали 25Л. Эта сталь способна работать при высоких давлениях и температуре до 450? С. Она имеет хорошие литейные свойства и хорошо сопротивляется коррозионному и эрозионному износу.

Для крепления и соединения узлов насоса используются различные виды крепежа: шпильки, винты, отжимные болты, штифты и др. Крепеж насоса выполняется из углеродистой стали 35. Углеродистая сталь 35 обладает хорошими прочностными характеристиками и хорошо обрабатывается резанием.

Втулки торцового уплотнения изготавливаем из графита ПК-О, пропитанного феноло-формальдегидной смолой. Данный материал хорошо обрабатывается, что обеспечивает быструю приработку трущихся поверхностей.

Подшипники изготавливаются из специальной подшипниковой стали ШХ15. Она имеет высокую твердость и износостойкость.

Насос Н-6,6а перекачивает фракцию НК-85?С при температуре 79? С. Механические и физико-химические свойства выбранных материалов соответствуют рабочим условиям агрегата. Материалы недефицитны и имеют хорошие технологические свойства.

2. Специальная часть

2.1 Исходные данные

Марка насоса - НКВ 360/200 - С в 70УТТ У2 ТУ 26-02-766-84

Перекачиваемая среда - фракция НК-85? С

Температура среды - 80? С

Упругость паров фракции, p_n - 0,105 МПа

Плотность среды, с - 720 кг/м³

Кинематическая вязкость, н - 1,3*10^-6 м²/с

Давление на свободную поверхность в питательной емкости, P₁ - 0,16 МПа

Давление на свободную поверхность в колонне, P₂ - 0,8 МПа

Давление гидроиспытания корпуса насоса, P_пр. - 7,5 МПа

Масса агрегата, m - 2235 кг

Подпор, h₁- 10 м

Геометрическая высота нагнетания, h₂ - 28 м

Таблица 2- Характеристика трубопроводов насоса Н-14,14аа

Показатель	Всасывающий	Нагнетательный
Диаметр трубопровода, м	0,3	0,2
Длина трубопровода, м	30	30
Количество резких поворотов на 90?	3	3
Количество полностью открытых задвижек	1	1
Количество переходов	1	1
Подача, м3/ч	315 (Q)	315 (Q)
Тип труб	бесшовные	бесшовные
Состояние труб	новые	новые
Дополнительное сопротивление	-	обратный клапан

2.2 Содержание расчета

2.2.1 Определение потребного напора [1]

Среднюю скорость течения жидкости во всасывающем трубопроводе у_всас., м/с вычисляем по формуле

, (1)

где Q - подача через всасывающий трубопровод, Q =315 м³/ч;

d₁ - внутренний диаметр всасывающего трубопровода, d₁=0,3 м.

Среднюю скорость течения жидкости в напорном трубопроводе у_нагн., м/с вычисляем по формуле

где d₂ - внутренний диаметр напорного трубопровода, d₂=0,2 м.

Среднюю скорость течения жидкости в напорном трубопроводе, идущем в колонну К-3 у_нагн.1, м/с вычисляем по формуле



Среднюю скорость течения жидкости в напорном трубопроводе, идущем в АВЗ-12 у_нагн.2, м/с вычисляем по формуле

Критерий Рейнольдса Re, вычисляем по формуле

, (2)

где н - кинематическая вязкость перекачиваемой жидкости, н = 1,3*10^-6 м²/с.

Во всех трубопроводах устанавливается турбулентный режим течения жидкости, т.к. на всех участках Re >2300.

Коэффициент трения по длине трубопровода л, вычисляем по формуле

, (3)

где Д - шероховатость стенок, Д=0,014 мм (1.табл.2).

Потери напора на трение ?h_тр., м вычисляем по формуле

, (4)

где L - длина участка трубопровода, L_всас.=30 м, L_нагн.=30 м, L_нагн.1=100 м, L_нагн.2=50 м.

Потери на преодоление местных сопротивлений ?h_мп, м вычисляем по формуле

, (5)

где ж - коэффициент местного сопротивления (2. табл.2).

Потери напора h_1-2, м вычисляем по формуле

Потребный напор H_н, м вычисляем по формуле

, (6)

где h₁ - геометрическая высота всасывания, h₁=10 м;

h₂ - геометрическая высота нагнетания, h₂=28 м;

с - плотность перекачиваемой жидкости, с=720 кг/м³;

P₁ - давление в емкости Е-3, P₁=0,16*10⁶ Па;

P₂ - давление в колонне К-3, P₂=0,8*10⁶ Па.

2.2.2 Расчет привода насоса

Цель расчета - подобрать электродвигатель, необходимый для нормальной работы насоса.

Необходимую мощность электродвигателя насоса N, Вт вычисляем по формуле

, (7)

где з - КПД насоса, з=0,8;

k - коэффициент возможной перегрузки, k=1,2;

H - напор насоса, H=187,9 м;

Q - производительность насоса, Q=0,0875 м³/с.

На основании расчетов 2.2.1 и 2.2.2 принимаем электродвигатель ВАО2-450М-2 с номинальной мощностью N=200 кВт и насос НКВ 360/200 -394 С 70УТТ У2 ТУ 26-02-766-84, где "Н" - нефтяной;

"К" - с консольным расположением рабочего колеса;

"В" - с предвключенным колесом;

"360" - производительность насоса, м³/ч;

"200" - напор насоса, м.ст.ж.;

"394" - диаметр рабочего колеса уменьшен при обточке до 394 мм;

"С" - насос изготовлен из углеродистой стали;

"70УТТ" - с торцовым уплотнением вала типа "Тандем" диаметром 70 мм;

"У2" - климатическое исполнение.

2.2.3 Расчет допустимой высоты всасывания

Цель расчета - определить высоту установки насоса, обеспечивающую бескавитационную работу насоса.

Допускаемую высоту всасывания или минимальный подпор h_s, м определяем по формуле:

,

где p_а - абсолютное давление на свободную поверхность жидкости в емкости Е-3, кгс/см²;

p_п - упругость паров фракции НК-85? С при рабочей температуре, p_п=1,05 кгс/см²;

Дh - допустимый кавитационный запас для насоса НКВ-360/200, Дh=7,5 м;

h_всас - потери напора во всасывающем трубопроводе, h_всас =0,88 м.



Принимаем h_s = 12 м (допускаемая высота всасывания).

2.2.4 Расчет корпуса насоса

Корпус насоса рассчитываем как короткую цилиндрическую оболочку.

Рисунок 2- Расчетный эскиз

Напряжение, возникающее в оболочке у₁, у₂, МПа вычисляем по формуле

, (11)

где p - давление гидравлического испытания корпуса, p=7,5 МПа;

R - внутренний радиус цилиндрического корпуса, R=0,217 м;

h - толщина стенки корпуса насоса, h=0,034 м.

Условие прочности для коротких сферических оболочек

, (12)

где е - коэффициент влияния толщины стенки корпуса, е=1;

у_т - предел текучести стали 25Л при 80? С, у_т =200 МПа;

n - коэффициент запаса прочности для стали, n=3.

23,9 МПа < 66,67 МПа

Условие прочности выполнено.

2.2.5 Расчет и выбор стальных канатов для строп

При монтаже насоса максимальное разрывное усилие возникает при подготовке агрегата в предмонтажное положение.

Рисунок 3 - Схема строповки

Разрушающая нагрузка, возникающая в канате от веса агрегата S, Н вычисляем по формуле

,(13)

где k - коэффициент неравномерности загрузки стропов, k=1,35 (4.стр.58); G - вес агрегата, Н;

(14)

n - число ветвей стропа, n=4;

б - угол наклона стропа к оси, проходящей через центр тяжести, б=30?.

Необходимое разрывное усилие F₀, Н вычисляем по формуле

,(15)

где z_р - коэффициент использования, z_р=2,5 (4.стр. 57).

Для стропов принимаем стальной канат типа ЛК-РО (6?36?1 о.с.) по ГОСТ 7668-69 диаметром проволоки 13,5 мм, с временным сопротивлением разрыву 180 кг?с/мм² и разрывным усилием F₀= 104000 Н.

3. Организация производства

3.1 Организация работ по демонтажу и монтажу насоса

Характер монтажных работ зависит от того, в каком виде поступает оборудование на монтажную площадку. Транспортабельный насосный агрегат поставляется заводом-изготовителем полностью в собранном виде вместе с электродвигателем. Весь агрегат собран на единой литой плите. Процесс монтажа в таком случае заключается в установке агрегата на готовый, проверенный на точность изготовления фундамент.

Насосно-компрессорное оборудование относится к машинам, работающим с большими динамическими нагрузками, вызывающими вибрацию фундамента, который поэтому должен быть достаточно надежным. Перед монтажом путем замеров устанавливаются фактические отклонения от проектных размеров длины, ширины, высоты, отметки поверхности фундамента. Они должны быть в пределах допустимых значений. Фундамент должен быть защищен от разрушающего действия смазочного масла, перекачиваемых нефтепродуктов или химических веществ. Поэтому его поверхность покрывают в несколько слоев стойкой к данной среде краской или обкладывают керамическими плитами.

Учитывая высокие требования к качеству монтажа и сохранности оборудования, к монтажу обычно приступают после завершения всех основных строительных работ. Кроме того, должны быть подготовлены системы освещения.

Весьма серьезной операцией является строповка машин. Она должна проводиться таким образом, чтобы исключить повреждение узлов и деталей. Она должна проводиться таким образом, чтобы исключить повреждение узлов и деталей. При установке агрегата в предмонтажное положение строповку производят путем обхвата полоза, на котором установлен насосный агрегат. Установка электродвигателя и насоса на фундамент происходит раздельно, при этом строповка оборудования производится за монтажные элементы - рым-болты.

Выбор технических средств для монтажа и демонтажа должен быть обоснован; необходимо учитывать их стоимость. Без особой нужды использовать уникальные средства механизации не следует, помня о необходимости всемерного снижения стоимости работ.

При монтаже насоса Н-6,6а необходимо и достаточно применение грузоподъемного автокрана небольшой грузоподъемности, обладающего высокой степенью мобильности, что немаловажно в условиях действующей установки. Грузоподъемный кран оснащают полиспастом - устройством, позволяющим уменьшить тяговое усилие на ходовую, наматывающуюся на барабан лебедки ветвь троса. Благодаря полиспастам вес поднимаемых лебедками грузов намного больше их грузоподъемности.

Трос выбирают в зависимости от назначения и условий работы. Большой значение имеет его гибкость, которая зависит от числа и диаметра проволок в пряди, а также от направления свивки. При одном и том же диаметре троса гибкость его тем больше, чем больше число проволок в пряди. Грузовой трос, многократно огибающий ролики блоков и стропы, плотно опоясывающие поднимаемый груз, должны быть гибкими.

С помощью стропа поднимаемый груз подвешивают к серьге подвижного блока грузоподъемного крана. Конструкция стропа должна обеспечивать безопасность в работе, удобство обращения с ним, а также быстро и легко осуществляемые строповку и последующую расстроповку груза. При монтаже насоса применяют универсальный строп. Он имеет форму замкнутой петли изготовленной из троса, концы которого сращиваются взаимной сплеткой.

Для производства сборочных работ используют ключи, молотки, кувалды, зубила, клинья и различный механизированный инструмент.

В отличие от строительства нового предприятия, когда план организации монтажа составляется с учетом наиболее целесообразной последовательности всех работ, при реконструкциях и ремонтах приходится демонтировать и монтировать конкретное оборудование, которое находится на одной территории с другим оборудованием, зданиями и сооружениями и порой окружено ими со всех сторон.

Монтажу нового оборудования предшествует демонтаж старого. Демонтаж - очень ответственная операция, при которой всегда возможны нарушение запланированной последовательности работ и резкие перегрузки подъемных механизмов и их оснастки. Особенно опасно заклинивание в опорных конструкциях поднимаемого оборудования, поэтому в начальный момент подъем нужно производить медленно, чтобы своевременно обнаружить заклинивание и принять меры для его устранения. Заклинивание устраняют с помощью домкратов, струбцин, отжимных болтов, подбивки клиньев и т.д.

Перед началом монтажных и демонтажных работ оборудование и все трубопроводы, прилегающие к рабочему участку, должны быть освобождены от содержимого, соответствующим образом обезопасены и надежно и герметично отделены от демонтируемого агрегата. Все подземные коммуникации (канализация, трубопроводы, кабели и др.) необходимо обозначить на поверхности площадки хорошо видимыми указателями. Территорию, на которой проводят монтажные работы, ограждают или ограничивают указателями, разрешенные границы наносят также на генеральный план установки, прилагаемый к протоколу по организации монтажных работ в действующем цехе.

Распаковку насосного агрегата, передаваемого в монтаж, следует производить на приобъектном складе или на месте монтажа. После распаковки необходимо произвести (путем наружного осмотра) проверку наличия и состояния всех деталей, комплектующих, запасных частей, согласно паспорту насоса.

Если гарантийные сроки истекли или условия хранения нарушены, или агрегат поступил в монтаж с неопломбированными патрубками, либо в явно дефектном состоянии - с трещинами, вмятинами и другими повреждениями, - то агрегат до монтажа подлежит разборке и ревизии.

Расконсервацию отдельных частей агрегата производят по мере необходимости в период от начала монтажа до пуска насоса.

Расконсервацию наружных поверхностей, а также запасных частей производят водомоющими растворами с последующей протиркой насухо чистыми протирочными материалами.

Расконсервация проточной части насоса, торцовых уплотнений, полости соединительной муфты и подшипников не производится.

Снятие заглушек с патрубков насоса для присоединения к нему испытанных трубопроводов разрешается только после окончания всех монтажных работ по трубопроводам, а также их очистки, промывки и продувки во избежание попадания в насос каких-либо посторонних предметов.

Между фланцами насоса и подсоединяемыми трубопроводами устанавливают спирально-навитые прокладки, входящие в комплект поставки насоса.

После присоединения технологических трубопроводов необходимо произвести центровку валов насоса и электродвигателя.

Место установки насоса должно быть удобным для обслуживания при эксплуатации и ремонте, соответствовать строительным нормам и требованиям по технике по безопасности и промышленной санитарии.

Установка насоса может производиться как в помещении, и так и вне помещения.

При установке вне помещения насосное оборудование необходимо защитить от прямого попадания атмосферных осадков и солнечной радиации специальными навесами или легкими съемными кожухами.

Фундамент насоса, выполненный согласно проекту, должен быть монолитным, без трещин, раковин и пустот.

Бетон для выкладки фундамента должен иметь марку в соответствии с проектом, но не менее 100.

Высотную отметку опорной плоскости фундамента на 40-80 мм ниже подошвы фундаментной плиты агрегата для установки подкладок и последующей подливки бетоном.

Перед монтажом необходимо очистить фундамент, а также колодцы для фундаментных болтов от строительного мусора, масла, краски и промыть водой.

Подкладки укладывают в соответствии с расположением установочных винтов на фундаментной плите, при этом добиваются плотного прилегания подкладок к бетону фундамента.

Агрегат устанавливают с заложенными ранее фундаментными болтами на фундамент.

Выверку агрегата производят согласно проектным привязочным размерам. Допускаемое отклонение относительно установочных осей - 10 мм.

Положение агрегата по высоте регулируют установочными винтами.

Допускаемое отклонение от проектного положения не более 10 мм.

Положение в горизонтальной плоскости, поперечном и продольном направлениях проверяют при помощи брускового уровня, установленного на контрольную поверхность фундаментной плиты. Допускаемое отклонение не более 0,1 мм на 1 м длины.

После выверки положения агрегата производят бетонирование фундаментных болтов и плиты. Предварительно установочные винты оборачивают толем или бумагой, смазанной тонким слоем густой смазки.

Бетон или раствор для подливки должен иметь марку в соответствии с проектом, но не менее 200.

Обеспечивают проникновение бетона (раствора) под всю подливаемую поверхность с тем, чтобы не оставалось пустот и раковин. При этом фундамент должен образовать выступ приблизительно в 25 мм над опорной поверхностью плиты.

В течение 30 минут после окончания подливки должно быть проверено выверенное положение агрегата.

Окончательная затяжка гаек фундаментных болтов должна осуществляться после достижения бетоном подливки прочности не менее 12 МПа, но не ранее, чем через 7 суток после подливки. Установочные винты перед затяжкой отворачивают на 2-3 оборота.

Всасывающий и напорный трубопроводы должны иметь опоры, исключающие передачу всяких усилий на патрубки насоса, как при монтаже, так и при эксплуатации.

При монтаже плоскости прилегания фланцев трубопроводов должны быть параллельны плоскостям прилегания фланцев насоса (допускаемая не параллельность не более 0,1 мм), а болтовые отверстия должны совпадать.

На технологических трубопроводах (на расстоянии 1-2 диаметров трубопровода от фланцев насоса) должны быть установлены штуцера для присоединения манометров, вакуумметров или ановакуумметров.

Всасывающий трубопровод должен быть, по возможности, коротким и прямым без местных подъемов и спусков с постоянным уклоном (8-10 мм на 1 м длины), обеспечивающим свободный выход из него воздуха.

При присоединении к насосу трубопровода большего диаметра, чем диаметр патрубка насоса, между патрубком и трубопроводом установить эксцентрический переход, на вертикальных - концентрический.

На пусконаладочный период на всасывающей линии установить сетчатый фильтр (установка фильтра непосредственно во всасывающий патрубок насоса не допускается).

Фильтр может иметь форму усеченного конуса, свободное проходное сечение которого должно быть в 3-4 раза больше площади сечения всасывающего трубопровода.

Промывку фильтра производят по мере накопления включений в фильтрующем элементе.

На всасывающем и нагнетательном трубопроводах устанавливают задвижки. На нагнетательном трубопроводе, между насосом и задвижкой устанавливают обратный клапан.

Байпасы устанавливают в случаях:

- длительной работы насоса с нулевой или близкой к нулю подачей;

- необходимость прогрева (охлаждения) насоса перед пуском;

- в ряде случаев, определяемых требованиями технологического режима.

При эксплуатации насоса с двойным торцовым уплотнением, к месту установки должна быть подведена затворная жидкость (подкачка АПГ).

В качестве затворной жидкости следует применять минеральные масла вязкостью 10…30 сст при 50? С, а также другие жидкости, обладающие смазывающими свойствами в соответствии с рекомендациями проектной организации. В зимнее время при эксплуатации насосов под навесом или в не отапливаемом помещении рекомендуется применять жидкость с температурой застывания ниже минимальной температуры окружающей среды (воздуха) или обеспечить ее подогрев.

Перед центровкой проверяют затяжку резьбовых соединений.

При отсоединенной муфте проверяют направление вращения электродвигателя (двигатель обязательно должен быть заземлен).

Направление вращения должно быть правым, т.е. по часовой стрелке, если смотреть на электродвигатель со стороны насоса.

При подготовке насоса к работе необходимо снять промежуточный валик муфты и заложить в зубчатую муфту смазку, состоящую из 50% пресс солидола С по ГОСТ 4366-76 и 50% графита П по ГОСТ 8295-73 в количестве ?0,6 кг.

Проверку центровки производят при помощи специальных скоб с индикаторами часового типа. Скобы с жесткими кронштейнами устанавливают и надежно закрепляют на полумуфтах валов насоса и электродвигателя.

Принимают вертикальное положение скоб за нулевое и устанавливают в этом положении стрелки индикатора на "0". Поворачивают валы насоса и электродвигателя совместно со скобами последовательно в положения 90, 180, 270 и записывают показания индикаторов в каждом положении.

Центровка насосного агрегата считается удовлетворительной, если несоосность и непараллельность валов насоса и электродвигателя при диаметре, на котором производится измерение, равном 500 мм, не превышает 0,1 мм.

Устанавливают промежуточный валик зубчатой муфты.

Устанавливают ограждение муфты; в масляную ванну корпуса подшипников и масленку постоянного уровня заливают масло индустриальное И-20А ГОСТ 20799-75 или турбинное Тп-22 или Тп-30 ГОСТ 9972-74 в количестве ?1,6 л. При работе с торцовым уплотнением закрепляют клемное кольцо, снимают монтажную скобу и устанавливают ограждение торцового уплотнения в соответствии с инструкцией предприятия-изготовителя. В качестве охлаждающей жидкости для насосов, устанавливаемых в помещении, применяют воду; для насосов, устанавливаемых вне помещения - незамерзающие жидкости: керосин, антифриз и т.д. Подготовку электродвигателя к работе производят в соответствии с инструкцией предприятия-изготовителя.

3.2 Организация работ по ремонту центробежных насосов

3.2.1 Ремонтные документы

ГОСТ 2.602-68 устанавливает комплектность и правила составления ремонтных документов на изделия серийного или массового производства всех отраслей промышленности. Ремонтные документы для индивидуального оборудования составляются разработчиком.

Ремонтные документы разрабатываются на основе конструкторской, эксплутационной и технологической документации, а также опыта эксплуатации, в процессе которой определяют интенсивность износа и другие показатели. В этих документах должны быть отражены способы ремонта; приспособления, инструмент и приборы, необходимые при проведении ремонта; технические требования к отремонтированному оборудованию; нормы расхода запасных частей и материалов.

Особенно важна документация при выполнении ремонта силами потребителей, когда одинаковые насосы ремонтируют различными методами, зачастую без соблюдения необходимых правил.

Основным ремонтным документом является дефектная ведомость. Началу каждого ремонта должно предшествовать составление этого документа, в котором детально перечислены все работы, выполняемые в соответствии с данным плановым ремонтом. Формы дефектной ведомости могут быть различны, но все они должны содержать сведения, достаточные для правильного определения требуемой рабочей силы, необходимых материалов и запасных частей, а также стоимость, как всего ремонта, так и отдельных его элементов.

Кроме ремонтных работ в ведомости могут быть отражены работы, обусловленные производственной необходимостью (мелкие переключения коммуникаций, конструктивные изменения и др.), направленные на улучшение условий труда (номенклатурные работы по технике безопасности), а также работы по частичной модернизации технологической установки или полной модернизации конкретного оборудования (замена старого оборудования новым, более совершенным).

Ведомость составляется начальником и механиком установки. Чтобы обеспечить высокое качество составленной ведомости, следует учитывать мнение всего обслуживающего персонала (операторов, аппаратчиков, машинистов, дежурных слесарей и т.д.). Ведомость согласовывается с главным механиком и утверждается главным инженером предприятия.

На основании дефектной ведомости составляются сводные заявки на необходимые для ремонта материалы и запасные части, которые должны быть подготовлены в назначенные сроки ремонта службами снабжения предприятия или исполнителя.

Дефектная ведомость нельзя считать документом, требующим неукоснительного, пунктуального исполнения. При разборке насоса и тщательном техническом осмотре ремонтируемого оборудования могут быть выявлены новые, на предусмотренные ведомостью дефекты или, наоборот, предполагаемые дефекты могут отсутствовать. Поэтому в ходе ремонта ведомость дополняется новыми пунктами или сокращается. Откорректированная ведомость, отражающая перечень и объем фактически произведенных работ, называется исполнительной и вместе с предварительной ведомостью служит отчетным документом при оформлении сдачи объекта после ремонта. Расхождения между предварительной и исполнительной ведомостями должны быть подробно объяснены в графе "Примечания" или в специальном акте.

Основными исходными документами при составлении общего плана ремонта являются годовые планы и графики ремонтов производств, цехов, технологических установок или отдельного оборудования. Планы и графики составляют, исходя из производственного плана и действующих нормативов на ремонт. При этом учитывают также реальные возможности, силы и средства ремонтной службы, а в некоторых случаях и сезонность.

Структура межремонтного цикла, межремонтный период и продолжительность простоя оборудования в ремонте должны соответствовать ремонтным нормативам.

В годовых графиках устанавливают месяцы, в течение которых данная технологическая установка (или оборудование) должна быть отремонтирована. На основании годовых графиков составляют месячные графики ремонтов; в них указывают календарные дни простоя каждого объекта в ремонте того вида, который предусмотрен годовым планом. Согласно месячному графику объект в строго назначенное время останавливают на ремонт. Отступления от графика должны носить исключительный характер. Они допустимы только после тщательной проверки состояния объекта специальной коммисией из руководящих работников предприятия.

С учетом расходуемых материалов и запасных частей по ведомостям составляют смету на ремонт, определяющую поэлементную и общую стоимость всего ремонта. Руководством для составления смет служат утвержденные ценники или - в случае их отсутствия - оформленные соответствующим образом калькуляции.

Сетевые графики представляют собой графическую модель технологии выполнения ремонта всего объекта, проектируемой на основании расчета продолжительности каждой операции, потребной рабочей силы и ее распределения по объектам во времени при обеспечении наиболее рациональной последовательности работ.

Руководство по капитальному ремонту представляет собой практическое пособие по выполнению ремонта данного вида оборудования. Оно также содержит в себе советы и рекомендации по ремонту, которые явились на свет в результате многолетних наблюдений и накопленного опыта по производству данной работы.

На проведение отдельных ремонтных работ составляется техническая карта, содержащая строгую пооперационную технологию проведения этой работы.

Для организации проведения ремонтов большое значение имеет наличие качественно составленных ремонтных чертежей, т.е. чертежей для ремонта сборочных единиц, сборки и контроля отремонтированных деталей и узлов. Они должны быть составлены в соответствии с ГОСТ 2.604-68.

Ремонтными размерами называют размеры, установленные для изготовления новой детали взамен изношенной. Они могут быть категорийными (окончательными) и пригоночными (рассчитанными на пригонку детали "по месту"). На ремонтных чертежах указывают только те размеры, предельные отклонения, зазоры и другие данные, которые проверяют в процессе ремонта. При этом должны быть сохранены класс точности и посадка, предусмотренные в рабочих чертежах.

При ремонте обязательно исполнение различных стандартов. В первую очередь учитываются государственные (ГОСТ) и отраслевые стандарты (ОСТ), на базе которых на предприятии разрабатываются технические условия (ТУ) и СТП, который распространяется на нестандартное оборудование.

3.2.2 Организация ремонтной службы и способы производства ремонтных работ насосов

На предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности объектами ремонта являются здания, сооружения, все виды оборудования и транспортных средств. При централизованной системе ремонтного обслуживания необходимо четко разграничивать функции основных служб предприятия.