УДК 658.58

Разработка способов повышения эффективности работы насосного оборудования

Котова Елена Валерьевна – студентка магистратуры Балтийского федерального университета им. И. Канта.

Аннотация: Вопросы повышения надежности эксплуатации насосов являются значимыми и требуют проявление особого внимания как проектируемых, так и эксплуатирующих организаций. В данной работе рассмотрены варианты оптимизации работы насосного оборудования для нефтегазовых предприятий.

Ключевые слова: насосное оборудование, газовое оборудование, ремонт, диагностика, вибродиагностика.

Классическая методика выбора и эксплуатации насосного оборудования с использованием всех возможных факторов безопасности и других мер по предотвращению погрешностей в расчетах приводят обычно к тому, что это оборудование не эксплуатируется с требуемыми характеристиками с максимальной производительностью (высокое КПД).

Если оптимизация отдельных элементов даёт скромные экономические результаты, то оптимизация насосной системы с учётом трубопроводной сети и условий эксплуатации в целом приводит к значительному улучшению экономических показателей.

Повышение энергоэффективности зависит от многочисленных условий и отдельных частей, но, в конце концов, чаще всего приходится проанализировать всю систему. Тщательное изучение профиля нагрузки оборудования также необходимо для модернизации как существующих, так и проектируемых систем. Выявление потенциала сбережений и разработка мер по его реализации является целью данной выпускной работы.

С целью увеличения сроков работы насосного оборудования рассмотрим 2 возможных вариантов оптимизации оборудования:

Вариант 1

Изучив работу центробежных насосов рассола выяснили, что механические уплотнения и подшипники изнашиваются быстрее при работе в режиме недогрузки или перегрузки, чем в рабочей точке (рисунок 1). [1]

Рисунок 1. Влияние режима работы на стоимость жизненного цикла насоса.

При недогруженном режиме происходит рециркуляция перекачиваемой жидкости в рабочем колесе, кавитация, перегрев. При перегрузках также может возникать кавитация, эффективность насоса уменьшается, а мощность, потребляемая насосом, значительно увеличивается. При таком режиме работы возникают не только потери энергии, но и снижается надежность насоса.

Один из вариантов – это оптимизация работы насоса М7 заменой магнитной муфты и стандартных торцевых уплотнителей на пластинчатую муфту и блок подшипниковых уплотнителей.

Оптимизация заключается в замене штатного силового узла на подшипниках качения блоком подшипниковым уплотнительным, который объединяет в одном корпусе разнесенные ступени двойного торцового уплотнения и установленные между ними радиальные и осевые подшипники скольжения.

Охлаждение и смазка подшипников и торцовых уплотнений сможет осуществляться как затворной жидкостью, так и перекачиваемой средой.
Такое решение позволит во многих ситуациях исключить утечки перекачиваемого рассола.

После замены магнитного привода блоком подшипниковых уплотнителей станут исключены потери, которые были связанные с использованием магнитной муфты и рециркуляции части перекачиваемой среды на смазку подшипников. Это позволит предприятиям уменьшить потребляемую мощность до 20% и снизить поломки оборудования на 28%. Ремонтная сложность увеличится на 7,2%. [2]

Оставив проточную часть насоса с рабочим колесом неизменной, произведем замену стандартных торцевых уплотнителей на блок подшипниковый уплотнительный (БПУ).

В результате использования БПУ с автономным контуром смазки и охлаждения в корне изменит условия работы подшипников скольжения. После замены подшипники будут работать в чистой затворной жидкости с хорошими смазывающими свойствами, а не в перекачиваемой среде, где возможны абразивные частицы, коррозионный износ.

Так же будут исключены потери, которые были связаны с использованием магнитной муфты и рециркуляцией части перекачиваемой среды на смазку подшипников, которые позволяют снизить потребляемую мощность со 128 кВт до 103 кВт, а предприятию сэкономить сотни тысяч рублей в год только на электроэнергии.

Вариант 2

Для того чтобы оценить надежность насосов, важно контролировать их вибрационное состояние. По уровню вибрации подшипников можно оценить техническое состояние, возможность длительной работы или необходимость вывести насос для ремонта. Спектральные характеристики виброускорений или виброперемещений подшипниковых опор могут быть диагностическими признаками различных дефектов, таких как резонанс, износ вала, некачественный монтаж или соединение муфт и др. Сбор информации о вибросостоянии может проводиться стационарными либо переносными системами контроля, преимуществами последних являются мобильность и возможность использования на оборудовании, не оснащенном стационарными системами. [3]

Мониторинг вибрации может быть реализован двумя разным способами: периодическими виброобследованиями с использованием переносного оборудования или непрерывным сбором и обработкой данных с использованием стационарных автоматизированных систем вибромониторинга. Для дорогостоящих объектов или значимого оборудования рекомендуется использовать стационарные системы, так как они позволяют выявить изменения технического состояния агрегата в режиме реального времени.

Во втором варианте предлагается установить на оборудовании датчики вибрации. После установки датчиков предполагается автоматическое отключение оборудования, чтобы избежать аварий. Данные об отключении в режиме реального времени будут отправляться в службу КИПиА, для своевременного отправления бригады рабочих на объект. Для круглосуточного контроля общего уровня вибрации, в соответствии с ГОСТом, регламентируется среднеквадратическое значение виброскорости. Кроме того при появлении и развитии дефекта оборудования или узла, в котором образовался дефект температура начинает расти. Поэтому в дополнение к датчикам вибрации необходимо устанавливать датчики температуры, для увеличения информативных данных.

Список литературы

1. Митюшин В. С. МИФ 5: Организация ремонтных и инженерно-технических служб предприятия, нет путей для повышения эффективности / В. С. Митюшин // Компас промышленной реструктуризации – №1 – 2015 – С. 25-33.
2. Зуев А. Энергосбережение в добыче: каждый киловатт на счету! // Новатор, 2013, № 28, С. 4–7. 2.
3. Абрамов И.Л. Вибродиагностика энергетического оборудования. – Кемерово: КузГТУ, 2017. – 167 с.