Модернизация насосов на ООО НПЦ Анод
Кулдышев Александр Константинович
главный конструктор ООО НПЦ «Анод».
С каждым годом к насосам энергетических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств предъявляются все более высокие требования по безотказной и надежной работе. Стоит вопрос об увеличении межремонтного пробега насосов до 3-х лет. Однако не все насосы удовлетворяют данным требованиям. Например, на нефтеперерабатывающих предприятиях эксплуатируется большое количество консольных нефтяных насосов, конструкция и состояние которых не позволяет выполнить поставленную задачу.
Рассмотрим типовую конструкцию консольного насоса (рис. 1).
В корпусе насоса установлены подшипники, на которых вращается ротор. Спиральный отвод охватывает рабочее колесо и крепится к корпусу. Осевая сила уравновешена гидравлически. Подшипники воспринимают оставшуюся часть осевой силы и фиксируют ротор в осевом положении. Сальник герметизирует вал ротора относительно корпуса насоса.
Требования по безопасности решаются за счет замены сальника торцовым уплотнением.
Однако выполнить требования по увеличению межремонтного периода при данной компоновке насоса не удается.
Ревизия отработавших свой ресурс насосов показала, что в основном изношены подшипниковые узлы (посадочные места), валы, из-за частой разборки, однако проточные части, включая рабочие колеса, могут эксплуатироваться в дальнейшем.
Надежная работа подшипников определяется конструкцией, а именно - соотношением величины консоли к базовому размеру установки подшипников. Высокая консоль, снижающая жесткость вала, определяется размерами сальниковой камеры и монтажным зазором.
В результате прецессионных эффектов подшипники перегружаются, изнашиваются и выходят из строя. Для восприятия радиальных и осевых нагрузок, действующих на ротор, применяются подшипники качения и скольжения.
Подшипники качения имеют ряд преимуществ:
• небольшие габариты,
• простота монтажа,
• взаимозаменяемость.
Однако их долговечность ниже, чем у подшипников скольжения, срок службы которых при правильной конструкции практически неограничен.
Кроме того, подшипники скольжения имеют лучшие виброакустические характеристики и, что очень важно, могут работать в среде затворной жидкости торцового уплотнения, либо в перекачиваемой среде.
НПЦ «АНОД» предлагает кардинально изменить компоновку насоса, которая заключается в следующем: торцовое уплотнение, осевые и радиальные подшипники объединены в единый блок, к которому крепится спиральный отвод (рис. 2).
Такое компоновочное решение позволило сократить консольный участок вала ротора и тем самым увеличить ресурс работы подшипников.
Таким образом, уравновешиваются ресурсы работы подшипников, торцового уплотнения и проточной части. Кроме того, насос теряет одну из систем обеспечения работоспособности - систему масляной смазки подшипников.
Например, модернизированные конденсатные насосы успешно эксплуатируются на Новогорьковской ТЭЦ в течение 6 лет. Отказов в работе насосов не было.
Несколько слов о конструкции подшипников скольжения.
В технике широко используются подшипники скольжения, у которых неподвижная часть запрессовывается в корпус насоса. Ресурс подшипника определяется исходя из расчетных удельных нагрузок.
Однако в результате прогиба вала, погрешностей изготовления, воздействия температуры и давления на корпус насоса, прецессии ротора происходит искажение плоско-параллельного контакта трущихся поверхностей. Подшипник испытывает локальные нагружения, в которых контактные напряжения достигают «зарасчетные» величины- т.е. происходит износ пары трения.
В основе конструкции подшипниковых узлов НПЦ «АНОД» заложен принцип сохранения плоско-параллельного трущегося контакта пары трения за счет «развязки» рабочих трущихся и корпусных элементов с сохранением между ними минимально возможных механических связей.
Подшипники выполнены самоустанавливающимися. Контакт подшипника с корпусом осуществляется по кольцевому пояску. При такой конструкции прецессия ротора, тепловой прогиб и деформации корпуса не влияют на его износ.
Важным моментом в проектировании подшипников скольжения является подбор пары трения.
Пары трения – графитофторопластовый материал по стали, хорошо зарекомендовали себя при работе в чистых средах, не содержащих механические примеси, они применяются в малонагруженных консольных насосах нефтеперерабатывающей промышленности и на предприятиях энергетического комплекса.
Пары трения – графитовый материала марки АО (антифрикционный обожженный), либо АГ1500(антифрикционный графитированный) по стали, применяются в качестве радиального подшипника на горизонтальных валах центробежных насосов, работающих в средах, не содержащих механических примесей.
Пары трения - карбид кремния по карбиду кремния, применяются в нагруженных горизонтальных насосах и имеют высокие ресурсные показатели.
На рис. 3 изображен модернизированный насос перекачивающий чистые нефтепродукты с температурой не выше 120 ºС, такие как бензины, дизельное топливо, минеральные масла.
Как видно из рисунка, опоры скольжения и упорный подшипник находятся в перекачиваемой среде. Приводной конец вала герметизируется двойным торцовым уплотнением.
Вторая схема модернизации, представленная на рис.4, применяется в тех случаях, когда перекачиваемая среда содержит механические примеси. Подшипники скольжения находятся между ступенями двойного торцового уплотнения, при этом обеспечивается стабильная работа подшипников скольжения в чистой среде - затворной жидкости торцового уплотнения.
Следующая схема, рис.5, применима к насосам, перекачивающим жидкости с температурой выше 200ºС. В этой схеме в сальниковой камере установлен холодильник, эффективность которого достаточна для снижения температуры в блоке до +70ºС.
Аналогично НПЦ «АНОД» подходит к модернизации двухопорных насосных агрегатов, работающих на предприятиях энергетического комплекса. В качестве примера на рис.6 представлен модернизированный питательный насос фирмы «WORNYINGTON».
В результате модернизации насосов потребитель получает практически не требующий обслуживания насосный агрегат с улучшенными виброакустическими, ресурсными и эксплуатационными характеристиками.
Научно-производственный центр "Анод"
603003, Россия, Н. Новгород, ул. Свободы, 63
Тел.: +7 8312 29-60-73
Факс: +7 8312 73-01-78
e-mail: info@anod.ru
ГЛАВНАЯ
