Модернизация конструкции центробежного насоса ЦНС 180-1900 в системе поддержания пластового давления

Целью научной работы является увеличение надежности и межремонтногопериодов насосных агрегатов ЦНС 180-1900 на БКНС.

Основные задачи работы:

• ■    Обзор существующих проблем при эксплуатации насосов ЦНС с выносными опорными узлами;

• ■    Анализ использования встроенных опорных узлов на насосах ЦНС, смонтированных в приемной крышке;

• ■    Оценка экономической эффективности от предложенного усовершенствования.

Блочно-кустовая насосная станция

Блочно-кустовая насосная станция предназначена для повышения давления воды до уровня, обеспечивающего нагнетание воды в скважины системы поддержания пластового давления. В состав машинного зала БКНС (рисунок 1) входят четыре насосных агрегата ЦНС 180-1900 с выносными опорными узлами.

Рисунок 1 - Блочно-кустовая насосная станция

Существующие проблемы при эксплуатации насосов ЦНС с выносными опорными узлами

В ходе эксплуатации насосов ЦНС 180-1900 с выносными опорными узлами на БКНС были выявлены следующие недостатки (рисунок 2).

Рисунок 2 -Существующие проблемы при эксплуатации насосов ЦНС с выносными опорными узлами

К ним относятся: выход из строя торцевых уплотнений, износ вкладышей подшипника, выход из строя маслонасосов, коррозионный износ элементов маслосистемы и коррозионный износ шеек вала, последнее из которых является причиной 44% капитальных ремонтов насосных агрегатов. Также возникает необходимость замены масла и маслофильтров.

Все эти составляющие приводят к увеличению количества ремонтов, снижению надежности и в следствии к сокращению межремонтного периода насосного оборудования.

Насос ЦНС180-1900 со встроенными опорными узлами

Во избежание многих проблем, которые могут возникнуть при эксплуатации насосов ЦНС 180-1900 с выносными опорными узлами предлагается усовершенствовать насосы при проведении первых капитальных ремонтов. Усовершенствование представляет собой конструктивное выполнение насоса с подшипниками блочного исполнения, смонтированных в приемной и нагнетательной крышке, так как данное конструктивное исполнение имеет ряд преимуществ перед насосом с выносными опорными узлами.

Насос ЦНС180-1900 до и после модернизации

На рисунке 3 представлен насос до и после усовершенствования.

Рисунок 3 - Насос ЦНС 180-1900 до и после модернизации

Предложенные конструктивные изменения имеют следующие преимущества:

• -    отсутствие сальникового торцового уплотнения обеспечивает полную герметичность насоса с полевой стороны, исключает утечку воды под блоки БКНС, повышается экологическая безопасность;

• -    снижается вибрация насоса;

• -    отсутствуют протечки перекачиваемой жидкости со стороны приема (всасывания) в торцовом уплотнении, за счет оригинальной конструкции и использования материала трущихся пар из карбида вольфрама;

• -    упрощена конструкция насоса в связи с отсутствием системы масляной смазки подшипниковых узлов, что приводит к экономии материальных ресурсов;

• -    уменьшается размер насоса, за счет укорочения ротора,

• -    устраняется перегрев подшипников, торцового уплотнения за счет его эффективного охлаждения перекачиваемой средой;

• -    снижается трение в подшипниковых узлах;

Особенности конструкции после усовершенствования

В крышке приема устанавливается торцовое уплотнение, для нейтральных и химически активных жидкостей с высоким содержанием абразивных включений (Рисунок 4).

Рисунок 4 - Особенности конструкции после усовершенствования

Материал пар трения карбид вольфрама обеспечивает повышенную стойкость к абразивному износу. Конструктивные изменения уплотнительной втулки приемной и нагнетающей крышки, предотвращают от проворота в посадочном месте при кратковременном отсутствии перекачиваемой жидкости. Возможность замены деталей, контроль зазоров сопрягаемых деталей, при проведении ППР (что ранее можно было произвести только при проведении капитальных ремонтов насоса), дает устойчивую работу узла разгрузки данного оборудования в процессе всего срока эксплуатации и повышает межремонтный цикл насоса.

Преимущества встроенных опорных узлов

• •     Отсутствует маслосистема и необходимость в масле.

Подшипники охлаждаются рабочей средой

• •     Более высокий КПД насоса за счёт меньших потерь на трение в

опорных узлах

• •     Наличие лишь одного торцового уплотнения со стороны приёма

обеспечивает полную герметичность насоса с полевой стороны и повышает экологическую безопасность;

• •     Материал пар трения торцевого уплотнения из карбида

вольфрама обеспечивает повышенную стойкость к абразивному износу и долговечную работу в агрессивных средах

Снижение вибраций вала

На насосах с выносными опорными узлами используется вал, имеющий длину 2451 мм., после модернизации, за счет конструктивного изменения опорных узлов и напорной крышки насоса, длина вала сокращается до 2254 мм(Рисунок 5).

Рисунок 5 - Снижение вибраций вала

Стоит отметить, что при вращении возникает биение, то есть вибрация вала, и величина данных вибраций прямо пропорциональна длине вала. Таким образом, при уменьшении длины вала повышается жесткость ротора и снижаются вибронагрузки, тем самым обеспечивается надежная работа насосного агрегата, в частности создаются наиболее благоприятные условия для долговечной работы подшипниковых узлов и торцевых уплотнений.

Технологическая схема машинного зала БКНС

В машинном зале БКНС размещены блоки насосов и маслосистема. Блок маслосистемы предназначен для обеспечения циркуляции и охлаждения масла в трубопроводах и смазки подшипников насосов и электродвигателей. После перехода на опорные узлы встроенного типа, блок маслосистемы конструктивно упрощается.

На технологической схеме это будет выглядеть следующим образом.

При этом элементы маслосистемы будут служить только для смазывания узлов электродвигателя.

Ожидаемые результаты от внедрения

Во-первых, повышается эксплуатационная надёжность оборудования за счёт:

• •    Исключения отказов связанных с маслосистемой насоса;

• •    Снижение вибраций за счет уменьшения длины вала;

• •    Применения в подшипниках современного композиционного

материала (карбид вольфрама), стойкого при работе в абразивосодержащих и агрессивных средах;

• •    Отсутствия торцового уплотнения с полевой стороны насоса.

Во-вторых, увеличивается межремонтный период насосного оборудования. Если на насосах ЦНС-180-1900 с выносными опорными узлами межремонтный период составляет 8000 часов, то на насосах со встроенными опорными узлами данный показатель увеличивается до 12000 часов.

В-третьих, снижается количество капитальных ремонтов.

Подведем итоги:

За счет усовершенствования, мы получаем:

• •    Увеличение надежности;

• •    Увеличение межремонтного периода;

• •    Сокращение количества КАП ремонтов;

• •    Оптимизацию затрат на проведение капитальных ремонтов;

• •    Поддержка отечественного производителя.