Консольные нефтяные насосы с блоками подшипниковыми уплотнительными (БПУ)

С каждым годом к насосам нефтехимических производств и топливно-энергетического комплекса предъявляются все более высокие требования по безопасности и надежности. Оборудование стареет…. Не всем «по карману» приобретение современных, отвечающих всем требованиям дорогостоящих зарубежных насосных агрегатов. В этой ситуации НПЦ «Анод» предлагает модернизировать устаревшие консольные насосы, значительно повысив их моторесурс и надежность при относительно невысоких материальных затратах.

насосный агрегат, насос, центробежный насос, подшипник скольжения, блок подшипниковый уплотнительный, блок БПУ, модернизация оборудования, силовой узел, торцевое уплотнение, упорный подшипник, опорный подшипник, ремонт насосов, как улучшить насос, насос консольный, причины выхода из строя насосов, замена насоса

Рис.1. Схема нефтяного консольного насоса НК

Модернизации могут быть подвержены практически любые консольные нефтяные насосы (рисунок 1), поскольку от исходного консольного насоса остаются лишь спиральный отвод, который демонтировать с рамы  и отсоединять от технологических трубопроводов вовсе не обязательно, крышка насоса и рабочее колесо, т.е адаптированная  проточная часть  к условиям технологического процесса.

В зависимости от условий эксплуатации, химического состава и свойств перекачиваемой жидкости НПЦ «Анод» разработал несколько конструктивных схем модернизации  консольных насосов. В основе всех схем лежит один принцип. Вместо подшипников качения, широко использующихся в насосостроении, применяются подшипники скольжения. Статические и динамические радиальные нагрузки воспринимают опорные подшипники скольжения , а осевые – упорный подшипник скольжения. В зазор подшипников скольжения  подается жидкость, которая при вращении ротора образует несущий клин. Несущую способность обеспечивают силы давления, возникающие в жидкостном слое. Данный узел получил название  БПУ — блок подшипниковый уплотнительный .

насосный агрегат, насос, центробежный насос, подшипник скольжения, блок подшипниковый уплотнительный, блок БПУ, модернизация оборудования, силовой узел, торцевое уплотнение, упорный подшипник, опорный подшипник, ремонт насосов, как улучшить насос, насос консольный, причины выхода из строя насосов, замена насоса

Рис. 2. Схема модернизированного консольного нефтяного насоса НК

Первая схема модернизации консольных насосов , изображенная на рисунке 2, наиболее простая – для консольных насосов, перекачивающих чистые неагрессивные нефтепродукты с температурой, не превышающей 120 ºС, имеющие хорошие смазывающие свойства, такие как бензины, минеральные масла, дизельное топливо.

Как видно из рисунка, опоры скольжения и упорный подшипник  скольжения находятся в перекачиваемой среде. Приводной конец вала консольного насоса герметизируется двойным торцевым уплотнением или торцевым уплотнением типа «тандем». В данном случае это серийно  выпускаемые НПЦ «Анод» торцевые уплотнения  УТД (двойное торцовое уплотнение) и УТТ (торцовое уплотнение типа ‘Тандем)  для нефтяных насосов  типа НК.  Упорный подшипник скольжения , воспринимающий осевую нагрузку на ротор, находится между значительно разнесенными опорными подшипниками скольжения. Расстояние между опорами (база вала), при такой схеме увеличивается практически вдвое по сравнению с традиционной конструкцией с подшипниками качения. Задний подшипник  скольжения находится непосредственно около рабочего колеса, «сводя на нет» консольный участок вала. Изгибающие усилия действующие при вращении на вал значительно снижаются.

В зависимости от конструкции консольного  насоса такая модернизация может потребовать незначительной доработки крышки насоса.

насосный агрегат, насос, центробежный насос, подшипник скольжения, блок подшипниковый уплотнительный, блок БПУ, модернизация оборудования, силовой узел, торцевое уплотнение, упорный подшипник, опорный подшипник, ремонт насосов, как улучшить насос, насос консольный, причины выхода из строя насосов, замена насоса

Рис. 3. Схема модернизации консольного нефтяного насоса НК

Вторая схема модернизации консольного насоса, изображенная на рисунке 3, применяется в тех случаях, когда перекачиваемая жидкость содержит значительный объем механических частиц и нет возможности доработать крышку насоса.

Расположение опорных и упорных подшипников скольжения здесь такое же, главное отличие – компоновка торцевого уплотнения.  Здесь не применяется классическое двойное торцевое уплотнение, имеющее две уплотнительные ступени, между которыми подается затворная жидкость под давлением, превышающим давление перекачиваемой жидкости. В нашем случае роль ступеней двойного торцевого уплотнения играют два одинарных торцевых уплотнения герметизирующих подшипниковый блок с двух сторон, подшипники  скольжения  размешены между торцевыми уплотнениями в образовавшейся камере, в которую и подается затворная жидкость. Такая схема обеспечивает стабильную работу подшипников скольжения на чистой среде.

насосный агрегат, насос, центробежный насос, подшипник скольжения, блок подшипниковый уплотнительный, блок БПУ, модернизация оборудования, силовой узел, торцевое уплотнение, упорный подшипник, опорный подшипник, ремонт насосов, как улучшить насос, насос консольный, причины выхода из строя насосов, замена насоса

Рис. 4. Схема модернизации консольного нефтяного насоса НК для высоких рабочих температур

Следующая схема (рисунок 4) применима к консольным насосам  типа НК перекачивающим жидкости с температурой 120…450 ºС. Отличие ее от второй схемы лишь в том, что в сальниковую камеру консольного насоса устанавливается теплообменник, такой же конструкции, что и в торцевых  уплотнениях типа УТТХ (торцовое уплотнение типа ‘Тандем” с холодильником) и УТДХ (двойное торцовое уплотнение с холодильником). Данный теплообменник обладает достаточной эффективностью, чтобы снизить температуру в районе подшипникового уплотнительного блока БПУ до 40…80ºС. Такая температура уже приемлема для материала втулок подшипников скольжения.

Подшипники скольжения, разработанные в НПЦ “АНОД” имеют как традиционные, так и  оригинальные элементы. Конструкция узла упорного подшипника скольжения  позволяет ему воспринимать  значительные усилия.

Силовая не вращающаяся ступень упорного подшипника скольжения состоит из нескольких колодок опирающихся на металлическое основание. Колодки укладываются в сепаратор, обеспечивающий незначительное их свободное перемещение. Конструкция же вспомогательной ступени, работающая лишь при пуске – остановке значительно упрощена. Вращающиеся элементы подшипника скольжения представляют собой два жестких металлических диска, установленных на ступице, жестко посаженной на вал.

Опорный подшипник скольжения состоит из вращающейся и неподвижной втулки, первая  закреплена на валу, а вторая в свою очередь запрессована в корпусе подшипника, корпус подшипника самоустанавливающийся.

Материалы, используемые в подшипниковом уплотнительном блоке БПУ, позволяют модернизировать и консольные  насосы НК , перекачиваемые слабоагрессивные жидкости. Корпусные элементы БПУ изготовлены из стали 20Х13, вращающиеся втулки подшипников скольжения  и диски упорного подшипника скольжения  – 95Х18. Ответные втулки опорных подшипников скольжения, вкладыши и накладки упорного подшипника скольжения  изготовлены из композиционного фторопластового материала “Флубон”. Это один из вариантов материала пар трения в подшипниках скольжения.

Одним из пунктов модернизации консольных нефтяных насосов является создание вспомогательных систем. В первой схеме подшипники скольжения  работают на перекачиваемой среде, в состав обслуживающей системы входят: фильтр и теплообменник. Конечно, можно значительно упростить систему и исключить эти элементы, но это возможно лишь в случае, когда перекачиваемая жидкость имеет температуру ниже 70ºС и содержание механических примесей меньше 1%.

Консольные насосы, модернизированные по второй и третьей схеме, имеют обвязку двойного торцового уплотнения, разница лишь в том, что затворная жидкость подается к каждому подшипнику скольжения  отдельно, что позволяет обеспечить более эффективный отвод тепла от подшипниковых поверхностей и контроль их температурного состояния. В “горячих” консольных   насосах дополнительно установлена система охлаждения сальниковой камеры.

В настоящее время по результатам опытных и экспериментальных разработок отработаны  различные пары трения в подшипниках скольжения: карбид кремния, карбид вольфрама, материалы на основе РЕЕК в различных комбинациях  в зависимости от условий работы.

В заключение стоит отметить, что консольные насосные агрегаты, оборудованные подшипниками скольжения, несомненно, имеют ряд преимуществ перед традиционными конструкциями консольных насосов. К тому же, такая модернизация – один из путей обновления парка насосного оборудования в современных условиях  импортозамещения.  Установка блоков БПУ с подшиниками скольжения производства НПЦ АНОД  на насосы зарубежных производителей позволяет  продлить их ресурс, нередко поднять КПД  и избежать значительных капитальных затрат связанных с заменой этих насосов.

Обращаем внимание, что ООО НПЦ «АНОД» кроме модернизации старых насосов, выпускает новые насосные агрегаты серии 5-АНГК с проточными частями как отечественного, так и зарубежного производства с применением блоков подшипниковых уплотнительных.

Торцевые уплотнения по программе импортозамещения для нагнетателей газа и компрессоров

С 1996 года ООО НПЦ «АНОД» изготовил и поставил газотранспортным предприятиям ОАО «Газпром» более 2000 комплектов торцовых уплотнений для газоперекачивающих агрегатов (ГПА).

Торцевые уплотнения, купить торцевое уплотнение, торцевое уплотнение вала, уплотнение вала, торцовые уплотнения, торцовые уплотнения валов, анод уплотнения, механическое уплотнение, импортозамещение в России, импортозамещение в промышленности, газовое уплотнение, уплотнение компрессоров, утг, уплотнение масляное

Торцевые уплотнения АНОД для нагнетателей и компрессоров

За указанный период в целях повышения надежности конструкция торцовых уплотнений постоянно совершенствовалась, в том числе благодаря применению современных более износостойких материалов.

В 2015 году в целях повышения качества и увеличения межремонтного ресурса конструкции одинарных уплотнений (УТГ) и уплотнений с плавающими кольцами (УТГП) были модернизированы. Изменен способ фиксации колец пары трения в металлических обоймах, в результате был исключен паз, уменьшающий сечение колец пары трения. Дополнительно выполнено бандажирование колец пары трения металлическими кольцами, что значительно их упрочнило. Данные мероприятия позволили полностью исключить применение колец пар трения иностранного производства.

В связи с вышеизложенными и во исполнение Плана мероприятий Председателя Правительства РФ Д. А. Медведева № 6732п-П9 от 11.11.2013г. «О внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации и реализации мероприятий по ограничению конечной стоимости товаров и услуг инфраструктурных организаций»  и письма ОАО «Газпром» исх. № 03-2293 от 12.12.2013 ООО НПЦ «АНОД» предлагает особо обратить внимание на возможность уменьшения издержек на ремонт ГПА и рассмотреть вопрос проведения ремонтов имеющихся в эксплуатации торцовых уплотнений с одновременным выполнением их модернизации. Стоимость ремонта и модернизации торцевых уплотнений значительно ниже цен новых уплотнений.

За последние годы значительно возросло применение в современных компрессорах двойных торцовых масляных уплотнений типа УТДГ производства ООО НПЦ «АНОД». Преимуществами этих торцевых уплотнений являются повышенный межремонтный ресурс, возможность не сбрасывать перекачиваемый газ из контура компрессора при остановах ГПА, простота обслуживания и значительное, по сравнению с одинарными торцевыми уплотнениями, снижение электроэнергии для масляной системы торцевого уплотнения.

В настоящее время ООО НПЦ «АНОД» рекомендует применять двойные торцовые уплотнения (УТДГ) с целью повышения КПД компрессоров используемых в КС ПХГ, газодобычи и в компрессорах мощностью до 10 МВт. В компрессорах мощностью более 10 МВт ООО НПЦ «АНОД» предлагает использовать сухие газодинамические уплотнения (СГДУ) собственного производства, в конструкции которых также нашли применение пары трения российского производства.

Перечень торцовых уплотнений производства ООО НПЦ «АНОД»  для газоперекачивающих агрегатов

Обозначение Диаметр
вала, мм
Агрегат Частота
вращения

Об/мин

Утечка

затворной среды
кг/ч

Назнач.
ресурс, ч,
не менее
72УТГП 00.00 72 Нагнетатель НЦ 340-81-4 12 700 0,1 50 000
76УТГП 00.00 75,5 Компрессор BCL-303 11 000 0,1 50 000
78УТДГ 00.00 78 Компрессор К485-61 11 300 0,1 50 000
90УТДГ1 00.00 90 Компрессор  43ГЦ-221/1,5 10 340 0,05 50 000
96УТДГ 00.00 96 Компрессор 43ГЦ2-163/18 9 980 0,05 50 000
98УТГ 00.00 98 Нагнетатель Н 280-12-7 8 000 0,1 50 000
100УТДГ 100,5 Нагнетатель Н47-11-1 11 000 0,1 50 000
101УТГП 00.00 101 Нагнетатель НЦ —

6,ЗМ/56-1,45 (без

колмоноидной втулки)

8 500 0,1 50 000
110УТГП 00.00 110 ГПА-Ц-6,3/56; Н-196-1.45 8 500 0,05 50 000
110УТГП6 00.00 110 ГПА-Ц-6,3/56М 8 500 0,05 50 000
120УТДГ1 00.00 120,5 Компрессор 6ГЦ2-384/4 9 070 0,05 50 000
120УТДГ2 00.00 120,5 Компрессор 43ГЦ2-163/18 9 170 0,05 50 000
125УТГП2 00.00 125 Ц-6,3/51; Ц6,3/100 8 500 0,1 50 000
130УТДГ2 00.00 130 Компрессор Д203ГЦ-710 8 600 0,1 50 000
120УТГ 00.00 140 Нагнетатель ЦН 370-14-1М 5 300 0.05 50 000
130УТГ1 00.00 130 Нагнетатель Н 235-21-1 5 000 0,05 50 000
170УТГ 00.00 170 Нагнетатель ЦН 370-18-1 5 300 0,05 50 000
170УТГ1 00.00 170 Нагнетатель ЦН-370-17-1М 5 000 0,05 50 000
170УТГ2 00.00 170 Нагнетатель НЦ 520-12-1 5 200 0,05 50 000
150УТГ 00.00 150 Нагнетатель Н-235-28-1 4 800 0,05 50 000
150УТГ1 00.00 150 ГПА-16МЖ 59.02, Н 635-28-1 4 800 0,05 50 000
150УТГ2 00.00 150 Нагнетатель Н 385-21-1 6 500 0,1 50 000
150УТГП4 00.00 150 НЦВ-16/56; НЦ-16/76;

СПЧ 76/1,44; СПЧ 76/1,45

(без колмоноидной втулки)

5 300 0,1 50 000
155УТГ 00.00 155 СПЧ 370-1,5/76-16-5200 5 300 0,1 50 000
158УТГ 00.00 158 ГПА-16Р СПЧ 235-1,55/76

(Компрессорный комплекс)

5 300 0,05 50 000
160УТГП1 00.00 160 Нагнетатель НЦ-16/56-1.45 Нагнетатель НЦ-16/76-1,44 5 300 0,05 50 000
160УТГП2 00.00 160 НЦ-16/41-2,2; НЦ-16/21-2,2 5 300 0,05 50 000
200УТГ 00.00 200 Нагнетатель Н-650-21-1;
Н-650-21-2; Н-650-22-2
3 700 0,05 50 000
160УТГПЗ 00.00 160 ГТК-10И; PCL-802/24 6 500 0,1 50 000
190УТГП 00.00 190 ГТК-25И; PCL-804-2/36,
PCL1002/40
4 700 0,1 50 000

Отзыв ОАО ОХК Уралхим о модернизации насоса ХБЕ 160-210 с применением блока подшипникового уплотнительного 80БПУ1

насосный агрегат, насос, центробежный насос, подшипник скольжения, блок подшипниковый уплотнительный, блок БПУ, модернизация оборудования, силовой узел, торцевое уплотнение, упорный подшипник, опорный подшипник, ремонт насосов, как улучшить насос, насос консольный, причины выхода из строя насосов, замена насоса

Отзыв ОАО ОХК Уралхим о модернизации насоса ХБЕ 160-210 с применением блока подшипникового уплотнительного 80БПУ1

Текст отзыва: «В октябре 2009 года была проведена модернизация центробежного насоса ХБЕ 160/210. Через год эксплуатации в сентябре 2010 года на насосе был обнаружен пропуск рабочей среды по валу. Силами завода-изготовителя данный дефект был устранен. Причиной явилось — износ «о»-образного резинового уплотнения. Как показывает практика, проведение данного вида ремонта не является сложной операцией и стоимость затраченных материалов и трудовых ресурсов невысока. За трехгодичный период работы модернизированный насос ХБЕ 160/210 с подшипниковыми уплотнениями 80 БПУ1 зарекомендовал себя с положительной стороны. Модернизированный насос ХБЕ 160/210 фирмой ООО НПЦ «АНОД» — залог стабильной и безаварийной работы.»

Силовое равновесие конденсатных насосов КС 50-55, КС 50-110 и КС 80-155 с блоками БПУ

В составе предприятий энергетического и теплоэнергетического комплекса России и стран бывшего СССР часто встречаются насосы КС 50-55, КС 50-110 и
КС 80-155. Это семейство центробежных горизонтальных секционных насосов предназначено для перекачивания воды и водного конденсата в различных схемах теплосиловых и отопительных установок. Данный тип насосов производят несколько отечественных предприятий и предприятий ближнего зарубежья.

насос кс 50 55, насос кс 50 110, насос кс 80 155, насос ксв 125 140, насос кс, конденсатный насос, центробежный насос, насос горизонтальный секционный ,ремонт модернизация оборудования, модернизация производственного оборудования, ремонт насосов

Модернизированный насос КС 80-155 с применением БПУ

Основная проблема, возникающая при эксплуатации этих насосов, это малый межремонтный пробег. Причем после нескольких ремонтов, а на некоторых предприятиях количество ремонтов исчисляется десятками, насос попадает в состояние, когда его отремонтировать надолго невозможно. Причина этому целый комплекс качественных отрицательных изменений, произошедших с насосом. Прежде всего, в список причин входят: прогиб вала, износ посадочных мест подшипников, износ щелевых уплотнений, а, следовательно, и трудность точной центровки вала и деталей проточной части. Все это приводит к тому, что нарушается расчетное силовое воздействие на подшипниковые узлы, а силовые нагрузки многократно превышают нагрузки, заложенные конструктором. Штатный силовой узел насоса (с подшипниками качения) не создан для такого силового воздействия, начинается процесс его интенсивного разрушения. Следующий выход в ремонт становится вопросом времени. Обычные методы ремонта такой насос не восстанавливают в полной мере.

ООО НПЦ «АНОД» разработал и успешно применяет на практике решение указанной проблемы путем модернизации данного типа насосов с помощью установки БПУ (блока подшипникового уплотнительного). Первый этап модернизации — это восстановительные работы проточной части: заменяются изношенные детали, не поддающиеся восстановлению, зазоры щелевых уплотнений приводятся в норму, восстанавливаются диаметры дроссельных отверстий и посадочные поверхности корпусов. Целью первого этапа является создание силового уравновешенного состояния насоса.

Второй этап – это замена штатного силового узла на более мощный силовой узел БПУ. БПУ состоит из подшипников скольжения и торцового уплотнения. Смазка и охлаждение рабочих поверхностей БПУ осуществляется проливкой сторонним конденсатом. При одних и тех же габаритах несущая способность подшипника скольжения в несколько раз больше несущей способности подшипника качения. Кроме того, подшипники скольжения значительно лучше гасят вибрацию и при расчетных нагрузках эксплуатируются практически без износа.

Так, суть модернизации сводится к приведению насоса в силовое равновесие и одновременно установке более мощного силового узла. Данное компоновочное решение дает блестящие результаты. Надежность работы насоса повышается многократно. Примером может служить проведенная НПЦ «АНОД» модернизация наоса КС 80-155 на Тобольской ТЭЦ. Установка с модернизированным насосом находилась в эксплуатации с 2005 по 2009 год. Безремонтный период работы насоса составил более 40 000 часов.

Таким образом, можно уверенно сказать, что существует комплексная технология восстановления работоспособности насосов группы КС, не сводящаяся к простой замене изношенных частей. Технические решения, заложенные в основу модернизации, проводимой НПЦ «АНОД», затрагивают причинно-следственные изменения в схеме силовых нагрузок, действующих на насос, а не борются с их последствиями. Итогом усовершенствования насоса является многократное повышение надежности, улучшение герметичности насоса (исключен подсос воздуха и активная кислородная коррозия) и как следствие увеличение межремонтного периода. А этот фактор позволяет экономически окупить данную модернизацию за три – четыре года. Причем, принципы, заложенные в основу модернизации, универсальны и успешно использованы в проектах для других типов центробежных насосов применяемых в энергетике (КСВ 125-140, КСВ 320-160, КСВ 500-220, 2КОШ80-250).

 

 

Нефтяной подпорный насос НПВН 3600-90 с блоком БПУ

вертикальный насос, вертикальный нефтяной насос, магистральный вертикальный насос, насос НПВН, насос для перекачки нефти, купить насос, перекачка нефтепродуктов, насос для перекачки нефтепродуктов, подпорный вертикальный насос, агрегат насосный подпорный вертикальный

Агрегат насосный подпорный вертикальный нефтяной НПВН 3600-90 с силовым узлом БПУ

Смазка и охлаждение упорного и верхнего подшипников осуществляется нефтью

Хорошим примером решения стоящих перед страной задач является подход к  разработке нового отечественного насосного оборудования.  Остановимся и разберем  пример разработки насоса  НПВН 3600-90 для компании «Транснефть». Данный насос предназначен для подачи нефти в системах магистральных трубопроводов. Насос  НПВН 3600-90 был спроектирован НПО “Гидромаш. Заложенные характеристики насоса: Подача 3600м3/ч, напор 90м, частота 1000 об/мин, мощность ЭД 1250 кВт.
При разработке данного  типа насосов основными проблемными местами являются:

  • постоянная осевая сила 15 тонн из-за конструктивных особенностей насоса;
  • требования смазки и охлаждение подшипников перекачиваемой нефтью;
  • требования к наработке на отказ подшипникового узла не менее 25000ч.

Разработкаи изготовление силового узла к  насосу  была не случайно отдана НПЦ “АНОД”.
НПЦ  “АНОД” имеет  уникальный опыт  в проектировании силовых узлов для высоконагруженных машин. Изделия предприятия работают на большинстве предприятий нефте-  и нефтехимического комплекса России и ближнего зарубежья.      При проектировании силового узла для насоса  НПВН 3600-90 предприятие предложило современное конструктивное решение – силовой узел спроектирован по принципу БПУ. Компоновка БПУ включает в себя  упорный подшипник скольжения  с сегментами из карбида кремния, верхний и нижний радиальные подшипники, дроссельное устройство, торцевое уплотнение с защитной ступенью. Упорный подшипник такой формы имеет подвижную геометрию и лучше приспосабливается к динамике рабочего режима.
Еще одной особенностью конструкции является  нижний радиальный подшипник, что  позволяет работать подшипнику как импеллеру.

Смазка и охлаждение упорного и верхнего подшипников осуществляется нефтью, с напора насоса через фильтрующее устройство. Нижний радиальный подшипник смазывается нефтью подходящей к нему после предвключенного колеса и сбрасывается на всас через сверление в валу.

При эксплуатации данные по вибрации оказались лучше планируемых —  2 мм/с,  вместо  3-4  мм/с,  являющимися хорошими показателями для данного типа насосов.  Кроме того используемая конструкция подшипников практически не имеет усталостного износа и следовательно роста вибрации в течение всего  срока службы насоса.

Насос с БПУ прошел стендовые испытания в Москве на территории НПО “Гидромаш”, и приемо-сдаточные испытания на станции “Транснефти” по перекачки нефти около г. Ноябрьска, и  в данный момент времени успешно эксплуатируется в Транснефти.