Насосы для нефтегазопереработки и нефтехимии.

На технологических установках и в общезаводском хозяйстве нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических предприятиях широко применяются лопастные (центробежные и осевые), вихревые и объемные (поршневые, плунжерные, шестеренчатые, винтовые, пластинчатые) насосы. Центробежные насосы обеспечивают равномерную подачу продукта, занимают меньше места, чем поршневые, имеют более простую конфигурацию. Центробежные насосы отличаются от поршневых высокой производительностью, но создают более низкий напор. Поэтому при прочих равных условиях предпочтение отдается центробежным насосам в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокую производительность системы, если же решающим требованием является высокий напор, то предпочтение имеют поршневые насосы.

Для перемещения жидкостей, содержащих твердые примеси (особенно если не требуется слишком высокий напор, необходима большая производительность), рекомендуется использовать лопастные насосы.

На НПЗ и НХЗ широко используются центробежные нефтяные консольные насосы типа НК, выпускаемые по ТУ 26-02-766-97, характеристики которых приведены в табл.5.28.

 

 

Рис. 2.3.. Одноступенчатый насос типа НК со спиральным корпусом:

1 – вал; 2 – подшипниковый кронштейн; 3 – уплотнение вала; 4 – корпус; 5 – рабочее колесо; 6 - крышка.

 

 

Рис.2.4.. Одноступенчатый насос типа НК с направляющим аппаратом:

1 – вал; 2 – подшипниковый кронштейн; 3 - уплотнение вала; 4 – корпус; 5 – рабочее колесо; 6 – крышка; 7 – направляющий аппарат; 8 – уплотнительное кольцо.

Насосы типа НК изготавливаются с ротором и колесами различного диаметра; детали проточной части насосов изготавливаются из углеродистой (С), хромистой (Х) и хромоникелевой (Н) сталей. Для уплотнения вала насосов НК применяются одинарные и двойные торцовые, а также сальниковые уплотнения. Рекомендации для выбора типа уплотнения в зависимости от перекачиваемой жидкости приводятся в табл.2.1. Торцовые уплотнения вала насосов выпускаются в исполнениях: С (для некоррозионных нефтепродуктов, не являющихся растворителями маслобензостойких резин), К и КР (для коррозионных продуктов, соответственно, не растворяющих или растворяющих маслобензостойкие резины). Для уплотнения типа ДК и ДТ необходим пружинно-гидравлический аккумулятор АПГ – 1, с помощью которого подается уплотняющая жидкость (масло).

В условном обозначении насосов типа НК находят отражение особенности насоса и уплотнений. Например, в обозначении НК-560/300-Г2вСДТ: 560 - номинальная производительность, м³/ч; 300 – дифференциальный напор, м. ст.жидкости; Г – направление всасывающего патрубка (горизонтальное); 2 – номер ротора; в – диаметр колеса; С – материал проточной части (углеродистая сталь); ДТ – тип уплотнения. Параметры насосов НК приводятся в табл. 2.2..

Таблица 2.1. Рекомендации для выбора уплотнений в центробежных нефтяных насосах по Ту 26 – 02 – 766 - 97

Уплотнение	Характеристика перекачиваемой жидкости
Условное обоз-наче-ние	Название	Назва-ние	ПДК, мг/м3	Вязкость, сСт	Температура, оС	Давле-ние на входе насоса
При 50 оС	При темпе-ратуре пере-качки	Реко-мендуемая	Допус-каемая
ОП	Ординарное торцевое с проточной циркуляцией жидкости	Нефть и нефтеп-родукты	не нор-мируе-тся	Не норми-руется	Менее или равно 100	Более или равно минус 50	Менее или равно + 100	Вакуум - 2,5 МПа   От 0 до 2,5 МПа   То же Вакуум До 2,5 МПа     То же     От 0 до 0,5 МПа     От ваку-ума до 1,0 МПа
ОК	Ординарное торцевое с самостоятель-ным контуром перекачивае-мой жидкости	Нефть и нефтеп-родукты	То же	То же	Менее или равно 50	От минус 80 до минус 50	От минус 80 до + 200
ОТ	То же с тепло-обменным уст-ройством вала насоса	Нефть и нефтеп-родукты	То же	Менее или равно 50 То же   Не норми. руется Менее или равно 50 Не норми-руется   То же   То же	не нор-мируе-тся   то же   То же     То же     То же	От +100 до +200	От минус 80 до + 400
ДК	Двойное тор-цевое с контуром циркуляции затворной жидкости	Нефте-продук-тыСжижен-ные газы	Менее или равно 1   То же	От минус 80 до + 200 То же	То же   То же
Дт	То же с тепло-обменным уст-ройством вала насоса	Нефте-продук-ты Сжижен-ные газы	Менее или равно 1 То же	От +200 до +400 То же	То же   То же
СО	Сальниковое охлаждаемое	Нефть и нефтеп-родукты (кроме легково-спламен-яющихся жидкос-тей)	Менее или равно 300	От минус 80 до + 80	То же
СГ	Сальниковое охлаждаемое с подачей затворной жидкости	То же	Менее или равно 1	От минус 80 до + 400	То же

Таблица 2.2. Характеристика центробежных нефтяных насосов по ТУ 26-02-766-97

Марка	Испол-нение	Подача, м3/ч	Напор, м.ст.жидкости	Кавитацион-ный запас, м.ст. жи-дкости	Потребляемая мощность, кВт
НК-65/35-70				3,1 3,1
НК-65/35-125				3,7 4,0
НК-65/35-240				3,1 2,8
НК-200/120-70				5,0 4,0
НК-200/120-120				5,0 4,0
НК-200/120-210				5,0 4,0
НК-560/335-70				5,7 4,7
НК-560/335-120				5,7 4,7
НК-560/335-180				5,7 4,7
Ненормализованные
2НГК 4 х 1	-	3 - 16	22 - 46	3,0	1,5 - 5
6НДв- Б		216-360	33-54	4,5	35-60
8НДв-Нм	-	400-720	28-94	3,5-8,5	44-216
12НДс-Нм	-	600-1260	18-70	2,5-5	48-250
14НДс-Н	-	800-1260	30-42		84-147
12НА 9х4	-			-	10-17
12На 22х6	-			-	30-40
2НВ 9х4	-			-
5НС 6х8	-			-	315-400
НМП 5000-115	-
НМП 3600-78	-
НМП 2500-74	-

На НПЗ эксплуатируются также центробежные насосы нормального ряда, выпускавшиеся по нормали Министерства нефтяной промышленности Н521-57: НК (нефтяной консольный), НГК (нефтяной консольный горячий), Н (нефтяной), НГ (нефтяной горячий), НД (нефтяной, с двухсторонним вводом сырья), НГД (нефтяной горячий, с двухсторонним вводом сырья).

Конструкция корпуса центробежного насоса определяется в основном температурой, давлением и физико-химическими свойствами перекачиваемой жидкости.

Для перекачки холодных нефтепродуктов используют многоступенчатые насосы, корпус которых выполнен из чугуна. Всасывающий и нагнетательный патрубки размещены в нижней половине корпуса, что дает возможность разбирать насос, не отсоединяя трубопроводы. Корпус насоса состоит из двух половин – верхней и нижней, имеющих разъем в горизонтальной плоскости. Рабочие колеса насажены на вал, который вращается в двух подшипниках. Рабочие колеса уравновешены гидравлически. Осевое усилие воспринимается радиально-упругими подшипниками, установленными в корпусе.

Вал и корпус насоса уплотняются сальниками с эластичной набивкой из пропитанных асбестовых колец, которые по мере износа подтягиваются нажимной втулкой. Вал насоса в пределах сальников защищен сменной втулкой. Для соединения первой и второй ступеней насоса служит переводная труба.

Для уменьшения гидростатического давления на сальник, находящийся на стороне нагнетания, предусмотрено разгрузочное устройство в виде лабиринтного уплотнения и отводящей трубки.

При температуре выше 200 ^оС трудно обеспечить герметичность в плоскости горизонтального разъема корпуса. Поэтому горячие насосы имеют двойной корпус. Внешний корпус – кованный или литой, изготовлен из высоколегированной стали и имеющий фланцевый разъем в вертикальной плоскости. Внутренний литой корпус с проточной частью имеет горизонтальный разъем или собирается из секций. При изменении температуры оба корпуса могут удлиняться независимо.

Чтобы исключить возможность возникновения пожара и взрыва при перекачке нефтепродуктов при температурах до 400 ^оС, сальники и стыки корпуса горячего насоса должны бать герметичными. Сальники и подшипники горячих насосов дополнительно охлаждаются водой под давлением 0,15 МПа, а в корпус сальника подводится уплотнительная охлажденная жидкость (масло) под давлением р = р _{сальника} + 0,15 МПа. Для перекачки сжиженных углеводородных газов применяют центробежные насосы, конструкция которых аналогична конструкции насосов для холодных нефтепродуктов. Сжиженные углеводородные газы поступают в насос под давлением около 2,0 МПа; в насосе давление газов увеличивается в несколько раз. Поэтому особое внимание должно быть уделено конструкции сальниковых устройств. Сальники должны быть герметичными. В табл. 11-1 приведены характеристики горячих насосов для перекачки нефтепродуктов с температурой до 400 ^оС.

Сжиженные газы, просачивающиеся через сальники наружу, быстро испаряются, что приводит к значительному охлаждению и обмерзанию сальника, а также к загазованности насосного помещения. Жидкость, проникающая в сальник, отводят по линии, соединенной со всасывающей линией насоса, а в фонарь сальника подают уплотнительную жидкость. В рубашку сальника подают периодически горячую воду, чтобы предотвратить обмерзание сальника.

Для герметизации вала насоса используют одинарные или двойные торцовые уплотнения. Одинарные торцовые уплотнения применяются при работе под давлением до 2,5 МПа и под вакуумом.

Таблица 11-1 Характеристики горячих насосов для перекачки нефтепродуктов с температурой до 400 ^оС

Т аблица 11-2. Характеристика центробежных насосов для перекачки сжиженных газов

Показатель	Марка насоса
4Н-5х8С	5Н-5х8С	6Н-7х2С	8НД-9х2С
Подача, м3/ч
Напор, м
Потребляемая мощность, кВт
Частота вращения, об/мин
Диаметр всасывающего партубка, мм
Диаметр нагнетательного патрубка, мм
Число ступеней
Масса, кг

Сальники с мягкой набивкой. Для уплотнения валов центробежных нефтяных насосов применяют сальники с мягкой набивкой из различных материалов. На рис. 2.5. приведена конструкция сальника с мягкой набивкой и с рубашкой для охлаждения.

Рис. 2.5. Сальниковое уплотнение с мягкой набивкой центробежного нефтяного насоса:

а – тупиковая схема; б – циркуляционная схема; 1 – ввод уплотнительной жидкости; 11 – вывод уплотнительной жидкости; 111 – ввод воды;; 1У – вывод воды; 1 – корпус насоса; 2 - нажимная втулка; 3 – защитная втулка; 4 - фонарь; 5 – набивка; 6 – вал;; 7 – грундбукса; 8 – канал для охлаждающей жидкости.

В камере сальника находится эластичная набивка 5, состоящая из разрезанных колец. В среднюю часть набивки устанавливают специальное полое кольцо 4 (фонарь), имеющее радиально расположенные отверстия. В основании сальниковой камеры со стороны проточной части насоса расположена грундбукса 7, зазор между которой и защитной гильзой 3, предохраняющей вал 6 от износа, составляет 0,2-0,3 мм.

Уплотнение между защитной гильзой вала и корпусом насоса достигается поджатием эластичной набивки 5 нажимной втулкой 2. Для отвода тепла, выделяющегося при трении набивки о гильзу вала, в корпусе насоса 1 предусмотрены каналы 8 вокруг сальника для ввода охлаждающей воды (рубашка сальника).

Температура уплотнительной жидкости на входе достигает 35^оС и на выходе 50^оС.

Тупиковую схему подачи уплотнительной жидкости применяют для перекачки холодных нефтепродуктов, кислот и щелочей. Циркуляционную схему рекомендуется применять для перекачки горячих нефтепродуктов и сжиженных углеводородных газов.

Торцовые уплотнения центробежных насосов. Уплотнения этого вида рекомендуется применять при перекачке сжиженных углеводородных газов и легких нефтепродуктов, когда сальниковые уплотнения с мягкой набивкой не обеспечивают полной герметичности.

Рис. 2.6..Одинарное торцовое уплотнение:

1, 11 - ввод и вывод воды; 111, 1У - ввод и вывод уплотнительной жидкости; 1 - нажимная гайка; 2 – гильза вала; 3, 7, 12 – уплотняющие кольца; 4 – крышка; 5 – штуцер; 6 – вращающаяся втулка; 8 – нажимная втулка; 9 – пружина; 10 – шпонка; 11 – упорная втулка; 13 - неподвижная втулка; 14 – специальный винт.

Торцовые уплотнения могут быть одинарными (рис.2.6) и двойными. При одинарном уплотнении с внешней стороны насоса сальниковая камера изолирована крышкой 4, которая на прокладке крепится шпильками и гайками к корпусу. В крышке установлена неподвижная втулка 13. Через штуцер 5 подводится вода для охлаждения. Уплотняющее кольцо 3 предотвращает утечку охлаждающей воды наружу. Вращающиеся детали торцового уплотнения установлены на гильзе, которая крепится к валу на резьбе. Чтобы предотвратить проникновение перекачиваемого нефтепродукта вдоль вала наружу, используют уплотняющее кольцо 12, которое поджимается гайкой 1. Втулка 6 приводится во вращение нажимной втулкой 8, которую специальными винтами 14 вводят в пазы вращающейся втулки 6. Нажимная втулка связана с гильзой вала шпонкой 10, которая позволяет нажимной втулке свободно перемещаться вдоль вала. Усилие пружины 9 предается через нажимную втулку и уплотняющее кольцо 7 вращающейся втулке 6.

Тщательно притертые торцевые поверхности вращающейся 6 и неподвижной 13 втулок постоянно находятся в контакте, обеспечивая герметичность сальника. Эластичное уплотняющее кольцо 12 предотвращает утечку жидкости через зазор между гильзой и вращающейся втулкой и позволяет втулкам перемещаться одна относительно другой в радиальном направлении.

Одинарные торцовое уплотнение обычно работает без уплотнительной жидкости. Охлаждение и смазка трущихся торцов вращающейся и неподвижной втулок осуществляется перекачиваемым нефтепродуктом. В крышку уплотнения подается охлаждающая вода.

Неподвижная втулка торцового уплотнения выполнена из антифрикционной бронзы или графита, уплотняющие кольца – из бензомаслостойкой резины, остальные детали из различных сталей в зависимости от коррозионных свойств перекачиваемого нефтепродукта.

Рис. 2.6.. Двойное торцовое уплотнение

1 – ввод воды; 11 – вывод воды; 111 – ввод уплотнительной жидкости; 1У - -вывод уплотнительной жидкости; 1, 8, 15 – нажимные втулки; 2 – гильза вала; 3, 7, 14, 18 – уплотняющие кольца; 4 – крышка; 5 – штуцер; 6, 13 – вращающаяся втулка; 9 – пружина; 10 – шпонка; 11 – упорная втулка; 12, 17 – неподвижная втулка; 16 – специальный винт.

В двойном торцовом уплотнении (см. рис. 2.6) герметичность между валом и корпусом обеспечивается двумя трущимися торцовыми поверхностями вращающихся 6, 13 и неподвижных 12, 17 втулок. Усилия пружины 9 и от давления уплотнительного масла, циркулирующего через камеру торцового уплотнения, передается через нажимные втулки 8, 15 вращающимся втулкам 6,13

Уплотнительная жидкость (масло) 0хлаждает и смазывает трущиеся торцы вращающихся и неподвижных втулок. Давление циркулирующего масла в камере торцового уплотнения на 0,05-0,15 МПа превышает давление перекачиваемого нефтепродукта перед камерой уплотнения. Перепад давлений поддерживается автоматически регулятором давления.