Компрессорные и насосные станции магистральных трубопроводов

1 - фильтр-пресс; 2 - маслосборник; 3 - водяная полость маслосборника; 4 - вакуум-бак; 5 - электроподогреватель; 6 - вакуум-насос; 7 - шестеренчатый насос; 8 - фильтр грубой очистки; 9 - барабан; 10 - разделительные тарелки

 

На компрессорных станциях используются два типа систем охлаждения масла: градирни и аппараты воздушного охлаждения (АВО масла).

Градирни в настоящее  время редко используются на КС, главным образом, из-за трудностей их эксплуатации в зимний период, когда  начинается интенсивное их обледенение, приводящее к снижению поступления воздуха в градирню и, как следствие, повышению температуры масла. Кроме того, применение градирен вызывает необходимость хорошей водоподготовки, повышенный расход воды, а также значительные расходы на проведение профилактических ремонтов градирен.

В системах АВО масла используются схемы с непосредственным охлаждением  масла и схемы с использованием промежуточного теплоносителя. Как  правило, схемы с использованием промежуточного теплоносителя применяются  на установках импортного производства типов: ГТК-25И и ГТК-10И.

На КС широкое применение нашли аппараты отечественного и  импортного производства типов АВГ, ЛФ, ПХ и ТЛФ с высоким оребрением трубок. Внутри трубок для увеличения теплоотдачи установлены турбулизаторы  потока.

Конструктивное исполнение таких аппаратов представлено на Рис. 2.8.5. Секции аппаратов 3 состоят из горизонтально расположенных элементов охлаждения 4, которые смонтированы совместно с жалюзным механизмом 5 на стальной опорной конструкции 6. Охладительные элементы 4 имеют в трубном пространстве два хода по маслу. Подвод и отвод масла к охладительным элементам осуществляется по трубам 8. Над охладительной секцией 4 для прокачки воздуха установлены два вентилятора 2.

 

 

Рисунок 2.8.5-Аппарат воздушного охлаждения типа ЛФ

 

Как правило, все ГПА к  системам АВО масла имеют электроподогреватели 7, которые используются для предварительного подогрева масла перед пуском агрегата в работу до 25-30 °С. Подогрев масла в охладительной секции необходим также для предотвращения выхода из строя трубной доски, которая  из-за повышенного сопротивления  может деформироваться и в  месте стыковки ее с секцией появляется утечка масла.

Перепад температур масла  на входе и выходе ГПА, как правило, достигает величины 15-25 °С. Температура  масла на сливе после подшипников  должна составлять 65-75 °С. При температурах масла ниже 45 °С происходит срыв масляного клина и агрегат начинает работать неустойчиво. При температуре выше 85 °С срабатывает защита агрегата по высокой температуре масла.

3. Насосные станции

3.1 Предназначение

Насосные станции магистральных  нефтепроводов осуществляют перекачку нефти и нефтепродуктов по трубопроводам. Основными потребителями электроэнергии на насосных станциях магистральных нефтепроводов являются электродвигатели насосов перекачки нефти. Кроме них на насосных станциях имеются и другие потребители: электродвигатели насосов подачи воды ( хозяйственной, питьевой), канализационных стоков ( нефтепродуктов, ливневых и фекальных); электрозадвижки на трубопроводах, электроприводы станков механической мастерской и электрических кранов, а также установки электрического освещения территории станции, резервуарных парков, вспомогательных и административных зданий.

3.2 Устройство и эксплуатация

Эксплуатация  технологических трубопроводов  невозможна без использования насосных станций, которые являются важнейшими объектами нефтебазы и предназначены для внутрибазовых перекачек нефти и нефтепродуктов из одной группы резервуаров в другую, для налива и слива железнодорожных и автомобильных цистерн и наливных судов.

Насосные станции могут быть стационарными и передвижными.

Стационарные насосные станции наиболее распространены и по своему положению относительно поверхности земли могут быть наземными, полуподземными и подземными.

Оборудование  стационарных насосных станций, включающих насосы с трубопроводной обвязкой, задвижки, обратные клапаны, перепускные устройства, двигатели для привода насосов с пусковыми и защитными устройствами, КИП и систему управления размещаются, как правило, в зданиях, сооружаемых в соответствии с требованиями СНиП II. 106-79 и оборудованных средствами противопожарной защиты, вентиляцией, освещением и отоплением. Если число основных рабочих насосов (не считая резервных и вспомогательных) на насосной станции  не более пяти для нефтебаз I и II категорий и не более десяти для нефтебаз III категория, то задвижки системы управления для переключения технологических трубопроводов, собранные в блоки (манифольды), разрешается размещать в одном помещении с насосами.

При размещении задвижек системы управления вне здания насосной их следует устанавливать  не ближе 1 м от глухой стены насосной и 3 м от стены с оконными или  дверными проемами. На всасывающих  и нагнетательных трубопроводах, подходящих к насосной станции, необходимо устанавливать  также аварийные задвижки на расстоянии 10/50 м от здания насосной.

Конструктивно здания стационарных насосных станций выполняют с раздельной или совместной установкой насосов и электродвигателей. Совместную установку применяют при взрывозащищенном исполнении электродвигателей, пригодных для эксплуатации в помещениях класса В-1а. Во всех остальных случаях помещения насосов и электродвигателей разделяются капитальной стеной с исковыми устройствами для промежуточных валов.

Стационарные насосные станции обычно располагают в наиболее низких местах площадки нефтебазы, чтобы улучшить всасывания насосов.

Плавучие  насосные станции применяют на прибрежных нефтебазах расположенных на берегах  рек и озер с большим колебанием уровня воды. В этих условиях береговые  насосные станции могут откачивать нефтепродукты из нефтеналивных  судов при низких горизонтах воды. Применение плавучих насосных станций, смонтированных на баржах или понтонах, пришвартованных к борту нефтеналивного судна, позволяет производить перекачку независимо от уровня в водоеме.

Плавучие  насосные станций оборудуют, как  правило, грузовыми насосами для  выкачки нефтепродуктов, зачистными насосами для зачистки танков нефтеналивного судна, балластные насосы – для заполнения водой и опорожнения балластных отсеков (танков) и пожарными насосами. С береговыми трубопроводами плавучие насосные станции соединяются при  помощи гибких шлангов или трубопроводов  с шаровыми соединениями.

Морские и речные танкеры выгрузку нефтепродуктов производят собственными насосными  установками.

Передвижные насосные установки монтируются  на шасси автомашин и прицепов и служат для перекачки нефтепродуктов на временных складах горючего, для  временной замены вышедших из строя  стационарных насосных станций, для  сбора разлившегося продукта при  авариях трубопроводов и резервуаров.

Привод  насосов на передвижных насосных установках может осуществляться от электродвигателя, подключаемого в  энергосеть нефтебазы.

Основным  оборудованием насосных станций  являются насосы и привод к ним. К  вспомогательному оборудованию относятся  системы для подачи масла к  узлам трения, охлаждения, пожаротушения, вентиляции, подачи сжатого воздуха к приборам и устройствам управления.

Для перекачки нефтепродуктов и нефтей используются центробежные, поршневые  и шестеренчатые насосы. Область  применения насосов каждого из указанных  типов определяется вязкостью перекачиваемого  продукта, требуемой подачей насоса и другими условиями перекачки.

Наибольшее  распространение получили центробежные и поршневые насосы

Центробежные  насосы отличаются небольшой массой и простотой эксплуатации.

При монтаже обвязочных трубопроводов  центробежных насосов большое значение имеет правильная установка всасывающих  трубопроводов, исключая образование  воздушных мешков. Особенно важно  правильно установить горизонтальные линии всасывающих трубопроводов, на которых не должно быть участков, расположенных выше, чем верхняя  точка всасывающего штуцера насоса. Всасывающие трубопроводы должны быть смонтированы таким образом, чтобы  воздух не мог скапливаться в трубопроводе.

Поршневые насосы используют на насосных станциях для перекачки высоковязких нефтепродуктов, а также газожидкостных смесей, образующихся, например, при зачистке резервуаров.

В настоящее  время для перекачки высоковязких нефтепродуктов наряду с поршневыми применяют и винтовые насосы, которые  могут соединяться с электродвигателями без промежуточных редукторов. Бинтовые насосы выпускают подачей 2/500 м³/ч и давлением до 20 МПа при КПД до 60/80%.

Рисунок 3.1-Насосная установка

 

Насосный агрегат  состоит из насоса, двигателя, трубопроводной арматуры, измерительных приборов и  устройства для заполнения насоса жидкостью  перед пуском. К насосному агрегату могут быть отнесены и пусковые устройства двигателя, а также приборы для автоматического управления работой агрегата. Компоновки насосных агрегатов определяются назначением последних.

Типичная компоновка показана на рисунке. 
Насос 1 и двигатель, соединенные эластичной муфтой, располагаются на раме 2 из фасонной прокатной стали. Рама крепится анкерными болтами к фундаменту 3. Всасывающий трубопровод 4 может быть индивидуальным, в этом случае жидкость берется насосом из приемного колодца 5 через воронку 6. В других случаях всасывающий трубопровод берет жидкость из общего всасывающего коллектора; это встречается, например, в насосных установках для питания паровых котлов. Во всех случаях горизонтальные участки всасывающих трубопроводов укладываются с подъемом к насосу, равным не менее 0,005.

Рисунок 3.1.2-Схема компоновки насосной установки.

 

Это необходимо во избежание образования во всасывающих  трубопроводах воздушных мешков. Непосредственно на напорном патрубке насоса располагается обратный клапан 7. Его назначение—автоматически отключать насос от напорного коллектора 9 в случае остановки двигателя (или аварии). Между обратным клапаном и напорным коллектором 9 располагается задвижка (или вентиль) 8 для дроссельного регулирования насоса и отключения eго от напорной сети. При диаметре трубопроводов более 300 мм задвижки часто выполняются с электрическим или гидравлическим приводом. Коллектор 9 располагается на тумбах 10.

Показанное на рисунке  расположение напорных трубопроводов  выше отметки пола удобно для монтажа, а также надзора за трубопроводом, однако при этом загромождаются проходы  для обслуживающего персонала. При  такой компоновке в местах перехода через трубопроводы устраивают переходные мостики. Для освобождения помещения располагают напорные трубопроводы в каналах ниже пола и перекрывают последние рифленой сталью.

Перед пуском центробежные и осевые насосы должны заполняться  подаваемой ими жидкостью. Если уровень  всасываемой жидкости располагается  выше верхней точки насоса или  на всасывающем коллекторе имеется  избыточное давление, то заполнение насоса производят, открывая задвижку на всасывающей  трубе и выпуская воздух через  краник, расположенный в верхней  точке корпуса насоса.

В установках, где  уровень всасываемой жидкости лежит  ниже оси насоса, для заполнения пользуются двумя способами:  
            1) в агрегатах небольшой подачи с диаметром всасывающей трубы до 250 мм на конце ее под уровнем жидкости располагают приемный клапан. При этом заполнение производят через воронку и кран в верхней точке корпуса насоса из водопровода или специального заливочного бака.

            2) в агрегатах с d>250 мм приемные клапаны не ставят и заполнение производят отсасыванием воздуха из насоса специальным вакуумным насосом (обычно применяют насосы типов КВН и ВВН, создающие вакуум до 97%).

При наличии загрязнений  всасываемой жидкости воронка на всасывающей трубе комбинируется  со щелевым или сетчатым фильтром. Контроль за работой насоса ведется  по показаниям вакуумметра 11 и манометра 12, присоединенных к всасывающему н  напорному патрубкам; измерение  подачи производится по расходомеру, вмонтированному  в напорный трубопровод насоса.

Так как о нагрузке насоса можно судить по показаниям манометра, часто отказываются от установки  расходомеров на каждом насосе и располагают  один расходомер на общем трубопроводе, контролируя по его показаниям подачу установки в целом. В качестве расходомеров применяют диафрагмы, трубы Вентури и крыльчатые водомеры. Мощность, расходуемая агрегатом, определяется при помощи вольтметров, амперметров или ваттметров, располагаемых на электрическом щите агрегата или установки.

Для пуска насосного  агрегата следует произвести подготовительные операции: убедиться в свободном  вращении вала, проверить открытие кранов манометра и вакуумметра, заполнить насос и всасывающую  трубу, открыть подачу охлаждающей  воды в подшипники (в агрегатах  с охлаждаемыми подшипниками), проверить  положение уровня масла в подшипниках (при подшипниках с жидкой смазкой). Задвижка на напорном трубопроводе центробежного  насоса при пуске должна быть закрыта (при n < 250).

Пуск  насоса производится следующим образом: включается электродвигатель и частота вращения его доводится до нормальной; медленно открывается задвижка на напорном патрубке насоса до достижения требуемой подачи; открываются краны, подводящие охлаждающую воду к сальникам насоса. При работе насоса следует наблюдать за температурой подшипников и корпуса двигателя, которая при нормальных условиях не должна превышать 60°С, наличием масла в камере подшипников (при жидкой смазке), плотностью сальников (затяжка сальника считается нормальной, если он пропускает воду редкими каплями и температура его невысока).