На НПС магистральных нефтепроводов используется два вида технологических насосов - подпорные и основные.

Основными насосами оборудуются основные НС ГНПС и ПНПС. Данные насосы предназначены для непосредственного транспорта нефти. Подпорные насосы используются только на ГНПС (на их подпорных станциях) и играют вспомогательную роль. Они служат для отбора нефти из резервуарного парка и подачи ее на вход основным насосам с требуемым давлением (подпором), предотвращающим кавитацию в основных насосных агрегатах.

Современным типом основных насосов являются насосы НМ, которые выпускаются на подачу от 125 до 12500 м³/ч. Данные насосы имеют две конструктивные разновидности.

Насосы на подачу от 125 до 710 м³/ч секционные, трёхступенчатые

Ротор насоса включает вал, насаженные на него три центробежных колеса и одно предвключенное литое колесо типа шнек. Опорами ротора служат подшипники скольжения с кольцевой смазкой. Охлаждение масла осуществляется с помощью змеевиков, размещенных в корпусах подшипниковых узлов. Через змеевики циркулирует вода или перекачиваемая нефть.

Ротор имеет гидравлическую разгрузку от осевых сил, осуществляемую с помощью разгрузочного диска. Остаточные осевые силы воспринимаются радиально-упорным шарикоподшипником.

Конструкция таких насосов рассчитана на давление до 9,9 МПа. Поэтому они допускают последовательное соединение не более двух насосов на подачу от 125 до 360 м³/ч и не более трех насосов на подачу 500 и 710 м³/ч.

Насосы НМ производительностью от 1250 м³/ч до 12500 м³/ч спиральные одноступенчатые. Корпус их имеет улиткообразную форму с разъёмом в горизонтальной плоскости по оси ротора. Ротор состоит из вала и центробежного колеса двухстороннего входа, обеспечивающего ротору, благодаря своей конструкции, гидравлическую разгрузку от осевых сил. Опорами ротора служат подшипники - скольжения с принудительной смазкой (под давлением). Неуравновешенные остаточные осевые силы воспринимает радиально-упорный сдвоенный шарикоподшипник.

В подобных насосах используются торцевые уплотнения, которые монтируются в корпусе в месте выхода из него вала.

Конструкция спиральных насосов типа НМ рассчитана на давление 7,4 МПа, что допускает последовательное соединение не более трёх насосов данного вида.

Для повышения экономичности нефтепроводного транспорта при изменении производительности перекачки у спиральных насосов предусмотрено применение сменных роторов с рабочими колёсами на подачу 0,5 и 0,7 от номинальной (насос на подачу 1250 м³/ч имеет один сменный ротор на 0,7 номинальной подачи, а насос на подачу 10000 м³/ч - дополнительный ротор на подачу 1,25 от номинальной).

При проектировании оборудования насосной станции наиболее экономичным способом регулирования центробежных насосов является изменение их режимных параметров путем изменения частоты вращения ротора. Однако следует учитывать, что этот способ требует дополнительных капитальных затрат на приобретение устройств для изменения частоты вращения.

Полная маркировка насосов типа НМ содержит группу буквенных обозначений, например: НМ 7000 - 210, где НМ обозначает нефтяной магистральный, 7000 - подачу в м³/ч, 210 - напор в метрах столба перекачиваемой жидкости.

Кроме отечественных насосов для перекачки нефти могут быть применены насосы зарубежных фирм, например "Suizer pumps", серий HSD (Q?10200 м³/ч, H?200м); MSH (Q?10000 м³/ч, H?200м); MSD (Q?2700 м³/ч, H?2525м).

Современным типом подпорных насосов являются насосы НПВ (нефтяные подпорные вертикальные). Они выпускаются четырёх типоразмеров: НПВ 1250-60, НПВ 2500-80, НПВ 3600-90, НПВ 5000-120. Цифры в маркировке указывают на производительность (м³/ч) и напор насоса (м).

Такие насосы размещаются в стакане, расположенном под уровнем земли, практически на отметке трубопровода. Приводящий двигатель находится на поверхности.

Конструкция насоса включает центробежное рабочее колесо двухстороннего входа, и предвключенные с каждой стороны колеса типа шнек. Направляющие подшипники ротора - подшипники скольжения, они смазываются и охлаждаются перекачиваемой нефтью.

Удерживание ротора от перемещения в осевом направлении производится сдвоенными радиально-упорными шарикоподшипниками, имеющими консистентную смазку. Ротор насоса гидравлически уравновешен применением на нём центробежного колеса двухстороннего входа, уплотнение ротора - механическое, торцевого типа.

Помимо насосов НПВ на ГНПС достаточно широко ещё используются подпорные насосы типа НМП (нефтяные магистральные подпорные). Эти насосы горизонтальные, наземной установки. Ротор их аналогичен ротору насоса НПВ, уплотнения торцевые, подшипники качения с кольцевой смазкой. Корпус спиральный с разъёмом в горизонтальной плоскости - подобен корпусу насосов НМ. Маркировка насосов НМП аналогична маркировке насосов НМ.

Основные насосы на НПС соединяются между собой главным образом последовательно. При этом допускается иметь не более трёх рабочих насосов, исходя из прочности агрегатов. В дополнение к трём рабочим насосам на станциях устанавливается по одному резервному агрегату.

В отдельных случаях, например, при прохождении в одном коридоре нескольких нефтепроводов, на НПС параллельно уложенных магистралей помимо последовательного соединения насосов предусматривается возможность перехода к смешанной параллельно-последовательной схеме соединения всех четырёх агрегатов, включая резервный, а также переход к параллельной схеме работы насосов.

Такие возможности предусматриваются на аварийный случай. При выходе из строя какой-либо НПС, соседняя с ней станция на параллельной магистрали переводится на смешанную или параллельную работу насосов. При этом к станции подключаются сразу два нефтепровода - собственный нефтепровод рассматриваемой станции и нефтепровод аварийной НПС. Отмеченное позволяет не прекращать перекачку по аварийному нефтепроводу и поддерживать его производительность на достаточно удовлетворительном уровне.

Подпорные насосы соединяются между собой только параллельно. В основном на подпорной станции используется один или два рабочих насоса и один резервный.

При выборе типа насоса следует обратить внимание на его характеристики, т.е. графические или аналитические зависимости основных параметров насосов (напора мощности К.П.Д., допустимого кавитационного запаса или высоты всасывания) от подачи.

Центробежные насосы, к которым относятся агрегаты НМ, НПВ и НМП, могут иметь два вида характеристик - комплексную и универсальную. Основной характеристикой подобных насосов является комплексная.

Рекомендуемая заводом-изготовителем область применения насосов по подаче называется рабочей зоной. Рабочей зоне отвечают наиболее высокие значения К.П.Д. насоса.

Область применения насоса может быть расширена обточкой их рабочих колёс. Насосы магистральных нефтепроводов допускается обтачивать не более чем на 10%, т.к. при большем значении обточки рабочих колёс наблюдается заметное снижение К.П.Д. насосов.

Допустимый кавитационный запас, приводимый на характеристике насоса - есть минимально допустимый избыток удельной энергии перекачиваемой жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидкости, при котором не происходит холодного кипения жидкости в насосе или кавитации. С помощью этой величины рассчитывают минимально допустимое давление на входе в насос Р_вхmin

При давлениях на входе в насос, больших Р_вхmin, кавитации в насосе не наблюдается.

Насосы НПС и линейная часть нефтепровода составляют единую гидродинамическую систему. Режим работы такой системы определяется её рабочей точкой.

Рабочей точкой системы, состоящей из нескольких насосов и нескольких трубопроводов, называется точка пересечения суммарной Н-Q характеристики всех насосов с суммарной H-Q характеристикой всех трубопроводов системы.

Рабочая точка системы характеризует гидродинамическое единство её элементов (насосов и трубопроводов) и показывает, что насосы развивают только такие напоры и подачи, которые равны гидравлическому сопротивлению и пропускной способности трубопроводов.

Рабочая точка системы определяет рабочие точки отдельных насосов, входящих в систему. Рабочие точки насосов (их Н и Q координаты) показывают напор и подачу, развиваемые насосами при работе их в данной системе.

При определении рабочей точки системы часто режимы работы насосов необходимо изменять - регулировать.

Существующие методы регулирования работы НПС подразделяются на методы плавного и ступенчатого регулирования. К теоретически возможным методам плавного регулирования относятся: перепуск, дросселирование, изменение числа оборотов ротора насосов.

К методам ступенчатого регулирования относят: изменение числа работающих насосов НПС, изменение схемы соединения насосов на НПС, изменение числа ступеней у многоступенчатых насосов, замена роторов (рабочих колёс) насосов, изменение диаметра рабочего колеса насосов.

Метод регулирования перепуском состоит в перепуске части жидкости с выхода насоса вновь на его вход. При этом происходит изменение характеристики трубопроводной системы, на которую работает насос и изменяется месторасположение рабочей точки НПС. Это влечёт за собой изменение режима работы нефтепровода и дополнительные потери энергии. При этом производительность нефтепровода всегда только снижается.

Регулирование режима работы НПС дросселированием состоит в изменении сопротивления потоку жидкости путем сужения площади его поперечного сечения в каком-либо его месте. Реализуется данный метод на узлах регулирования НПС с помощью регуляторов давления или регулирующих заслонок. Данный метод регулирования также неэкономичен, т.к. НПС непроизводительно развивает излишний напор, что увеличивает стоимость транспорта нефти.

При регулировании режима работы НПС изменением частоты вращения ротора насосов происходит изменение Н-Q характеристик насосов без изменения КПД. Поэтому этот способ наиболее экономичный, но его реализация требует дополнительный капитальных затрат на приобретение и монтаж оборудования, с помощью которого можно менять частоту вращения ротора.

Методы ступенчатого регулирования имеют в своём большинстве один общий недостаток - режим работы НПС и нефтепровода при их осуществлении изменяется ступенчато, что не всегда отвечает необходимой степени изменения режима работы и часто требует подрегулирования с помощью неэкономичного метода дросселирования. Поэтому методы ступенчатого регулирования не всегда обеспечивают транспорту нефти минимально возможные энергозатраты.

К тому же при обточке диаметров рабочих колёс центробежных насосов НМ, НПВ и НМП без изменения их ширины законы подобия перестают действовать, и расчеты режимов работы производятся по экспериментальным формулам.

Эффективность работы основного оборудования НПС определяется главным образом энергозатратами на перекачку нефти, которые находятся в прямой зависимости от режима работы станций и применяемых на них методов регулирования.

Для обеспечения НПС необходимой эффективности работы насосы станций следует эксплуатировать только в их рабочей зоне, а из всех возможных методов регулирования применять наиболее экономичный для конкретных условий эксплуатации НПС.

2. Выбор магистральных насосов промежуточной нефтеперекачивающей станции