Надежность эксплуатации насосов типа ЦНС в системах ППД
Эффективность работы систем поддержания пластового давления ППД почти во всем зависит от надежности работы насосного оборудования. Мероприятия по обеспечению надежности насосного оборудования должны производиться как производителем, так и Заказчиком — эксплуатирующей организацией, спецам которой нужно обеспечить верный подбор насосного оборудования, обычные режимы эксплуатации, своевременное и высококачественное проведение ремонта. Изготовитель оборудования, со собственной стороны, должен повсевременно улучшать конструкцию и технологию производства изделия.
Работа в данном направлении является одной из приоритетных задач профессионалов НИОКР ОАО «Группа ГМС» — наикрупнейшго производителя насосов в Рф для разных отраслей индустрии. Оптимизация режимов работы насоса в сети как итог правильного подбора насосного оборудования Верный подбор насоса для имеющейся гидравлической сети является одним из главных причин для обеспечения надежной работы оборудования. Несоответствие характеристик насоса характеристикам сети (требуемый объем закачки, фактическое сопротивление водоводов, требуемая величина поддерживаемого пластового давления) приводит к работе насоса на нерасчетных режимах, характеризующихся появлением кавитационных явлений, завышенной вибрацией, низким КПД (рис.1). Такие режимы эксплуатации безизбежно приводят к усиленному износу и следующему аварийному отказу оборудования.
Рис. 1 Появление негативных эффектов при работе на разных участках рабочей свойства.
1. Существенное увеличение температуры.
2. Понижение ресурса работы подшипников и уплотнений из-за вибрации, вследствие:
2.1 Вероятной кавитации.
2.2-2.3 Появления рециркуляции потока на входе и выходе рабочего колеса.
3. Понижение ресурса работы подшипников и уплотнений из-за вибрации, вызванной отрывом потока в проточной части.
4. Кавитация, перегрузка электродвигателя.
Оборудование с параметрами, несоответствующими гидравлической сети, не должно допускаться к эксплуатации, а случаи неверного подбора насосов нужно вовремя выявлять.
Цена перерасходованной электроэнергии, также издержки на ремонт и демонтаж оборудования очень нередко в таких случаях намного превосходят цена самого насоса. Для решения этой трудности ОАО «СЗ Насосэнергомаш», входящее в «Группу ГМС», предлагает услуги по подбору оборудования и полную палитру насосов с параметрами по подаче от 30 до 800 м3/ч и напору до 2300 м. (рис.2).
Рис.2 Поля характеристик насосов типа ЦНС для систем ППД.
Также делаются комплекты модернизации для уже имеющихся насосов, с внедрением которых в имеющиеся корпуса инсталлируются новые проточные части с требуемыми Заказчиком параметрами. При всем этом сохраняются все корпусные детали и габаритно-присоединительные размеры к фундаменту и трубопроводам.
Мероприятия по понижению вредного воздействия параметров перекачиваемой среды.
Невзирая на наличие на объектах ППД систем подготовки и чистки воды нередко не соблюдаются требования, предъявляемые к качеству перекачиваемой среды по содержанию жестких включений и хим составу. Фактически 90% насосов работают без приемных фильтров и других приспособлений для чистки перекачиваемой среды на входе. Эти причины приводят к износу проточной части насосов и резвому выходу из строя более уязвимых частей: торцевых уплотнений, узла разгрузки осевой силы (гидропяты), также износу фронтального и заднего уплотнений рабочего колеса, что резко понижает как рабочие характеристики насоса, так и приводит к аварийным отказам.
Отчасти решить эти трудности может комплектация насосов устройствами чистки воды — гидроциклонами (рис.3), с целью обеспечения неизменного притока чистой воды в торцевые уплотнения и узел гидропяты. Для уменьшения износа щелевых уплотнений рабочего колеса на уплотнительные поверхности наносятся износо- и коррозионностойкие наплавки. Также наплавляются поверхности корпусных деталей в местах более возможного эррозионно-коррозионого износа.
Проточная часть насоса может быть выполнена в 3-х исполнениях:
— обыденное из стали 20Х13,
— износо-коррозионностойкое из сталей типа КС14, ВНЛ для жидкостей с содержанием сероводорода до 100 мг/л,
— износо-коррозионностойкое из стали 12Х18Н12М3ТЛ для жидкостей с содержанием сероводорода до 300 мг/л.
В текущее время проходят работы по созданию насосов в дуплексном и супердуплексном выполнении. ОАО «Группа ГМС» обеспечивает нужные консультации для правильного выбора того либо другого выполнения зависимо от черт перекачиваемой среды.
Рис. 3 Пример установки в насосе устройств чистки воды.
Улучшение конструкции насоса и его узлов Как было сказано выше, одними из более уязвимых частей насоса являются торцевые уплотнения и узел разгрузки гидропяты. Конкретно они сначала понижают время безаварийной работы и определяют количество и периодичность текущего ремонта. Если трудности с торцевыми уплотнениями можно отчасти решить методом обеспечения его работы на чистой при помощи гидроциклонов воды, то в узле разгрузки находится к тому же механический износ колец, который появляется на переходных режимах работы насоса, сначала, при запусках и остановах. Для решения данной трудности предлагается комплектовать насос дополнительным отжимным подшипником (рис.4), который обеспечивает неизменный гарантированный зазор меж кольцами гидропяты (рис 5а).
Рис.4 Насос типа ЦНСз с отжимным подшипником.
Кардинальный способ увеличения ресурса работы узла разгрузки осевой силы — это отказ от использования гидропяты за счет внедрения в насосе конструктивной схемы со встречным расположением рабочих колес, так именуемой схеме «спина к спине» (рис.5б), при которой осевая сила фактически стопроцентно уравновешивается, а остаточное неуравновешенное усилие воспринимается подшипником типа «Митчелл». Данные насосы поставляются компанией ОАО «Группа ГМС» под маркой ЦНСп (рис.6).
Рис. 5 Конструктивные схемы насосов:
а) с поочередным расположением рабочих колес и гидропятой,
б) со встречным расположением рабочих колес и подшипником «Митчелл».
Рис.6 Насос типа ЦНСп со встречным расположением рабочих колес.
Улучшение системы обслуживания и ремонта
На реальный момент на большинстве объектов ППД употребляется система планово — предупредительных ремонтных работ, которые осуществляются в согласовании с регламентами через установленные промежутки времени, независимо от фактического состояния деталей и узлов насоса. Это, непременно, позволяет предупредить отказ всего насоса из-за выхода из строя какой-нибудь лимитирующей ресурс детали, но тянет недоиспользование личных ресурсов большинства других деталей и выполнение необоснованно большего объема ремонтных работ.
Более прогрессивным является переход к системе ремонта по состоянию, которая характеризуется неизменным проведением непрерывного либо повторяющегося контроля и измерения характеристик, определяющих техническое состояние деталей, для обеспечения данного уровня их надежности при эксплуатации и поболее полного использования личных ресурсов. Ремонт осуществляется только тогда, когда значение параметра, определяющего техническое состояние детали, приближается к предельному. Основной неувязкой внедрения таковой системы является оснащение систем агрегатов дополнительными системами мониторинга и устройствами КИП, также необходимость выработки определенной базы данных для прогнозирования того либо другого отказа. По просьбе Заказчика ОАО «Группа ГМС» комплектует насосные агрегаты системами мониторинга (рис.7).
Рис.7 Электронасосный агрегат ЦНС500-1900 на общей раме (выполнение «Skids»), снаряженный системами мониторинга.
Выводы
— Мероприятия по обеспечению надежности насосного оборудования систем ППД будут действенными только при тесноватом сотрудничестве производителя насосов и эксплуатирующей организации.
— Высокопрофессиональная команда конструкторов ОАО » Группа ГМС», владеющая долголетним опытом в области насосостроения, позволяет оперативно предоставить Заказчику нужные консультации по подбору оборудования.
— ОАО «СЗ Насосэнергомаш», входящее в Группу, производит широкую номенклатуру насосов для систем ППД (подача от 30 до 800 м3/ч, напор до 2300 м), что позволяет подобрать оборудование, соответственное личным технологическим характеристикам гидравлической сети Заказчика.
— Спецы НИОКР ОАО «Группа ГМС» повсевременно улучшают конструкцию насосов и их узлов, разрабатывают методы понижения вредного воздействия параметров перекачиваемой среды на работоспособность оборудования.
— Насосное оборудование Группы может быть обустроено дополнительными системами мониторинга и устройствами КИП для проведения непрерывного либо повторяющегося контроля и измерения характеристик, определяющих техническое состояние деталей насоса, в целях увеличения эффективности системы технического обслуживания и ремонта Заказчика.
Твердохлеб Игорь Борисович – директор по НИОКР ООО «УК «ГМС»
Обозный Александр Сергеевич – главный спец дирекции НИОКР ООО «УК «ГМС»