Для перекачки нефти по магистральным нефтепроводам применяют центробежные основные и подпорные насосы. Для нормальной работы основных магистральных насосов необходимо иметь определённое избыточное давление на входе, которое ещё называют кавитационным запасом, т.е. давление, необходимое для предотвращения кавитации.
Промежуточные насосные станции, в основном, работают по схеме из насоса в насос и снабжены лишь основными насосами, а необходимый для их работы подпор создаётся предыдущей перекачивающей станцией.
На головных насосных станциях и промежуточных станциях с резервуарными парками необходимый подпор для основных магистральных насосов создаётся подпорным насосами, которые перекачивают нефть из резервуаров и подают на вход основных насосов с требуемым кавитационным запасом.
В ГОСТ 12124-87 «Насосы центробежные нефтяные для магистральных трубопроводов» определены типы и основные параметры этих насосов. Государственный стандарт охватывает 20 типов основных насосов с учётом сменных рабочих колёс. Промышленностью производятся насосы с подачей от 125 до 12500 м3/ч. Насосы маркируются НМ 10000-210 т.е. насос нефтяной магистральный с подачей 10000 м3/ч и напором 210 м.
Рис. 16. Схема центробежного насоса
1 – рабочее колесо; 2 – рабочие лопасти; 3 – спиральный отвод корпуса насоса; 4 – диффузор; 5 – передний и задний диски.
Принцип работы центробежных насосов основывается на движении жидкости в осевом направлении от всасывающего патрубка к центральной части рабочего колеса, где поток жидкости поворачивается на 90° и симметрично относительно оси вращения растекается по каналам вращающегося колеса 1, образованным стенками переднего и заднего дисков 5 и рабочими лопастями 2. Рабочие лопасти передают жидкости энергию привода насоса. Общее направление движения потока совпадает с направлением вращения рабочего колеса. При движении по спиральному отводу 3 жидкость поступает в конический диффузор 4, где её кинетическая энергия преобразуется в потенциальную. В табл. 3 приведены технические характеристики центробежных насосов, применяемых на магистральных нефтепроводах.
Таблица 3.
Центробежные магистральные насосы типа НМ делятся на секционные и спиральные.
Секционные насосы типа НМ имеют сравнительно невысокую подачу (до 710 м3/ч), но довольно высокий напор (до 550м). Они рассчитаны на работу одним, двумя или тремя последовательно соединёнными насосами. Секционные насосы применяют на трубопроводах с диаметром до 530мм.
Для трубопроводов, имеющих диаметр 530мм и более, применяют спиральные центробежные насосы типа НМ, в которых установлено рабочее колесо с двухсторонним входом жидкости. Такое колесо в осевом направлении уравновешено, поэтому насосы не имеют гидравлической пяты, вызывающей большие потери мощности. Небольшие осевые нагрузки при динамических усилиях, связанные с пуском и остановкой насосов, воспринимаются радиально-упорными шариковыми подшипниками.
Кроме насосов типа НМ в настоящее время на НПС в качестве основных насосов эксплуатируются насосы, снятые с производства: 24DVS-D, 6Н-10х4, 10Н-8х4,14Н-12х2, 8НД-6х3, 8НД-9х2, 8НД-10х5, 10НД-10х5, 16НД-10х1, 20НД-12х1, 24НД-14х1.
Приводами магистральных центробежных насосов являются асинхронные и синхронные электродвигатели. Асинхронные электродвигатели могут быть как с фазным, так и с короткозамкнутым ротором. Мощность применяемых электродвигателей от 450 до 8000 кВт, с к.п.д 0,96÷0,99.
Электродвигатели, как правило, поставляются комплектно с насосами. В тех случаях, когда они по каким-либо причинам не поставлены комплектно с технологическим оборудованием, их выбирают по роду тока, напряжению и номинальным данным, в которых указывается тип или исполнение, режим работы, мощность, частота вращения, абсолютные или относительные величины пусковых тока и момента, коэффициент мощности.
Мощность электродвигателя для привода центробежного насоса можно определить по формуле:
,
где Q – подача в м3/с; Н – напор, развиваемый насосом в м столба перекачиваемой жидкости; ρ – плотность перекачиваемой жидкости в кг/м3; ηн – кпд насоса; ηп – кпд передачи от электродвигателя к насосу (при жёстком соединении валов двигателя и насоса ηп=0,98); К – коэффициент запаса; К =1,1÷1,5 – нижний предел для насосов большой мощности; верхний – для малой.
Электродвигатели могут быть установлены в общем зале здания с насосами или в помещении, отделённом от насосного зала газонепроницаемой стеной. Взрывозащищённое исполнение двигателей, применяемых в общих залах нефтенасосных, достигается продувкой корпуса электродвигателя воздухом под избыточным давлением.
Магистральные насосные агрегаты (рис. 17,18 .) могут поставляться в блок-контейнерах, которые представляют собой транспортабельную унифицированную конструкцию контейнерного типа, внутри которого смонтированы: технологическое оборудование (электродвигатель, магистральный насос), системы вентиляции, отопления, освещения, пожаротушения, приборов КИПиА, обвязка технологических трубопроводов, грузоподъёмные механизмы (ручные тали).
Рис. 17. Блок – контейнер магистрального насосного агрегата:
1 – ограждающие конструкции; 2 – плита; 3 – возбудитель; 4 – электродвигатель; 5 – подшипник; 6 – магистральный насос.
Рис.18.5. Магистральные насосы типа НМ
Источник: Машины и оборудование газонефтепроводов: Учебник для ВУЗов. Ф.М.Мустафин и др. – Уфа: ГОФР, 2009 – 576 с.: ил.
