- Компенсаторы
- Резервуарное оборудование
- Резервуары
- Теплообменники, подогреватели
- Газовое оборудование
- Стальные трубы
- Детали трубопровода
- Трубопроводная арматура
- Гидрогеологическое оборудование
- Циклоны пылеуловители
Насосы, применяемые на нефтебазах
Насосами называются гидравлические машины, которые служат для перекачки жидкостей. С помощью насосов нефтепродукты транспортируются при приеме, отпуске и внутрибазовых перекачках.
На нефтебазах применяют главным образом центробежные, поршневые и шестеренные насосы.
Центробежные насосы
Конструктивно они представляют собой корпус, внутри которого вращается закрепленное на валу рабочее колесо (или несколько колес). Последнее состоит из дисков, между которыми находятся лопатки, загнутые в сторону, обратную направлению вращения. Центробежные насосы классифицируются:
■ по количеству рабочих колес (одноступенчатые или многоступенчатые);
■ по конструкции рабочего колеса (одностороннего или двустороннего всасывания);
■ по способности к самовсасыванию (самовсасывающие или несамовсасывающие).
Принципиальная схема насосной установки:
1 — всасывающий трубопровод; 2 — всасывающий патрубок насоса; 3 — спиральная камера;
4 — нагнетательный патрубок; 5 — напорная задвижка; 6 — напорный трубопровод; 7 — мановакуумметр; 8 — рабочее колесо; 9 — манометр
Принцип работы одноступенчатых центробежных насосов следующий. Из трубопровода через всасывающий патрубок жидкость поступает на быстро вращающиеся лопатки рабочего колеса, где механическая энергия вращения вала двигателя преобразуется в ее кинетическую энергию. Под действием центробежных сил жидкость отбрасывается в радиальном направлении, проходит по спиральной камере и попадает в расширяющийся нагнетательный патрубок, где по мере уменьшения скорости потока увеличивается давление. Недостатком одноступенчатых насосов является относительно небольшая величина развиваемого ими напора.
Значительно больший напор имеют многоступенчатые насосы. Их отличительной особенностью является то, что на одном валу закреплено сразу несколько рабочих колес, через каждое из которых перекачиваемая жидкость проходит последовательно. Для этого используются направляющие аппараты, задачей каждого из которых является принять жидкость, выбрасываемую одним рабочим колесом, и направить ее на вход другого. Суммарный напор многоступенчатого насоса складывается из напоров, создаваемых каждым рабочим колесом, за вычетом потерь напора при движении жидкости между ними.
Рабочее колесо центробежных насосов может быть одностороннего и двустороннего всасывания. В первом случае жидкость поступает в рабочее колесо параллельно валу с одной стороны. Однако при этом возникают дополнительные осевые усилия, что отрицательно сказывается на работе подшипников, в которых вращается вал. При двустороннем подводе жидкости данные осе
вые усилия уравновешиваются. Отличительной особенностью рабочего колеса двустороннего всасывания является то, что оно состоит не из двух, как обычное, а из трех дисков.
Способность некоторых центробежных насосов к самовсасыванию обеспечивается установкой в их корпусе дополнительного так называемого вихревого колеса, а также применением специального бачка, служащего для отделения паров из смеси, подаваемой вихревым насосом.
На нефтебазах используются центробежные насосы, в основном типов НК, К, Н, НД.
Корпуса насосов НК рассчитаны на рабочее давление 1 МПа (5НК-9х1, 6НК-9х1) и 1,6 МПа (4НК-5х1, 6НК-6х1). Насосы типа НК — центробежные, консольные, одноступенчатые с рабочим колесом одностороннего входа — предназначаются для перекачки нефтепродуктов с температурой до 200 С. Рабочее колесо может иметь до пяти вариантов выходного диаметра (варианты а, б, в, г, д).
Продольный разрез насоса типа НК
1 — муфта зубчатого типа; 2 — радиально-упорный шарикоподшипник; 3 — опорная стойка из чугуна; 4 — радиальный шарикоподшипник; 5 — вал насоса; 6 — нажимная втулка; 7 — защитная гильза; 8 — эластичная сальниковая набивка из пропитанных асбестовых колец; 9 — корпус насоса; 10 — гайка рабочего колеса; 11 — крышка с входным патрубком; 12 — рабочее колесо; 13 — разгрузочное устройство
Типоразмер насоса (например, 4НК-5х1) означает следующее: первая цифра — диаметр входного патрубка, уменьшенный в 25 раз, мм; Н — нефтяной; К — консольный; цифра после тире — коэффициент быстроходности, уменьшенный в 10 раз; последняя цифра — число ступеней.
Насосы типа К — центробежные или горизонтальные с одним или двумя рабочими колесами. Одноступенчатые насосы с подачей до 250м3/ч снабжены рабочим колесом с односторонним входом жидкости. Насосы с большей подачей имеют рабочее колесо двустороннего входа.
Каждый насос типа К может быть изготовлен с одним из двух вариантов ротора и с рабочим колесом (или колесами) одного из четырех наружных диаметров (варианты а, б, в и г).
Корпуса насосов (НК 65/35-70, НК 65/35-125, НК 200/120-70, НК 200/120-120) рассчитаны на рабочее давление 4 МПа.
Типоразмер насоса означает: Н — нефтяной насос; К — консольный'; число в числителе — подача (м3/ч) при роторе 1; число в знаменателе— подача (м3/ч) при роторе 2; следующее число — напор, м.
Насосы типа Н — центробежные, двухили четырехступенчатые, с рабочими колесами одностороннего входа жидкости, которые могут иметь до четырех вариантов наружного диаметра (а, б, в и г).
Корпуса насосов рассчитаны на рабочее давление 1,6 МПа (4Н-5х2); 2,5 МПа (4Н-5х4, 5Н-5х2, 6Н-7х2) и
4 МПа (5Н-5х4, 6Н-10х4).
Насосы типа НД имеют рабочие колеса с двусторонним входом жидкости.
Продольный разрез насоса типа 8НД-9х2:
1,2 — верхняя и нижняя половины корпуса насоса; 3 — рабочие колеса насоса;
4 — вал насоса; 5 — переводная труба; 6 — подшипники скольжения; 7 — корпус подшипников;
8 — радиально — упорные шарикоподшипники; 9 — пропитанные абсентовые уплотняющие кольца; 10— сменные защитные гильзы;
11 — нажимные втулки; 12 — соединительная муфта зубчатого типа
Технические характеристики насосов НК, К, Н, НД приведены в таблице ниже
Для привода центробежных насосов наиболее часто применяют электродвигатели переменного тока, которые изготавливают во взрывозащищенном и обычном исполнении.
Взрывозащищенность электродвигателей обеспечивается созданием внутри их корпуса избыточного давления воздуха. Такой электропривод размещается в том же помещении, где расположены насосы.
Технические характеристики центробежных насосов нефтебаз
|
Типоразмер насоса |
Па Подача, м3/ч |
раметр! Напор, м |
,1 при номин Частота 1 вращения 1 ротора, об/мин |
альном режиме Допустимый кавитационный запас, м |
КПД, % |
|
4НК-5х1 |
50 |
60 |
|
4,1 |
60 |
|
5НК-5х1 |
90 |
100 |
|
7,1 3,4 |
61 69 |
|
5НК-9Х) fiHlC-fixl |
90 ПО |
119 |
|
6,9 |
62 |
|
6НК-9х1 НК-65/35 НК-65/35-125 |
120 65/35 65/35 |
65 70 125 |
|
6,1 3.1 3.1 5/4 |
74 65/57 53/47 72 |
|
НК200/120-70 НК200/120-120 4Н-5х2 4Н-5х4 5Н-5х2 5Н-5х4 6Н-7х2 6Н-Юх4 8НД-6х1 8НЯ-9х2 |
200/120 200/120 53 62 100 98 149 190 202 210 |
70 120 108 212 182 320 200 240 100 129 |
2950 |
5/4 4,1 4,6 8,0 7,8 6,2 7,5 7 - |
68/64 71 60 64 58 66 70 66 70 |
Электродвигатели обычного исполнения устанавливают в помещении, отделенном от насосного цеха капитальной стеной. В этом случае их соединяют с насосом с помощью удлиненного (промежуточного) вала. Для предотвращения проникновения взрывоопасной паровоздушной смеси в зал приводов место прохождения промвала через стену герметизируется с помощью сальникового
уплотнения.
Для выкачки нефтепродуктов из заглубленных резервуаров на нефтебазах применяют погружные центробежные насосы, например, типов ПНР (погружной нефтяной резервуарный) и НА (нефтяной артезианский). Погружные насосы устанавливают непосредственно в резервуаре, что обеспечивает устойчивость их работы и полноту откачки нефтепродукта.
Насосы типа ПНР состоят из центробежного насоса и электродвигателя, смонтированных в одном корпусе. Питание к электродвигателю поступает от кабины электроуправления по кабелю. Откачиваемый продукт поступает в насос через всасывающий фильтр и, пройдя через насос, подается в напорный трубопровод.
Погружной насос 12НА-22х6 — секционный шестиступеячатый с диаметром всасывающего патрубка, равным J2 дюймам. Его электродвигатель расположен вне резервуара.
Поршневые насосы
Поршневые насосы относятся к группе объемных, отличительными особенностями которых являются еледук?Щр1е:
1) приемная труба всегда герметически отделена от наборной трубы;
2) количество жидкости, подаваемой в единицу времени (подача), зависит только от геометрических размеров jiacoca и частоты перемещения его рабочего органа, но jje зависит от развиваемого насосом напора;
3) развиваемый напор ограничивается только прочностью деталей насоса и мощностью двигателя, приводящего его в действие;
4) цодача жидкости неравномерная.
Поршневые насосы классифицируются:
- по роду действия (одинарного, двойного или дифференциального);
- по количеству цилиндров (одноцилиндровые и многодилиндровые)
- по типу привода (приводные или прямодействующие).
По роду действия поршневые насосы разделяются на насос£1:
1) одинарного (простого) действия;
2) двойного действия;
Принципиальная схема насосной установки на базе поршневого насоса:
1 — опорожняемая емкость; 2 — всасывающий трубопровод; 3 — всасывающий клапан; 4 — цилиндр насоса;
5 — поршень; 6 — шток; 7— крейцкопф; 8— шатун; 9— кривошип; 10— нагнетательный клапан; 11 — напорный трубопровод;
12 — вакуумметр; 13 — манометр
Работает он следующим образом. При нахождении кривошипа 9 в III и IV квадрантах окружности крейцкопф 7 движется вправо. Соответственно, вправо движется и связанный с крейцкопфом с помощью штока 6 поршень 5. Увеличение объема рабочей камеры А приводит к созданию разряжения в ней, и жидкость, откачиваемая из емкости 1 по всасывающему трубопроводу 2 через всасывающий клапан 3, поступает в цилиндр 4 поршневого насоса.
При нахождении кривошипа 9 в I и II квадрантах окружности крейцкопф 7 и поршень 5 движутся влево. Это приводит к увеличению давления в камере А, и клапан 3 закрывается, но открывается нагнетательный клапан 10, после чего жидкость из камеры А поступает в
напорный трубопровод 11.
Для контроля за работой установки служат вакуумметр 12 и манометр 13.
Насос двойного действия отличается тем, что в камере Б также имеются всасывающий и нагнетательный клапаны с соответствующими трубопроводами. Поэтому такой насос за один полный оборот кривошипа дважды всасывает жидкость и дважды ее нагнетает. У дифференциального насоса второго всасывающего клапана нет, а вместо второго нагнетательного клапана выполнено отверстие. В результате при ходе поршня влево в напорный трубопровод подается только часть жидкости, а другая часть — заполняет камеру Б. При последующем ходе поршня вправо одновременно с заполнением камеры А происходит вытеснение в напорный трубопровод жидкости из камеры Б. Тем самым достигается определенное выравнивание подачи поршневого насоса.
Дополнительное выравнивание подачи достигается применением многоцилиндровых поршневых насосов. В этом случае кривошипы разных цилиндров смещены относительно друг друга на угол 360 °/пц, где пц — количество цилиндров.
По типу привода различают приводные и прямодействующие поршневые насосы.
Поршневые приводные насосы имеют горизонтальное либо вертикальное расположение цилиндров, бывают одноили многоцилиндровыми, снабжены дисковыми или скалчатыми поршнями. У приводных насосов вращение вала двигателя с помощью кривошипно-шатунного механизма преобразуется в возвратно-поступательное движение насосных поршней. Между валом двигателя и коленчатым валом приводного поршневого насоса, как правило, монтируется клиноременная, зубчатая или червячная передача либо устанавливается редуктор.
На рисунке ниже приведены разрезы поршневых прямодействующих насосов В-2 и ВНП. Насос В-2 (а) — двухцилиндровый двойного действия, предназначен для перекачки холодных нефтепродуктов и воды. Паровые цилиндры, средники и гидравлическая часть отлиты из чугуна в общем блоке. Гидравлическая часть насосов В-2 имеет плунжеры, работающие на внутренних сальниках. Насос ВНП (б) отличается тем, что его поршни работают во втулках, запрессованных в цилиндры.
В каждой из четырех рабочих камер гидравлической части насосов имеется по одному всасывающему и одному нагнетательному клапану. Парораспределение осуществляется двумя золотниками, связанными рычажным механизмом со штоком насоса.
По расходу пара прямодействующие насосы очень неэкономичны. Поэтому на нефтебазах следует использовать отработанный пар для других технологических нужд или хозяйственно-бытовых целей.
Продольный разрез насосов В-2 (а) и ВНП (б)
Техническая характеристика некоторых поршневых насосов нефтебаз
|
Марка насоса |
ЭНП-7 |
П-80/10 |
П-85/8 |
ЭНП-25/2,5 |
|
Подача, м3/ч |
78 |
80 |
85 |
25 |
|
Давление нагнетания, МПа |
0,5-1 |
1 |
0,8 |
0,25 |
|
Высота всасывания, м |
5,5 |
5 |
5 |
- |
|
Центробежные насосы |
Поршневые приводные насосы |
|
Мгновенная подача насоса при неизменной частоте вращения постоянна (равномерность подачи) |
Мгновенная подача насоса непрерывно изменяется даже при постоянной частоте вращения (неравномерная пульсирующая подача) |
|
Максимальный напор, который насос способен развить при наличии достаточно мощного двигателя, определяется диаметром рабочего колеса и частотой вращения и не может превосходить определенной этими параметрами величины |
Максимальный напор, который насос способен развить при наличии достаточно мощного двигателя, ограничивается только прочностью корпуса и поршневой группы, типом и конструкцией уплотняющих устройств |
|
Сравнительно небольшие габаритные размеры и масса при большой подаче |
Большие габаритные размеры и масса при большой подаче |
|
Пуск насоса возможен только при полностью залитом корпусе насоса и всасывающей линии |
Пуск насоса возможен при незанятом корпусе и всасывающей линии. Однако пуск мощных насосов без предварительной заливки нежелателен |
|
Возможно непосредственное соединение (на одном валу с быстроходными двигателями) с электродвигателями, паровой турбиной, газовой турбиной |
Для непосредственного соединения с электродвигателем, паровыми и газовыми турбинами, другими двигателями с большой частотой вращения требуются промежуточные передачи (редукторные, ременные и др.) |
|
Величина КПД насоса за пределами рабочей зоны существенно зависит от подачи |
Даже при малой подаче имеет сравнительно высокий КПД |
|
Подача, напор и всасывающая способность быстро уменьшаются с увеличением вязкости перекачиваемой жидкости |
Увеличение вязкости перекачиваемой жидкости влияет на работу насоса в значительно меньшей степени |
|
Прост и надежен в эксплуатации. Для обслуживания требуется небольшое число обслуживающего персонала средней квалификации |
Менее прост в эксплуатации. Для обслуживания требуется большое число обслуживающего персонала более высокой квалификации |
|
Для установки насоса при сравнительно больших подаче и напорах требуется небольшая площадь |
Для установки насоса той же подачи и напора требуется в среднем в 4— 4,5 раза большая площадь |
Шестеренные насосы
Как и поршневые, они являются объемными, но отличаются отсутствием всасывающих и нагнетательных клапанов и имеют значительно большую равномерность подачи. Обычно шестеренные насосы применяются для перекачки масел и других высоковязких нефтепродуктов при температуре не выше 80 оС.
Электронасосные агрегаты на базе шестеренных насосов состоят из насоса и электродвигателя, соединенных эластичной муфтой.
Он представляет собой корпус, внутри которого две, как правило, одинаковые шестерни, находящиеся в зацеплении и помещенные в камеру, стенки которой охватывают их со всех сторон с малыми зазорами. Перемещаемая из области низкого давления жидкость заполняет впадины между зубьями, подвергается сжатию зубьями ответной шестерни и вытесняется в область высокого давления.
Сведения о применяемых в настоящее время шестеренных насосах приведены в таблице ниже.
Условные обозначения агрегата: Э — электронасосный агрегат; Ш — шестеренный; Ф — фланцевый; Т — топливный; М — масляный; Г — обогреваемый; числитель дроби — округленное значение подачи агрегата, м3/ч; знаменатель — давление на выходе, кг/см2; буквы после дроби — материал гидравлической части насоса.
Шестеренный насос РЗ-ЗО в разрезе
Техническая характеристика шестеренных насосо
|
Марка агрегата |
Марка насоса |
Номиналы!ый режим |
Вязкость перекачи ваемой жидкости, мм2/с |
||
|
Подача, м3/ч |
Давление на выходе, МПа |
Число оборо тов, 1/мин |
|||
|
ЭШФ 0,4/25Б |
ШФ 4,5/25Б |
0,2 |
2,5 |
1430 |
5-750 |
|
ЭШФ 0,8/25Б |
ШФ 0.8/25Б |
0,6 |
2,5 |
1430 |
5-750 |
|
ЭШФ 2/25 |
ШФ 2-25/А |
1.4 |
2,5 |
1430 |
6-600 |
|
ЭШМ 1,5/4-1 |
- |
1,4 |
0,4 |
1430 |
500-9000 |
|
ЭШТ 1,5/6-1 |
_ |
1,4 |
0,6 |
1430 |
150-1000 |
|
ЭШФ 2/16 |
- |
1,4 |
1,6 |
1430 |
20-600 |
|
ЭШФ 3,2/6 |
ШФ 3,2-2 5 А |
2.3 |
0,6 |
1430 |
6-220 |
|
ЭШФ 5/4 |
ШФ 5-25А |
3,6 |
0,4 |
1430 |
20-600 |
|
ЭШТ 6/6-1 |
ШФ 8-25А |
5,8 |
0,6 |
1430 |
6-75 |
|
ЭШФ 8/2,5 |
- |
5,8 |
0,25 |
1430 |
20-600 |
|
ЭШФ 20/4-1 |
ШФ 20-25А |
16,5 |
0,4 |
1460 |
20-190 |
|
ЭШФ 20/6-1 |
— |
16,5 |
0,6 |
1460 |
20-760 |
|
ЭШФ 20/6-3 |
ШФ 80-16А |
16,5 |
0,6 |
1430 |
760-1520 |
|
ЭШФ 20/4 |
- |
16,5 |
0,4 |
1430 |
20-180 |
|
ЭШФ 20/6 |
— |
16,5 |
0,6 |
1430 |
20-750 |
|
ЭШФ 20/6-1 |
— |
16,5 |
0,6 |
1430 |
20-750 |
|
П1Ф8016-36/4 |
|
36,0 |
0,4 |
950 |
20-1800 |
|
ШФ80 36/4-1 |
|
36,0 |
0,4 |
950 |
20-1800 |
Наиболее распространенным типом привода насосов нефтебаз являются электродвигатели переменного тока. Электропривод насосов, устанавливаемых во взрывоопасных помещениях, может быть осуществлен в двух вариантах:
■ установкой взрывозащищенного электродвигателя непосредственно в том же помещении, где расположены насосы;
■ установкой электродвигателя общего назначения в помещении, отделенном от насосного зала капитальной стеной, через которую проходит удлиненный (промежуточный) вал, снабженный уплотняющим сальником.
Выбор привода поршневых насосов зависит от обеспеченности нефтебаз электроэнергией и паром.
Подачу насосов для слива-налива железнодорожных цистерн следует назначать исходя из весовой нормы маршрута или количества цистерн в одной подаче и расчетного нормативного времени операций слива-налива с учетом коэффициента неравномерности, равного 1,5.
Количество и марку насосов выбирают в соответствии с необходимыми подачей и напором.
