содержание      ..     18      19      20      21     ..

Глава 4 НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ И ТРУБОПРОВОДЫ НЕФТЕБАЗ (1973 год)

1. УСТРОЙСТВО НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

Насосные станции — один из важнейших объектов нефтебазы — предназначаются для перекачки нефтепродуктов по внутрибазовым технологическим нефтепроводам. В отдельных случаях насосные станции нефтебаз перекачивают нефтепродукты по нефтепроводам на значительные расстояния потребителям или на пункты налива. Различают стационарные и передвижные насосные станции.

Стационарные насосные станции строят наземные, полуподземные и подземные. В комплекс оборудования стационарных насосных станций входят насосы с трубопроводной обвязкой, задвижки, обратные клапаны, перепускные устройства, двигатели с пусковыми и защитными устройствами, контрольно-измерительные приборы, средства автоматики, вентиляционные устройства, освещение, отопление, средства противопожарной защиты и др.

Здания насосных станций строят в соответствии с требованиями СНиИ П-ГТ.3-70.

Материалы стен и покрытий полов должны обладать соответствующей степенью огнестойкости в зависимости от взрывоопасности нефтепродуктов. Перекрытия насосных станций проектируют бесчердачными. Полы насосных делают из материалов, не впитывающих нефтепродукты и хорошо смывающихся водой (метлахские плиты, бетон с железнением).

Полы имеют уклоны (~ 0,01) к приемникам стоков, которые соединяются с промышленной канализацией через гидравлические затворы.

Со зданием насосной станции могут быть сблокированы следующие помещения: трансформаторная станция напряжением до 10 кВт, распределительное устройство подстанции, станция катодной защиты трубопроводов, пункт установки контрольно-измерительных приборов, ремонтная мастерская, вентиляционная и бытовые помещения для обслуживающего персонала.

При применении двигателей к насосам в невзрывобезопасном исполнении помещение насосов, перекачивающих легковоспламеняющиеся нефтепродукты, отделяется от помещения двигателей сплошной глухой перегородкой из несгораемых материалов. Промежуточные валы, соединяющие двигатели с насосами, пропускаются через стенку посредством герметических сальниковых уплотнений. Насосные агрегаты должны быть расположены так, чтобы иметь свободный доступ со всех сторон. При малом числе насосов они располагаются в один ряд вдоль одной из стен, при большем числе насосов — в два ряда вдоль двух

Рис. 4.1. Станция с разнотипными насосами и электроприводом в невзрывобезопасном исполнении.
1 — центробежный насос; 2 — приводной паровой насос; 3 — приводной поршневой насос.

Передвижные насосные станции небольшой мощности получили особенно широкое применение па мелких распределительных нефтебазах, там, где строительство стационарных насосных экономически нецелесообразно.

Плавучие насосные станции применяют па базах, расположенных на реках, озерах и морях, уровень воды в которых повышается па 4—5 м. В этих условиях стационарные береговые насосные станции из-за ограниченной высоты всасывания насосов не могут откачивать нефтепродукты из судов при низких горизонтах воды. Для уменьшения разности отметок между приемным патрубком насоса и поверхностью нефтепродукта, а также для уменьшения потерь на трение во всасывающих трубопроводах насосные устанавливают непосредственно у нефтеналивных судов па баржах или понтонах. Работа таких плавучих станций не зависит от колебания уровня воды.

По расположению машинных отделений плавучие насосные станции делятся на палубные и трюмные.

Большинство плавучих насосных станций снабжается энергией с берега. В машинном отделении типовой плавучей насосной станции установлены грузовые насосы для выкачки основного объема нефтепродуктов, зачистные насосы для выкачки остатков, балластные насосы для заполнения водой и опорожнения балластных отсеков и пожарные насосы. С береговыми трубопроводами плавучие насосные станции соединяются при помощи шаровых соединений или гибких шлангов.

Выбор насосов и двигателей

Насосы, применяемые па нефтебазах, выбирают в зависимости от вязкости и давлении насыщенных паров перекачиваемой жидкости, необходимого па-пора и производительности. Количество устанавливаемых насосов зависит от необходимости одновременной перекачки нефтепродуктов нескольких сортов, общей производительности и напора.

Наибольшее распространение на нефтебазах получили поршневые и центробежные насосы.

Несмотря на ряд существенных недостатков (дороговизна, большие габаритные размеры, сложность эксплуатации и др.), поршневые насосы незаменимы при перекачке высоковязких нефтепродуктов и газожидкостных смесей. Во всех остальных случаях предпочтение следует отдавать центробежным насосам, как более дешевым, простым в обслуживании и компактным. Кроме того, центробежные насосы более быстроходны, что позволяет соединять их непосредственно с электродвигателем без редуктора. Существенным преимуществом центробежных насосов является их саморегулируемость. К недостаткам этих насосов по сравнению с поршневыми в первую очередь следует отнести более низкий к. п. д., меньшая высота всасывания, резкое снижение к. п. д. и производительности при перекачке нефтепродуктов повышенной вязкости.

На рис. 4.2 приведен нормальный ряд центробежных насосов, а на рис. 4.3, а, б — сводные графики наиболее часто применяемых поршневых и паровых насосов в условиях нефтебаз.

Для правильного подбора насосов помимо расчетных данных:

На рис. 4.4 представлена характеристика трубопровода при турбулентном режиме перекачки (при ламинарном режиме линия Q — Н — прямая).

нажмите на картинку для увеличения 

Рис 4.2 Нормальный ряд центробежных насосов

Потери напора на трение чаще всего определяют по формуле (2.23)

Построение характеристик сложных трубопроводов, состоящих из нескольких последовательно соединенных участков, производится сложением их напоров при одинаковых расходах. Для этого предварительно строят характеристики отдельных последовательно включенных участков трубопровода.

Пример построения такой суммарной характеристики системы последовательно работающих трубопроводов показан на рис. 4.5, а. Кривая 1 представляет характеристику первого участка трубопровода, кривая 2 — характеристику второго участка и кривая 3 — характеристику третьего участка. Поскольку при последовательном соединении потери напора суммируются, сложим кривые 1, 2 и 3 по вертикали. Проведя ряд вертикальных линий при расходах Q1, Q2, Q3 и сложив ординаты в точках пересечения каждой характеристики, получим точки m, n, s, представляющие собой напоры суммарной характеристики трех последовательно соединенных трубопроводов при принятых расходах, а кривая 4, проведенная через эти точки, и будет искомой характеристикой системы.

нажмите на картинку для увеличения

 

 

Рис 4.3  Сводный график насосов 

 

 

Рис. 4.5. Построение суммарной гидравлической характеристики

 

При параллельном соединении нескольких трубопроводов так же, как и в предыдущем случае, прежде всего следует построить характеристики отдельных участков системы.

 

 

Для увеличения производительности насосных станций центробежные насосы включают параллельно, а для получения больших напоров их включают последовательно. Результирующие характеристики насосных станций при параллельной и последовательной их работе строят так же, как и для трубопроводов.

Работу центробежных насосов чаще всего регулируют прикрытием задвижки на нагнетательной линии. При таком регулировании к. п. д. насоса снижается.

Производительность поршневых насосов регулируется при помощи обводной линии, по которой часть нефтепродукта перепускается из нагнетательной во всасывающую трубу. Реже применяется регулирование изменением числа оборотов, так как двигатели или совсем не допускают изменения числа оборотов (например, электродвигатели), или допускают в небольших пределах.

Работа поршневых паровых прямодействующих насосов регулируется изменением числа ходов за счет увеличения или уменьшения подачи пара с помощью паровпускного вентиля.
 

 Наибольшее распространение в качестве двигателей для насосов получили электродвигатели переменного тока во взрывозащищенном исполнении. В зависимости от способа обеспечения взрывозащищенности электродвигатели могут иметь следующие исполнения.

Взрывонепроницаемое исполнение (маркировочный индекс В), в котором оболочка электродвигателя может выдержать максимальное давление внутреннего взрыва газовоздушных смесей без ее повреждения. Взрывонепроницаемость электродвигателя обеспечивается охлаждением продуктов взрыва до такой степени, при которой исключается воспламенение взрывоопасной смеси, находящейся вне оболочки машины.

Исполнение при повышенной надежности взрыва (маркировочный индекс Н), при котором электродвигатель должен быть изготовлен таким образом, чтобы исключалась возможность возникновения искры и электрической дуги или нагрева до опасных температур в местах, где они, не должны быть при нормальной работе, а также при пусковом режиме или при режиме короткого замыкания. Если электродвигатель имеет нормальные, по искрящие части, то он должен быть заключен в оболочку и иметь любое другое взрывоопасное исполнение. При этом ни на одной из частей электродвигателя, которые могут прийти в соприкосновение со взрывоопасной смесью, пи при каких условиях нормальной работы температура не должна быть выше указанной в правилах изготовления взрывозащищенного и рудничного электрооборудования (ПИВРЭ).

Маслонаполненное (маркировочный индекс М), в котором все нормально искрящие и неискрящие токоведущие части погружены в масло, таким образом, исключается возможность соприкосновения между частями двигателя и взрывоопасными смесями газов.

Исполнение, по которому электродвигатель продувается под избыточным давлением (маркировочный индекс П). В этом случае электродвигатель заключают в плотно закрытые оболочки, продуваемые чистым воздухом. Внутри оболочки электродвигателя

 

во время его работы поддерживается избыточное давление, предотвращающее засасывание в нее взрывоопасных газовых смесей. Выбор конкретного электродвигателя производится по существующим каталогам с учетом фактических условий его эксплуатации и в соответствии с правилами ПИВРЭ.

Электродвигатели могут быть синхронные и асинхронные.

Синхронными называются такие электродвигатели, число оборотов ротора (п) которых, определяется выражением

 

 

 

Вследствие уменьшения коэффициента мощности при снижении нагрузки по сравнению с нормальной необходимо определять мощность электродвигателя па основании точного расчета. 

 

Асинхронные электродвигатели бывают с короткозамкнутым или с фазовым ротором. В короткозамкнутых электродвигателях обмотка ротора замкнута внутри и не выводится наружу. Фазовый ротор имеет обмотку, соединяющуюся с наружным пусковым реостатом через три контактных кольца и скользящие по ним щетки.

При короткозамкнутом роторе электродвигатель начинает вращаться немедленно по замыкании сети статора (включением рубильника). При этом величина пускового тока в 5—6 раз превышает нормальную. При включении электродвигателей с фазовым ротором в цепь ротора вводится дополнительное сопротивление (реостат), благодаря чему увеличивается пусковой момент электродвигателя и уменьшается сила пускового тока. Сопротивление реостата после включения постепенно уменьшается и по достижении нормального числа оборотов двигателя выводится полностью, обмотки закорачиваются, и двигатель продолжает работать уже как короткозамкнутый.

Несмотря па некоторые существенные недостатки, асинхронные электродвигатели благодаря простоте эксплуатации, компактности и дешевизне получили широкое распространение в насосных установках малой и средней мощностей.

В насосных станциях большой мощности целесообразнее применять синхронные электродвигатели, обладающие следующими преимуществами, которых 

нет у асинхронных электродвигателей, а именно: 1) постоянство числа оборотов, пе зависящее от нагрузки при неизменной частоте тока; 2) высокий коэффициент мощности, который может изменяться в широких пределах. Благодаря этому синхронный электродвигатель может улучшить общий cos φ в сети (если заставить его работать с опережающим cosφ).

Электродвигатели не допускают длительной перегрузки, поэтому они должны обладать запасом мощности в размере 5—10% для крупных двигателей, 10—30% для средних (мощностью от 1,5 до 7,5 кВт) и до 75% для электродвигателей малой мощности (менее 1,5 кВт).

На нефтебазах, где пет электроэнергии и водяного пара, для привода насосов используются двигатели внутреннего сгорания. Коэффициент полезного действия таких насосных установок колеблется от 0,15 до 0,30. Применяются двигатели внутреннего сгорания типа РМЕ мощностью 14—37 кВт и с числом оборотов 340—430 об/мин и двигатели типа Д и ДК мощностью 15—150 кВт с числом оборотов от 300 до 650 об/мин (меньшее число оборотов относится к двигателям большей мощности).

Наиболее распространенным типом паровых двигателей являются паровые. машины, работающие без расширения пара и спаренные с поршневыми насосами (прямодействующие паровые насосы). Коэффициент полезного действия прямодействующих паровых насосов составляет лишь около 3%. Поэтому эти агрегаты выгодны только при использовании выхлопного пара. В настоящее время па крупных перевалочных нефтебазах в качестве паровых двигателей насосов используются паровые турбины ОР-300 мощностью 220 кВт и 3000 об/мин, давлением пара на входе 0,9 МПа и па выходе 0,3 МПа, паровые турбины ПТ-40 мощностью 7,3—29,4 кВт и 3000 об/мин, давлением пара на входе 0,8 МПа и па выходе 0,2 МПа и турбины ПТ-1 мощностью 44—58,8 кВт и 2970 об/мин, давлением пара па входе 1 МПа и на выходе 0,15 МПа. Мощности паровых турбин ПТ-40 и ПТ-1 изменяются в зависимости от числа сопел.

Центробежные насосы с приводом от паровых турбин значительно экономичнее прямодействующих паровых насосов и в перспективе должны получить широкое применение особенно па нефтебазах, оперирующих с вязкими и застывающими нефтепродуктами, требующими подогрева. В этом случае котельные вырабатывают пар как для силовых, так и для технологических нужд, причем выхлопной пар насосов и турбин полностью используется для подогрева.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание      ..     18      19      20      21     ..