Проектирование блочной кустовой насосной станции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Техническое задание

2. Общие сведения о системе

3. Анализ аналогов

4. Патентный поиск

5. Выбор конкретного оборудования

Заключение

Список литературы

Приложения

1. Техническое задание

Целью данного курсового проектирование является рассмотрения основных параметров ЦНС, а также подбор конкретного оборудования, имея начальные условия.

2. Общие сведения

Устройство БКНС

БКНС выполнена в виде отдельных блок-боксов транспортного габарита, монтируемых на месте эксплуатации в единое здание и функционально связанных между собой технологическими, электрическими линиями. Блоки имеют законченный внутренний электромонтаж приборов и оборудования. В качестве стеновых и кровельных ограждений блок-боксов использованы трехслойные металлические панели с утеплителем. Условно БКНС делится на машзал (насосные блоки) и энергозал (блоки энергообеспечения). Блоки насосные выполняют функцию повышения давления технологической воды до уровня, обеспечивающего нагнетание воды в скважины системы поддержания пластового давления (заводнения). Энергоблоки служат для автоматического управления работ насосных агрегатов, контроля параметров и сигнализации состояния технологического оборудования, защиты технологического оборудования при изменении параметров технологического процесса сверх допустимых пределов, автоматического отключения насосного агрегата и включения резервного. Применение устройств плавного пуска позволяет снизить значение пускового тока и устраняет значительные скачки напряжения в сети, характерные для прямого пуска мощных электроаппаратов, что повышает надежность работы системы электроснабжения, продлевает срок эксплуатации оборудования. [1]

Блочная кустовая насосная станция БКНС предназначена:

· Для поддержания пластового давления в продуктивных пластах нефтяных месторождений методом закачивания пресной, пластовой и сточной воды (полимеров) в пласт;

· Для перекачивания нефтепродуктов (после газовой сепарации);

· Для перекачивания жидкостей (загрязненной воды, нефтяных эмульсий и др.)

БКНС состоит из:

Ш Машинный зал - насосные блоки, блоки маслосистемы, блок коллекторов, блок дренажных насосов.

Ш Блок управления

Ш Энергозал

Ш Блок операторный

Ш Станция очистки воды

Ш Емкость подземная дренажная

Ш Емкость для отработанного масла

Ш Площадки обслуживания

Ш Межблочные кабельные связи

Ш Система автоматики

БКНС оборудована системой контроля и автоматизации работы технологического оборудования, предусматривающей:

· Работу станции без постоянного обслуживающего персонала

· Ручное местное управление насосами, вентиляторами, энергообогревателями, задвижками

· Автоматический контроль технологических параметров насосов, электродвигателей, системы смазки, водяного тракта

· Автоматическое срабатывание электрических защит и аварийной сигнализации

Система автоматики обеспечивает автоматический учет, контроль и передачу на диспетчерский пункт следующих параметров:

· давление воды на входе и выходе каждого насоса;

· температуру воды;

· давление масла в маслосистеме каждого насоса;

· температуру масла;

· учет потребляемой электроэнергии;

· состояние задвижек на входе /откр.- закр./;

· состояние задвижек на выходе /откр.-закр./;

· состояние всех электродвигателей /вкл. - выкл./;

· состояние основных и резервных насосных агрегатов /вкл. -выкл./;

· положение входных дверей /откр.-закр./;

· температуру воздуха в помещении;

· сигнал перемещения допустимого уровня загазованности;

· вибрации насосного агрегата;

· осевой сдвиг ротора насоса;

· утечку воды через сальниковые уплотнители;

· расход воды;

· температуру подшипников насосного агрегата;

· температуру гидропяты насоса;

· уровень масел в насосах;

· температуру обмоток электродвигателя.

Далее показана типовая технологическая схема БКНС (приложение 1)

Насос ЦНС

Назначение и конструкция:

В многоступенчатых насосах поток перекачиваемой жидкости перемещается последовательно несколькими рабочими колесами, смонтированными на одном валу, в одном корпусе. Корпус многоступенчатого секционного насоса состоит из отдельных секций, число которых равно числу рабочих колес минус один, так как одно колесо расположено в передней крышке. Секционная конструкция корпуса насоса позволяет увеличить или уменьшить напор, не изменяя подачи. Напор будет равен сумме напоров, создаваемых каждым рабочим колесом. Используются в гидросистемах для создания большого давления. Допускается изготовление с торцовым уплотнением. [2]

Перекачиваемая жидкость:

Насосы ЦНС предназначены для перекачивания воды с водородным показателем pH 7-8,5, с массовой долей механических примесей не более 0,1% и размером твердых частиц не более 0,1мм и температурой от 1 до 45°С. Допускается изготовления насоса с торцовым уплотнением. (приложение 2)

Техническая характеристика: 1. Подача, м³/ч 180; 2. Напор, м 1185; 3. Температура перекачиваемой жидкости, С°: 8°-40°; 4. Число секции 4; 5. Частота вращения, мин-1 3000.

3. Анализ аналогов

Рассмотрим на примере сравнения насоса ЦНС и ЦНС типа Д.

ЦНС

Основными конструктивными блоками насоса являются корпус и ротор. К корпусу относятся крышки линий всасывания и нагнетания, направляющие аппараты, передний и задний кронштейны. Корпуса направляющих аппаратов, крышки всасывания и нагнетания стягиваются стяжными болтами. Направляющий аппарат, кольцо (с уплотняющими кольцами) и рабочее колесо образуют секцию насоса. Стыки корпусов направляющих аппаратов уплотняются резиновыми кольцами, выполненными из маслобензостойкой резины. Благодаря тому, что корпус насоса состоит из отдельных секций, имеется возможность, не меняя подачи, менять напор путем установки нужного числа рабочих колес и направляющих аппаратов с корпусами. При этом меняется только длина вала и стяжных шпилек. Опорные кронштейны насоса выполнены из чугуна, направляющий аппарат, кольцо и корпус направляющего аппарата, втулка сальника - из прессматериала АГ-4В, остальные детали - из хромоникелевой стали. Ротор насоса состоит из вала, на котором установлены рабочие колеса, кольцо, рубашка вала, дистанционная втулка, регулировочные кольца и диск разгрузки. Все детали на валу стягиваются гайкой ротора. Опорами ротора служат два радиальных сферических подшипника, установленные в переднем и заднем кронштейнах по скользящей посадке, позволяющей ротору перемещаться в осевом направлении на величину "разбега" ротора. Подшипниковые камеры уплотняются манжетами, установленными в крышках подшипников. Кронштейн с наружной стороны закрыт крышкой, в которой смонтировано устройство контроля смещения ротора. Места выхода вала из корпуса подшипников и камер уплотняются сальником.

Принцип работы насоса типа ЦНС

Работа насоса основана на взаимодействии лопаток вращающегося рабочегоколеса и перекачиваемой жидкости. 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 рагрузки 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.

ЦНС типа Д

Особенности конструкции и назначение:

Центробежные, горизонтальные, одноступенчатые насосы типа Д, 1Д и 2Д имеют двусторонний полуспиральный подвод жидкости к рабочему колесу и спиральный отвод. Корпус насоса имеет разъем в горизонтальной плоскости. Расположение всасывающего и напорного патрубка в нижней части корпуса насоса позволяет проводить ремонт без отсоединения труб и демонтажа двигателя. Двигатель приводит в действие ротор насоса через упругую втулочно-пальцевую муфту. Опорами ротора являются радиальные или радиально-упорные подшипники. Рабочее колесо двустороннего входа, что обеспечивает равновесие осевых сил. Двойные сальниковые уплотнения надежно предотвращают протечки по валу.

Насосы типа Д предназначены для перекачивания чистой воды температурой до 85 °С. Применяются на насосных станциях первого и второго подъемов городского, сельского и промышленного водоснабжения, а также для орошения и осушения полей. Материал основных деталей: корпуса, крышки и рабочего колеса -- чугун СЧ 18-36; вала -- сталь 45.

Устройство и принцип работы насоса типа Д

На общей фундаментной раме электронасосного агрегата установлен непосредственно сам насос, соединенный упругой втулочно-пальцевой муфтой с приводным двигателем. Электронасос типа Д является центробежным, горизонтальным одноступенчатым с двусторонним полуспиральным подводом жидкости к рабочему колесу. Имеет спиральный отвод и сальниковое уплотнение вала. Крышка насоса типа Д и корпус выполнены из чугуна, в горизонтальной плоскости через ось ротора имеется разъем. Разборка насоса возможна без отсоединения трубопроводов и снятия двигателя, благодаря тому, что нагнетательный и всасывающий патрубки насоса расположены в нижней части корпуса. Для возможности присоединения вакуумного насоса или для выпуска воздуха при заполнении насоса самотеком в верхней части крышки корпуса предусмотрено отверстие М16х1,5. Протечку жидкости по валу предотвращает сальниковое уплотнение. Для насосов 1Д гидравлический затвор сальника выполняется посредством подвода жидкости к кольцу сальника по каналу в крышке насоса Корпус и крышку корпуса от износа защищают уплотняющие кольца, что также уменьшает протечки жидкости из напорной полости во всасывающую. В горизонтальном насосе типа Д установлено рабочее колесо двустороннего входа, что обеспечивает надежную работу насоса,

Что перекачивает насос:

Вода и другие жидкости аналогичные по химической активности, температурой до 85 °С, вязкостью до 36сСт. Допускается содержание твердых включений не более 0,05% по массе, размером до 0,2мм и микротвердостью не более 6,5 гПа (650 кгс/мм²). [3]

4. Патентный поиск

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к многоступенчатым секционным центробежным насосам. Насос содержит корпус. Корпус выполнен из секций, стянутых шпильками. Входной и выходной каналы выполнены в крайних секциях. Ступени насоса расположены в промежуточных секциях и состоят из рабочего колеса и направляющего аппарата с диффузорными каналами. Отношение ширины входного проходного сечения а диффузорных каналов к ширине выходного сечения b лежит в диапазоне 0,62ч0,82. Угол между осью l симметрии диффузорного канала и радиусом R направляющего аппарата, проведенным из центра к входу этого канала, равен 68ч84°.

кустовой насос станция блочный

Заявка: 2008133139/06, 13.08.2008 Дата начала отсчета срока действия патента: 13.08.2008 Опубликовано: 27.07.2009 Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 26609 U1, 10.12.2002. SU 1751431 А1, 30.07.2009. RU 2103560 С1, 27.01.1998. JP 11257272 А, 21.09.1999. US 5456577 А, 10.10.1995. Адрес для переписки: 125430, Москва, ул. Митинская, 48, корп.1, кв.741, В.Д. Анохину Автор(ы): Анохин Владимир Дмитриевич (RU) Патентообладатель(и): Анохин Владимир Дмитриевич (RU) МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ СЕКЦИОННЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ НАСОС Изобретение позволяет минимизировать гидравлические потери и увеличить КПД насоса. (приложение 3)

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к многоступенчатым секционным центробежным насосам, предназначенным для перекачки жидкости, например для заводнения нефтяных пластов.

Известен многоступенчатый секционный центробежный насос, содержащий корпус, выполненный из секций, стянутых шпильками, входной и выходной каналы, выполненные в крайних секциях, и ступени насоса, расположенные в промежуточных секциях и состоящие из рабочего колеса и направляющего аппарата с диффузорными каналами (см. патент RU 26609, кл. F04D 1/06, опубл. 10.12.2002).

Недостатком известного устройства является относительно небольшой КПД, обусловленный потерями на гидравлическое сопротивление в диффузорных каналах.

Задача изобретения заключается в устранении указанных недостатков. Технический результат заключается в увеличении КПД.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в многоступенчатом секционном центробежном насосе, содержащем корпус, выполненный из секций, стянутых шпильками, входной и выходной каналы, выполненные в крайних секциях, и ступени насоса, расположенные в промежуточных секциях и состоящие из рабочего колеса и направляющего аппарата с диффузорными каналами, отношение ширины входного проходного сечения диффузорных каналов к ширине выходного сечения лежит в диапазоне 0,62ч0,82, а угол между осью симметрии диффузорного канала и радиусом направляющего аппарата, проведенным из центра к входу этого канала, равен 68ч84°.

Многоступенчатый секционный центробежный насос (приложение 4) содержит корпус 1. Корпус выполнен из секций, стянутых шпильками 2. Входной 3 и выходной 4 каналы выполнены в крайних секциях 5 и 6 корпуса 1. Ступени насоса расположены в промежуточных секциях 7 и состоят из рабочего колеса 8 и направляющего аппарата 9 с диффузорными каналами 10.

Диффузорные каналы выполнены таким образом, что отношение ширины, а входного проходного сечения к ширине b выходного сечения лежит в диапазоне /b=0,62ч0,82. При этом угол между осью l симметрии диффузорного канала и радиусом R направляющего аппарата, проведенным из центра к входу этого канала, равен =68ч84°.

При меньшем отношении ширин проходных сечений затрудняется проход жидкости по каналам, а при большем снижается эффективность ее ускорения. Угловое положение канала также оказывает значительное воздействие на производительность насоса.

Проведенные испытания показали, что выполнение канала именно такой конфигурации позволяет достигнуть максимального КПД насоса.

Многоступенчатый секционный насос работает следующим образом. Насос предварительно заполняется перекачиваемой жидкостью. Вращение от приводного электрического или иного двигателя передается через вал насоса на рабочие колеса 8 ступеней, установленных последовательно друг за другом. При этом происходит передача энергии от рабочих колес 8 к жидкости, которая перетекает от входного канала 3 через две ступени и далее в выходной канал 4. Направляющий аппарат 9 каждой ступени производит преобразование вращательного движения жидкости после рабочего колеса 8 в поступательное, поднимая при этом потенциальный напор и оптимизируя вход жидкости в следующее рабочее колесо.

При работе насоса неизбежны потери энергии, удельный вес которых по отношению к полезной работе на каждом конкретном режиме зависит, в частности, от геометрии проточной части насоса, в том числе от геометрии диффузорных каналов направляющего аппарата.

Предложенная конфигурация диффузорных каналов направляющего аппарата позволяет минимизировать гидравлические потери и увеличить КПД насоса в среднем по всем режимам. [4]

QB4A - Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Анохин Владимир Дмитриевич

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью "НТЭ"

Договор № РД0058394 зарегистрирован 17.12.2009

Извещение опубликовано: 27.01.2010 БИ: 03/2010

* ИЛ - исключительная лицензия НИЛ - неисключительная лицензия

5. Выбор конкретного оборудования

В системе Миннефтепрома и Миннефтегазстроя разработкой типовых проектов блочных кустовых насосных станций по закачке воды в пласт (БКНС) занимаются институты Башнипинефть и Сибнипигазстрой. В зависимости от климатических условий районов строительства и технологических особенностей нефтяных месторождений разработаны различные варианты БКНС, отличающиеся конструкцией отдельных блоков, применяемым оборудованием и компоновкой блоков на площадке. Типовой проект БКНС разработан институтом Башнипинефть для трех значений производительности: 10800, 7200, 3600 м³/сут. Соответственно устанавливаются 4, 3 и 2 насосных агрегата ЦН-180 с электродвигателями СТД-800-2, СТД-1000-2, СТД-1250-2, АРМ-1250 и СТД-1600-2. Мощность электродвигателя варьируется в зависимости от заданного напора, который составляет соответственно 950, 1185, 1422, 1660 и 1900 м. Максимальный подпор во входном патрубке -- 310 м. Допустимая вакуумметрическая высота всасывания - 4 м. Насосное и вспомогательное оборудование размещается в блоках, которые на площадке стыкуются между собой, образуя единое помещение (приложение 5).

БКНС включает в себя блоки централизованного изготовления НБ-1, НБ-2, НБ-3, НБ-4, А-1, А-2 и БГ-1. Они поставляются на строительную площадку в готовом виде (табл. 1). Каждый блок состоит из металлической рамы -- основания и монтированных на ней ограждающих конструкций -- панелей. Панели состоят из металлического каркаса с двухсторонней обшивкой из тонколистовой стали. Утеплитель панелей -- пенополисторы. Панели покрытия -- съемные; блоки НБ-1, А-1 и А-2 имеют по одной продольной и по две торцовые стенки, блоки НБ-2 только торцовые стенки. На строительной площадке технологические блоки устанавливают на фундаментные блоки; основания блоков НБ-1 и НБ-2 приваривают к закладным элементам фундаментных блоков. Фундаментные блоки могут быть заменены свайным основанием. Металлические сани рассчитаны на транспортировку волоком и на подъем всего блока с оборудованием. Блок РУ-6 кВ состоит из камер К-47 наружной установки и полностью поставляется Куйбышевским заводом "Электрощит" Минэнерго.

Таблица 1. Техническая характеристика БКНС

Блок	Масса с оборудованием, кг	Размеры, мм
		Длина	Ширина	Высота
Насосный крайний НБ-1	25000	9800	3000	2992
Насосный средний НБ-2	23600	9800	3000	2992
Низковольтная аппаратура А-1	13300	9800	3000	2992
Управления А-2	11600	9800	3000	2992
Напорной гребенки БГ-1	11000	6200	3000	3150
РУ 6кВ	30*	9000	3500	3750
*Масса блока дана для БКНС с четырьмя насосами

Институтом Сибнипигазстрой разработаны БКНС в двух вариантах с установкой на площадке блоков основных насосов раздельно и компоновкой четырех блоков основных насосов и блока вспомогательных насосов в единое здание. БКНС по первому варианту предназначена для одновременно раздельной закачки воды в продуктивные пласты нефтяных месторождений по лучевой или магистральной схеме для поддержания пластового давления.

Ее применяют в нефтяных районах Тюменской и Томской областей с расчетной наружной температурой - 45 °С, ветровой нагрузкой 55 Па и нормативной снеговой нагрузкой 150 Па. Производительность станции -- 450 м3/ч; число насосных агрегатов -- 4 шт. (1 из них резервный); наибольший напор, создаваемый насосом -- 160 м; установленная мощность электродвигателей - 3810 кВт; рабочее напряжение -- 6 кВ; габариты блок-бокса -- 9000 х 3250 х 3025 мм; размер площадки БКНС - 50 х х 40 м; наибольшая масса одного блока -- 20000 кг; общая масса БКНС-21500 кг. Закачиваемая вода -- сеноманская или из открытых водоемов с содержанием механических примесей не более 20 мг/л. В состав БКНС входят следующие блоки: блок насоса -- 4 шт.; блок коллектора -- 1 шт.; блок управления -- 1 шт.; РУ 6 кВ - 1 шт.; узел сепарации -- 1 шт.; блок КТП и тиристорных возбудителей. Конструкция блоков БКНС позволяет транспортировать их самолётом АН-22, по железной дороге и автомобильным транспортом на прицепе грузоподъемностью не менее 20000 кг. БКНС по второму варианту предназначена для одновременно раздельной закачки воды в продуктивные пласты нефтяных месторождений то лучевой или магистральной схеме с целью поддержания пластового давления. БКНС имеет четыре модификации исполнения в зависимости от применяемого насоса и электродвигателя: исполнение 1 -- основной насос ЦНС 180-1150 с электродвигателем СТД-1600, давление в напорном трубопроводе 19--22 МПа; исполнение 2 -- основной насос ЦНС 180-1150 с электродвигателем 2АРМ-1600, давление в напорном трубопроводе 19--22 МПа; исполнение 3 -- основной насос ЦНС-180-1422 с электродвигателем СТД-1250, давление в напорном трубопроводе 14--16 МПа; исполнение 4 -- основной насос ЦНС-180-1422 с электродвигателем 2 АРМ- 1250, давление в напорном трубопроводе 14--16 МПа. Число насосных агрегатов -- 4 (1 из них резервный); производительность станции -- 540 м3/ч; давление в приемном патрубке -- 6 т- 160 Па; температура перекачиваемой воды, до 40 °С; расчетная температура наружного воздуха -- 44 °С; температура внутри помещения - + 5 °С; нормативная снеговая нагрузка - 200 Па; скоростной напор ветра -- Па; общая масса пяти блоков БКНС, монтируемых в единое здание то модификациям: исполнение 1 -- 99800 кг; исполнение 2 -- 93026 кг; исполнение 3 -- 93850 кг; исполнение 4 -- 92120 кг. Все эксплуатационные нагрузки воспринимаются комбинированной системой основания и каркаса, образующих пространственную форму каждого блок-бокса. Ограждающие конструкции выполнены в виде навесных трехслойных самонесущих алюминиевых панелей со средним слоем из пенопласта ФРП. Толщина панелей 100 мм.

По конструктивному исполнению блоки БКНС по второму варианту практически не отличаются от блоков БКНС по первому варианту. На монтажной площадке боковые стены у блоков основных насосов и блока вспомогательных насосов снимаются для организации единого помещения. Характерной особенностью блочного строительства на нефтепромыслах Западной Сибири является сооружение суперблоков, т.е. таких блоков, когда в одном узле компонуется несколько технологических установок с различным функциональным назначением. Примером такой компоновки может служить насосная станция в суперблоке, в которого размещается: блок насосных агрегатов 1, блок КТП и блок РУ 6 кВ 2 (приложение 6). По такому принципу компонуются суперблоки на УКПН, ДНС и др.

В настоящее время существуют несколько методов определения электрических нагрузок объектов промышленных предприятий и в частности в нефтяной промышленности. Изменение нагрузки во времени зависит от режима работы объекта и числа одновременно подключенных токоприемников. Конечной целью определения электрических нагрузок блочных технологических установок в нефтяной промышленности является выбор основных элементов электроснабжения - трансформаторов, проводов и кабелей как собственно установок, так и нефтепромысла в целом.

Согласно действующим руководящим Указаниям по определению электрических нагрузок в промышленных установках, расчетные нагрузки группы токоприемников определяют с помощью расчетных коэффициентов. По этому методу все электроприемники разбивают на характерные группы с более или менее одинаковым режимом работы и по каждой группе определяют суммарную номинальную мощность в которую входят мощности при ПВ-100 % только рабочих механизмов (без резервных).

Таблица 2. Показатели электрической нагрузки кустовых насосных станций

Электроприемники	Тип агрегата, тип электродвигателя	Показатели за наиболее загруженную смену	Годовое число часов использования максимума нагрузки Т„,ч
		*в	к3	cos <р
Основные агрегаты БКНС	ЦНС-180-950 СТД-800-2	0,88	0,81	0,9 (опережающий)	6500
	ЦНС-180-1185 СТД-1000-2	0,88	0,82	0,9 (опережающий)	6500
	ЦНС-180-1422 СТД-1250-2	0,88	0,81	0,9 (опережающий)	6500
	ЦНС-180-1660 СТД-1600-2	0,88	0,77	0,9 (опережающий)	6500
	ЦНС-180-1900 СТД-1600-2	0,88	0,84	0,9 (опережающий)	6500
	ЦНС-500-1900 CUM000-2	0,88	0,8	0,9 (опережающий)	6500
Насосы водозаборных скважин	--	0,88	0,75	0,9	6500
Насосы артезианских скважин		0,8	0,8	0,8	6500
Пневмонасосные	_	0,9	0,9	0,8	6500
Насосные подготовки воды	--	0,82	0,88	0,82	600
Блоки гребенки	0,3	0,95	0,81 *	2000
Блок-боксы станций управления	0,88	1	0,9	6000
Дренажные насосы	0,7	0,8	0,8	5500
Вентиляторы насосных блоков	0,4	0,8	0,8	3000
Освещение площадки	0,7	1	1	3000
Аварийное освещение	-		1	1	4000

Наличие на нефтепромысле насосных станций с электродвигателями, относительно большой мощности, оказывает существенное влияние на конфигурацию и схему нефтепромысловой сети 6 кВ. Рассмотрим существо этого вопроса на примере обустройства нефтепромысла объектами законтурного заводнения -- БКНС. В зависимости от технологических параметров процесса нефтедобычи расчетная мощность БКНС колеблется примерно в пределах 2500--1000 кВт. Для электроснабжения БКНС широко применяются комплектные распределительные устройства 6-- 10 кВ типа К-47 и блочные комплектные подстанции 35/6(10) кВ типа КТПБ Куйбышевского завода „Электрощит" Минэнерго и, частично, Чирчикский трансформаторный завод. Номенклатура этих изделий ограничена. Так, например, для климатических условий Западной Сибири они непригодны по температурным параметрам. Между тем в районах Западной Сибири происходит основной прирост мощностей объектов нефтедобычи. Миннефтепром имеет крайне ограниченные фонды на получение распределительных устройств из камер К-47 и подстанций типа КТПБ. Завод „Электрощит" поставляет КТПБ только с шестью ячейками для отходящих линий 6--10 кВ. Получение КТПБ на большее число ячеек для отходящих линий требует специального согласования с заводом при условии наличия соответствующих фондов. Все это приводит к созданию дополнительных блоков РУ 6(10) кВ, являющихся лишним звеном в системе электроснабжения. Так, в частности, ранее для возможности осуществления электроснабжения БКНС на нефтепромыслах Западной Сибири заводами Мингазпрома изготавливались блоки РУ 6 кВ, в которых устанавливались камеры внутренней установки типов K-XII; K-XVI.

Для транспортировки водным и автомобильным транспортом в условиях Западной Сибири блок РУ выполнялся с возможностью подключения к нему не более 4-х двигателей 6 кВ. При установке на одной площадке более 4-х насосов монтировалось несколько блоков РУ 6 кВ. Учитывая изложенные факторы, рассмотрим возможные варианты схемы электроснабжения на примере БКНС на 15 насосов. Такая БКНС проектировалась для Усть-Балыкского нефтяного месторождения. Возможны БКНС и с другим числом насосов, как для промыслов Западной Сибири, так и для других нефтяных районов. БКНС закачивает в нефтяной пласт сточные воды, поступающие от термохимических установок нефтесборных парков и других технологических установок, и до 1 января 1985 г. относились ко II категории по степени надежности электроснабжения для всех нефтяных районов.

Схема (приложение 7) может применяться в работах с температурой окружающей среды ниже --40 °С.

Схема рис. 8 предусматривает возможность подключения к КТПБ не только БКНС, но и других нефтепромысловых потребителей. Она может применяться в районах с температурой окружающей среды не ниже --40 °С при условии ограничения фондов на получение камер К-47. В схеме (приложение 8) блок РУ 6 кВ при БКНС исключен. Все присоединения потребителей выполнены непосредственно к РУ 6 кВ КТПБ. Эта схема содержит минимум коммутационной аппаратуры и является, на наш взгляд, наиболее совершенной из рассмотренных схем. В таблице 3 приведены условия применения различных БКНС со встроенными КТПБ в зависимости от типа и числа насосов БКНС. [5]

Таблица 3. Условия применения различных БКНС со встроенными КТПБ в зависимости от типа и числа насосов БКНС.

Мощность трансформаторов, к В-А	Число насосов	Марка насоса	Тип двигателя	Число отходящих линий для БКНС
Вариант 1
1x4000	2	ЦНС-180-950	СТД-800-2	3
	3			4
	4			5
	2	ЦНС-180-1185	СТД-1000-2	3
	3			4
	4			5
1x6300	2	ЦНС-180-1422	АРМ2-1250	3
	4	ЦНС-180-950	СТД-800-2	5
	3	ЦНС-180-1185	СТД-1000-2	4
	4			5
	2		АРМ2-1250	3
	2	ЦНС-180-1422	СТД-1250-2	3
	3			4
	4			5
	2	ЦНС-180-1950	АРМ2-1600	3
	2	ЦНС-180-1660	СТД-1600-2	3
	3			4
	4	ЦНС-180-1900		5
Вариант 2
2x4000	2	ЦНС-180-950	СТД-800-2	3
	3			4
	4			5
	2	ЦНС-180-1185	СТД-1000-2	3
	3			4
	4			5
	2	ЦНС-180-1422	АРМ2-1250	3
2X6300	4	ЦНС-180-950	СТД-800-2	5
	3	ЦНС-180-1185	СТД-1000-2	4
	4			5
	2	ЦНС-180-1422	АРМ2-1250	3
	2			3
	3		СТД-1250-2	4
	4			5
	2	ЦНС-180-1950	АРМ2-1600	3
	2			3
	3	ЦНС-180-1660	СТД-1600-2	4
	4	ЦНС-180-1900		5
Вариант 3
1X10000	2	ЦНС-180-1422	СТД-1250-2	3
	3			4
	4			5
Мощность трансформаторов, кВ - А	Число насосов	Марка насоса	Тип двигателя	Число отходящих линий для БКНС
	2	ЦНС-180-1950	АРМ2-1600	3
	2	ЦНС-180-1660		3
	3	ЦНС-180-1900	СТД-1600-2	4
	4			5
Вариант 4
2X10000	2			3
	3	ЦНС-180-1422	СТД-1250-2	4
	4	ЦНС-180-1900		5
	2	ЦНС-180-1950	АРМ2-1600	3
	2	ЦНС-180-1660		3
	3		СГД-1600-2	4

Компоновка БКНС при начальных данных

БКНС с 4 насосами ЦНС 180 - 1185 - 2ТМ. Полнокомплектная БКНС со совмещенным машинным залом, блоком управления и энергозалом в одном здании (12х49,6) метров.

Машинный зал состоит:

· блок ПВК;

· блоки насосов со вставками;

· блок маслосистемы;

· блок вспомогательных насосов.

Энергозал состоит:

· блоки трансформаторов;

· блок тиристорных возбудителей;

· блок плавного пуска;

· блоки РУ.

БКНС оснащена раздельными системами маслохозяйства (отдельно - для двигателя и насосов). Каждая маслосистема состоит их двух маслобаков (основного и резервного) и полным комплектом резервного оборудования. Вставки предназначены для увеличения проходов между насосными блоками. Напорная арматура насосного агрегата выполнена полностью из нержавеющей стали. Исполнение блока управления на контроллерах "Siemens". Плавный пуск - ВНИИР - Чебоксары. Распредустройство РУ - 6кВ выполнено на ячейках "Аврора" ПО Элтехника" г. Санкт-Петербург. Ввод высоковольтного кабеля в РУ - верхний.

Заключение

В ходе выполнения курсового проектирования исследованы принципы подбора оборудования для БКНС. Изучены основные сведения и проведен анализ аналогов для насоса ЦНС 180.

Список литературы

1. Комплексные решения для нефтегазовой отрасли. - [Электронный ресурс]. Режим доступа http://www.ozna.ru/catalog/detail.php?SECTION_ID=13&ELEMENT_ID=30 /, свободный.

2. Центробежные секционные насосы типа ЦНС. - [Электронный ресурс]. Режим доступа http://www.gidromashina.ru/products/pumps/stage-chamber-pump/cns.html/, свободный.

3. Устройство и принцип работы насосов. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://dnsemega.ks8.ru/index.php/cnstipad/, свободный.

4. Реестр российских патентов. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://bd.patent.su/2362000-2362999/pat/servl/servlet1e9e.html/, свободный.

5. Построение схем электроснабжения блочных технологических установок в нефтяной промышленности - Электрификация блочно-комплектных установок нефтяной промышленности. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://leg.co.ua/knigi/oborudovanie/elektrifikaciya-blochno-komplektnyh-ustanovok-neftyanoy-promyshlennosti-7.html/

Приложение 1

Приложение 2

Габаритный чертеж насоса

Приложение 3

Плановая проекция направляющего аппарата

Приложение 4

Меридиональный разрез насоса

Приложение 5

Схема компоновки блоков БКНС: 1 -- блок управления; 2 -- блок низковольтной аппаратуры; 3 -- блоки насосов Типовой проект БКНС постоянно корректируется и совершенствуется по мере выпуска нового оборудования.

Приложение 6

Насосная станция в суперблоке. В состав БКНС входят следующие блоки: блок насоса -- 4 шт.; блок вспомогательных насосов -- 1 шт.; блок управления 1 шт.; распределительное устройство -- 1 шт.; блок коллектора -- 1 шт.; блок трансформ; торов и тиристорных возбудителей -- 1 шт.; безнапорная емкость -- 1 шт.; узел сепарации -- 1 шт.

Приложение 7

Схема совмещенного РУ 6 кВ КТПБ и БКНС (2 трансформатора)

Приложение 8

Схема питания БКНС и других нефтепромысловых потребителей

Размещено на Allbest.ru