Практическое руководство по центробежным насосам на нефтяных, газовых, нефтяных и нефтехимических предприятиях
Выбор, конфигурация, комплектация, установка, ввод в эксплуатацию и эксплуатация насосов требует гораздо большего внимания, чем обычно. Вот практические рекомендации и полезные рекомендации для центробежных насосов в различных нефтяных, газовых, нефтяных и нефтехимических службах.
Центробежные насосы
Наиболее распространенным типом насоса, используемым в промышленности, является центробежный насос. Это связано с их гибкостью, надежностью, оптимальным соотношением напор-расход, разумными ценами и хорошо разработанными технологиями. Обычно они приводятся в действие электродвигателями, хотя в некоторых случаях используются центробежные насосы с приводом от паровой турбины. Горизонтальные насосы могут рассматриваться как более желательные, но в некоторых случаях, условия и особые требования могут потребовать выбора вертикальных насосов.
Политика
На многих объектах действует политика «посмотрим, как все сложится» на всех этапах проектов, от проектирования, выбора насоса, его расположения, трубопровода насоса до эксплуатации и технического обслуживания. Эта политика не подходит и непродуктивна. Такая политика не распространяется на нефтяные, газовые, нефтяные и нефтехимические заводы. Все этапы и этапы — определение размера насоса, выбор насоса, заказ/покупка насоса, проверка, установка, эксплуатация и техническое обслуживание — должны основываться на точных технических оценках, экспертных знаниях/опыте и недавних успешных рекомендациях по эксплуатации.
Многие насосы в основных нефтегазовых службах были установлены в конфигурации 1+1 (один рабочий и один резервный), поскольку отключение насоса не должно останавливать добычу. Останов установки или объекта из-за отключения насоса просто невозможен из-за финансового ущерба и других проблем. Однако следует также уделять больше внимания ключевым областям, связанным с повышением надежности и доступности. В этом отношении особое внимание уделяется уплотнениям и подшипникам.
Рабочие температуры
Рабочая температура является ключевым параметром для насосов и их систем. Насосы для работы при высоких или низких температурах требуют особого ухода. В качестве указания, для рабочих температур ниже 5 F (-15 C) и выше 266 F (130 C) для насосов следует использовать прочную конструкцию и рекомендации по изготовлению. Обычно это приводит к использованию насосов Американского института нефти (API) 610 или аналогичных. Существуют различные функции и положения для высоких или низких рабочих температур.
Например, корпуса насосов должны поддерживаться по средней линии, чтобы уменьшить влияние разницы температур. Обычно должны использоваться специальные материалы и системы уплотнений, совместимые с рабочими температурами. Конфигурация насоса с верхним нагнетанием и опорой по центральной линии обеспечивает стабильность при воздействии экстремальных температур и связанных с этим (производимых) нагрузок трубопровода на патрубки насоса.
Скорость
Скорость насоса обычно следует выбирать на ранней стадии процесса расчета/выбора. Выбор самой высокой практической скорости часто желателен, потому что он обеспечивает наименьший размер и, как правило, самую низкую стоимость и простое сдерживание давления в системе. Эффективность обычно повышается с большей скоростью. Однако более высокие скорости могут сократить срок службы компонентов, таких как уплотнения или подшипники, и общую надежность. Поэтому необходима оптимизация, чтобы найти оптимальную скорость для каждого насоса. Руководящие принципы кода (такие как API 610) и ранее успешные ссылки также должны быть проверены.
Механические уплотнения
Сегодня механические уплотнения используются практически для любого насоса. Конечно, существуют бессальниковые насосы, такие как насосы с магнитным приводом, которые не нуждаются в уплотнениях. Чаще всего предпочтение отдается механическим уплотнениям картриджного типа. Почти все уплотнения используют небольшое количество перекачиваемой жидкости или другой жидкости для промывки поверхностей уплотнения.
Торцевые уплотнения требуют особого внимания при их выборе, сборке, установке и вводе в эксплуатацию. Уплотнения следует проверять на наличие утечек, особенно в первые часы работы. Незначительная утечка через уплотнение обычно уменьшается до незначительной через короткое время, но если она продолжится, может возникнуть проблема. Если что-то не так с установкой пломбы, пломба может выйти из строя в первые часы (или первый день) работы. В противном случае можно сделать вывод, что установка пломбы произведена правильно.
Механическое уплотнение было причиной многих незапланированных остановов технологических/основных насосов. Общие затраты на замену уплотнений и техническое обслуживание уплотнений в течение жизненного цикла насоса являются одними из самых дорогих затрат, связанных с эксплуатацией и обслуживанием насоса. По приблизительным оценкам, на замену механического уплотнения насоса может быть потрачено от 3000 до 20 000 долларов США (в среднем). Для некоторых насосов может потребоваться замена механического уплотнения каждые один-три года. Хотя в случае ошибки в выборе уплотнения или постоянных проблем с эксплуатацией выход из строя уплотнения может происходить каждые несколько месяцев. Это неприемлемо и нерентабельно, поэтому необходимо найти и устранить основную причину проблемы.
Магазинные тесты
Заводские эксплуатационные испытания являются важным испытанием практически для любого насоса. Кривые насосов для напора в зависимости от расхода, чистого положительного напора на всасывании (NPSH), эффективности, мощности и т. д. были теоретическими прогнозами или основаны на данных аналогичных насосов. Желательно, чтобы эти кривые были проверены для каждого насоса в мастерской производителя до того, как насос будет доставлен на рабочую площадку. В идеале производитель насосов должен эксплуатировать каждый насос в магазине в течение достаточного периода времени и измерять все требуемые параметры в различных рабочих точках, чтобы проверить производительность и безаварийную работу.
Было проведено множество процедур для эксплуатационных испытаний насосов. Количество точек и определения обычно являются предметом переговоров между различными сторонами, но ниже приведены приблизительные рекомендации. В идеале следует учитывать более восьми рабочих точек и полные данные испытаний, включая напор, производительность, эффективность и мощность, должны быть измерены и записаны для этих точек. Обычно это следующие точки:
л выключить
л минимальный непрерывный стабильный поток
л посередине между минимумом и номинальные потоки
л 80% от номинального расхода
л 90% от номинального расхода
л номинальный расход, обычно около точки наилучшего КПД (BEP)
л 115 % от номинального расхода и точка в крайнем правом углу
Эта последняя точка рядом с концом кривой может составлять 125 % или 130 % номинального расхода или даже больше, если теоретическая кривая выходит за его пределы.
Установление требуемого NPSH (NPSHr) обычно представляет для производителя насосов гораздо большие трудности, чем определение других рабочих параметров. Следовательно, следует проявлять большую осторожность, когда доступный NPSH (NPSHa) слишком близок к NPSHr (низкий предел NPSH).
Для критически важных насосов с низким запасом по кавитационному запасу и т. д. следует определить испытание по кавитационному запасу. Еще одно грубое указание: запас NPSH менее 1,5 м (иногда 2 м) может привести к проверке NPSHr.