«Печные» насосы: проблемы и решения

В нефтеперерабатывающих производствах стран СНГ на долю насосно-компрессорного оборудования припадает около 80% потребляемой этими производствами электроэнергии. В каждом нефтеперерабатывающем или нефтехимическом предприятии в работе находится от 1500 до 3500 единиц насосов различных конструкций и различного назначения. Поэтому вопрос правильного выбора экономичного и надежного насосного оборудования является весьма актуальным.

Самыми проблемными считаются, так называемые, крекинговые или «печные» насосы. Назначение их – загрузка печей термического крекинга сырьем – соляровым дистиллятом, мазутом или гудроном с температурой до 400° С и давлением до 65 кгс/см².

Проблема конструирования горячего насоса высокого давления заключается в решении следующих задач:

• обеспечение полной герметичности уплотнений вала и разъемов корпусных деталей, так как утечка перекачиваемой среды при температуре 350 – 400° С в атмосферу приводит к пожарам и взрывам;

• конструкционные материалы должны обладать необходимой прочностью при высоких температурах и давлениях, а также коррозионной и эрозионной стойкостью, так как тяжелые остатки нефтепереработки богаты сернистыми соединениями и мелкодисперсными примесями абразивного характера;

• обеспечение температурных расширений роторных и статорных деталей без расцентровки и заедания ротора в корпусе насоса;

• обеспечение бескавитационной работы насоса, т. к. в колонне, с низа которой отбирается сырье, поддерживается глубокий вакуум;

• обеспечение требуемых наработок на отказ и ресурса;

• обеспечение высокой ремонтопригодности, так как для демонтажа, ремонта и монтажа насоса в установке отводится от двух до четырех суток.

И если на заре отечественной нефтепереработки наработка на отказ "печных" насосов составляла 45 суток [1], после чего насос мог быть остановлен для осмотра и возможного ремонта, то в современных установках требуется двух-трехлетний безремонтный цикл работы [2]. Отечественная насосная техника разработок 50–80-х годов ХХ века не обеспечивала такие требования.

В 1992-1993 гг. в ОАО «ВНИИАЭН» (г. Сумы, Украина) для условий установки замедленного коксования (УЗК) Новокуйбышевского НПЗ был разработан «печной» насос нового конструктивного исполнения НГ 200-510 мощностью 400 кВт. Насосы на этой позиции предназначены для перекачки гудрона с температурой 360^о С с подачей 200 м³/ч и напором 510 м. В этом двухкорпусном четырехступенчатом насосе были внедрены все последние научно-технические достижения отечественного насосостроения для объектов энергетики, химических производств и трубопроводного транспорта нефти [3]. Конструкция насоса приведена на рис. 1. Насос – центробежный, горизонтальный, двухопорный, двухкорпусной с выемным секционным внутренним корпусом "патронного" типа. Опорами ротора служат выносные подшипники скольжения с принудительной смазкой от входящей в состав агрегата маслоустановки. Упорный подшипник скольжения типа «Митчелл». Концевые уплотнения вала – двойные торцовые уплотнения с запиранием затворной жидкостью от цеховой уплотнительной системы. Соединительная муфта – упругая пластинчатая типа МУП с проставкой, обеспечивающей разборку и замену подшипника и узла торцового уплотнения со стороны электродвигателя без его демонтажа с фундаментной плиты.

РИС. 1. Конструкция насоса НГ 200-510

Три насосных агрегата АНГ 200-510 были введены в эксплуатацию на УЗК Новокуйбышевского НПЗ в 1995 г., обеспечивали все расчетные параметры и двухлетний безремонтный пробег. В январе 2010 года были демонтированы для капитального ремонта в связи с пожаром на установке. В таких тяжелейших эксплуатационных условиях УЗК 15-летний ресурс работы не обеспечивал ещё ни один насосный агрегат. Предшественник на этой позиции – НПС 200-710 производства Бобруйского машиностроительного завода – нарабатывал 500 часов и выводился в ремонт по причине выхода из строя концевых уплотнений. Насосный агрегат АНГ 200-510 стал первым представителем нового поколения двухопорных горячих насосов для нефтеперерабатывающих производств [4].

В дальнейшем, в 2004 — 2005 гг. специалистами ОАО «ВНИИАЭН» был разработан насос НМФ 200-600 мощностью 500 кВт, предназначенный для откачки мазута с t ~ 400º С с низа колонны установки термического крекинга ТК-4 Сызранского НПЗ. При разработке этого насоса был учтен 10-летний опыт эксплуатации насосных агрегатов АНГ 200-510, замечания и предложения эксплуатационного и ремонтного персонала Новокуйбышевского НПЗ. Сохранена «патронная» схема внутреннего корпуса, применена более экономичная проточная часть, применены современные сильфонные торцовые уплотнения типа «Тандем» с уплотнительными комплексами производства ЗАО «ТРЭМ-инжиниринг» (г. Москва). На рис. 2,3,4 приведены конструктивная схема этого насоса, сам насос с его конструкторами-разработчиками перед отгрузкой Заказчику и насосный агрегат АНМФ 200-600 на установке ТК-4. Два насосных агрегата были успешно введены в промышленную эксплуатацию в 2006 г., где подтвердили все паспортные параметры [5].

РИС. 2. «Печной насос НМФ 200-600 (ООО «Сызранский НПЗ» уст. ТК-4)

В ООО «Сумский машиностроительный завод» (ООО «СМЗ») в 2005 – 2006 гг по предложению Ассоциации нефтепереработчиков и нефтехимиков (г. Москва) была разработана номенклатура нефтяных насосов нового поколения, включающая более 200 типоразмеров [6]. В ней двухопорные насосы по типу ВВ2 и ВВ5 ISO 13709/API 610 были выделены в отдельную типоразмерную группу – нефтяные двухопорные горячие одноступенчатые (НДг) и многоступенчатые (НДМг) – всего 29 базовых типоразмеров. Конструкция этой группы насосов разработана с учетом опыта эксплуатации вышеописанных «печных» насосов в Новокуйбышевском и Сызранском НПЗ и в соответствие с рекомендациями международных стандартов ISO 13709/API 610 и API 682. Ниже приведен перечень серийно выпускаемых в ООО «СМЗ» насосных агрегатов АНДг и АНДМг.

ТАБЛИЦА

По отзывам с мест эксплуатации межремонтные пробеги некоторых крупных насосных агрегатов производства ООО «СМЗ» мощностью 400, 500 и 800 кВт достигли трех лет, а насосного агрегата для перекачивания сжиженного пропана (по типу ВВ5 API 610, N = 400 кВт) в установке «Дуосол-22» ООО «ЛУКОЙЛ-ВНП» превысил четыре года.

Вся насосная продукция ООО «СМЗ» сертифицирована швейцарской компанией «SGS» на соответствие стандарту API.

На рис. 5 – 14 приведены некоторые из поставленных насосов и насосных агрегатов в процессе их производства и на объектах.

Нефтяные двухопорные насосы нового поколения типа НДг, НДМг и насосные агрегаты на их основе производства ООО «СМЗ» находят всё более широкое применение на НПЗ стран СНГ. Положительный опыт их промышленной эксплуатации уверенно позволяет рекомендовать новую номенклатуру как для замены физически изношенных насосов, так и для оснащения вновь строящихся и модернизируемых установок.

Литература

1. Айзенштейн М.Д. Центробежные насосы для нефтяной промышленности. ГНТИ нефтяной и горно-топливной литературы. – М. – 1957. – 364 с.

2. Микерин Б.И. Проблемы системы ППР и ремонтов по техническому состоянию// Материалы отраслевого совещания главных механиков нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий 17 – 21 ноября 2008. – г. Кириши. – С. 5 – 8.

3. Швиндин А.И. Центробежные насосы для нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ООО «НТЦ при Совете главных механиков», 2012. – 152 с.

4. Гаврильченко Г.А., Елин В.К. Новые насосы для нефтеперерабатывающих заводов //Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2002, № 8. – С. 21 – 22.

5. Востриков И.Ю., Надршин К.А. (ОАО «Сызранский НПЗ»), Артеменко А.В. (ООО «Новокуйбышевский НПЗ»), Швиндин А.И., Вертячих А.В. (ООО «СМЗ»). Новые высоконапорные насосы для нефтеперерабатывающих производств// Химическая техника. – 2007, № 7. – С. 4 – 5.

6. Насосы центробежные и насосные агрегаты на их основе. Каталог продукции ООО «СМЗ». – Сумы, 2008. – С. 36.