Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций

а

Рис. 4.13. Предохранительные клапаны:

а — грузовой; б — рычажный

точна и осуществляется перемещением груза на рычаге.

Однако рычажные предохранительные клапаны имеют и су­ щественные недостатки, которые значительно ограничивают об­ ласть их возможного применения. Применение таких клапанов недопустимо на подвижных установках, а также на установках, способствующих возникновению вибрации. Эти клапаны нельзя применять на установках, где давление резко пульсирует, так как на­ личие длинного рычага с грузом способствует усилению пульсации.

3. Пружинные предохранительные клапаны. В пружинных предохранительных клапанах давлению среды на золотник проти­ водействует сила пружины. Клапан настраивают большим или меньшим поджатием пружины. Пружинные предохранительные клапаны можно применять на всех, без исключения, аппаратах иустановках, где необходимо ограничение давления (по Правилам Госгортехнадзора). Предохранительные клапаны устанавливают как в вертикальном, так и в горизонтальном положении, хотя не­ обходимо стремиться к установке их вертикально.

341

Существенное преимущество пружинных предохранитель­ ных клапанов — относительно малые габаритные размеры при больших проходных сечениях. Это достигается применением сильных пружин.

По высоте подъема золотника

Высота подъема золотника — одна из основных характери­ стик предохранительных клапанов, так как она определяет его пропускную способность.

Существует три типа предохранительных клапанов.

1.Низкоподъемные предохранительные клапаны, у которых отношение высоты подъема золотника к диаметру сопла равно 1/20 : 1/40, т. е. сечение щели, через которую проходит среда, бу­ дет значительно меньше сечения сопла. К ним относят простей­ шие предохранительные клапаны, которые применяют главным образом для жидкостей, когда не требуется большая пропускная способность.

2.Среднеподъемные предохранительные клапаны, имеющие отношение высоты подъема золотника к диаметру сопла равно 1/6:1/10. Такие клапаны применяют редко, так как они, несмотря на усложненную конструкцию, имеют низкую производительность.

3.Полноподъемные предохранительные клапаны, отличаю­ щиеся высокой производительностью, так как сечение щели при подъеме золотника равно или больше сечения сопла клапана, т. е. высота подъема золотника равна или больше 1/4 диаметра сопла.

По связи с окружающей средой

1.Предохранительные клапаны открытого типа, которые при открывании сбрасывают среду непосредственно в атмосферу. Их применяют на нетоксичных средах. Такие клапаны просты и на­ дежны в работе, так как практически даже при их работе отсут­ ствует противодавление, отрицательно влияющее как на начало срабатывания, так и на производительность клапанов.

2.Предохранительные клапаны закрытого типа, пропускаю­ щие среду при открывании в трубопровод и герметичные по отно­ шению к окружающей атмосфере.

342

По влиянию противодавления

Соединение линий сброса предохранительных клапанов в об­ щий коллектор и привело к тому, что при срабатывании одного из клапанов на остальные действует противодавление, которое необ­ ходимо учитывать при их работе.

1. Предохранительные клапаны неуравновешенного типа не имеют устройств, устраняющих действие противодавления. В этих клапанах — повышенное установочное давление. В то же время, если постоянное противодавление можно учесть и точно подсчитать разницу между давлением срабатывания предохрани­ тельного клапана без противодавления и с ним, то при перемен­ ном противодавлении этого сделать нельзя.

2. Предохранительные клапаны уравновешенного типа, в ко­ торых противодавление практически не влияет на работу клапана. Конструктивно это достигается применением поршня того же ди­ аметра, что и сопло клапана или сильфона, внутренний диаметр которого равен диаметру сопла. Вторая конструкция клапана бо­ лее надежна, ее чаще применяют, особенно в связи с тем, что силь­ фон предохраняет пружину и другие детали клапана от воздей­ ствия среды, что играет большую роль при работе клапана с агрес­ сивными средами.

По способу открывания клапана

1.Предохранительные клапаны прямого действия, у которых давление среды воздействует непосредственно на золотник, под­ нимая его при установочном давлении. Этот принцип действия на­ дежнее, но он совершенно неприемлем для предохранительных клапанов больших диаметров на высокое давление.

2.Предохранительные клапаны со вспомогательным устрой­

ством, срабатывающие только после срабатывания вспомогатель­ ного устройства (импульсного клапана).

Основное преимущество предохранительных клапанов со вспомогательным устройством — возможность получения высо­ кой пропускной способности за счет увеличения диаметра сопла. При этом необходимо учитывать, что надежность такого клапана зависит от работоспособности двух клапанов — основного и вспо­ могательного, что, конечно, является его недостатком.

343

По числу сопел

1.Одинарные предохранительные клапаны имеют одно сопло

изолотник. Как правило, в промышленности используют именно такие клапаны.

2.Двойные предохранительные клапаны — в одном корпусе расположены два сопла и два золотника. Такая конструкция созда­ на в связи с укрупнением установок, требующих увеличения про­ изводительности предохранительных клапанов.

3.Тройные предварительные клапаны — в одном корпусе на­ ходятся три сопла и три золотника. Существует мнение, что при использовании тройного клапана на средах высокой температуры происходит неравномерное тепловое расширение корпуса, что от-

Рис. 4.14. Клапан предохранительный пружинный:

1 — корпус: 2 — седло; 3,6, 7 — кольцо; 4 — прокладка; 5 — винт; 8 — золот­ ник; 9, 11,16, 21 — прокладка; 10 — перегородка; 12 — опора; 13 — крышка; 14 — шток; 15 — винт регулировочный; 17, 19,26, 30 — гайка; 18 — шплинт; 20 — колпак; 22 — пробка; 23 — кулачок; 24 — валик; 25 — шпонка; 27,29 — шпилька; 28 — пружина; 31 — втулка

344

рицательно сказывается на его нормальной работе.

В системах трубопроводного транспорта чаще всего использу­ ют предохранительный клапан пружинный, конструкция которо­ го приведена на рис. 4.14.

4.6. Регулирующие заслонки

Принцип действия регулирующих заслонок, предназначен­ ных для регулирования больших расходов, заключается в измене­ нии их пропускной способности при повороте диска в соответ­ ствии с входным сигналом, поступающим от управляющего уст­ ройства (управляющей вычислительной машины, автоматическо­ го регулятора, панели дистанционного управления и т. п.)

Существующие конструкции заслоночных исполнительных устройств могут быть классифицированы по нескольким приз­ накам.

По форме диска заслонки могут быть с плоским или профиль­ ным диском.

По принципу действия заслонки разделяют на регулирующие и запорно-регулирующие.

По взаимному расположению осей диска и вала заслонки мо­ гут быть с соосным расположением осей диска и вала и с несоос­ ным.

По конструкции корпуса заслонки разделяют на фланцевые и бесфланцевые (так называемые "вафельные").

По виду применяемого привода заслонки могут быть пневма­ тические, электрические, гидравлические и ручные.

Конструкция запорно-регулирующей заслонки с электриче­ ским исполнительным механизмом и ручным дублером показана на рис. 4.15.

Регулирующий орган заслонки состоит из корпуса 1, диска 2, вала 3, оси 4, опор 5 и б, деталей сальникового уплотнения — на­ жимного фланца 7 и уплотнительных колец 8. Диск жестко связан с валом и осью при помощи штифтов. Проход перекрывается ре­ зиновым кольцом 10, установленным в проточке диска и прижима­ емым кольцом 11. Электрический привод с ручным дублером 12 крепится непосредственно к регулирующему органу. Вращение выходного звена привода передается непосредственно диску 2 че-

345

Рис. 4.15. Запорно-регулирующая заслонка с электрическим приводом:

1— корпус; 2 — диск; 3 — вал; 4 — ось; 5 ,6 — опоры; 7 — нажимной фланец; 8 — уплотнительные кольца; 9 — штифт; 10 — резиновое кольцо; 11 — при­ жимное кольцо; 12 — ручной дублер

рез вал 3. Основные детали регулирующего органа, соприкасаю­ щиеся со средой, выполнены из серого чугуна.

346

Г А А В А 5

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕКАЧИВАЮ Щ ИХ СТАНЦИЙ

Как было уже сказано выше, все вспомогательные системы, обеспечивающие нормальное функционирование основного обо­ рудования перекачивающих станций (насосных и компрессор­ ных) и требуемые условия работы обслуживающего персонала, можно подразделить на вспомогательные системы насосных и компрессорных агрегатов или цехов и на вспомогательные сис­ темы перекачивающих станций.

Отметим еще раз, что для обеспечения условий работы маги­ стральных насосов и электродвигателей в период эксплуатации с заданными параметрами предусматривают следующие вспомо­

гательные системы:

1)систему разгрузки торцевых уплотнений;

2)систему сбора утечек от торцевых уплотнений;

3)систему смазки и охлаждения подшипников;

4)систему подачи воды для охлаждения воздуха внутри элект­ родвигателей и масла в теплообменниках;

5)систему подачи и подготовки сжатого воздуха;

6)систему оборотного водоснабжения и охлаждения воды воздухом.

Квспомогательным системам газоперекачивающих агрегатов относят:

1)систему маслоснабжения (для смазки трущихся деталей

иуплотнения нагнетателей);

2)системы топливного, пускового и импульсного газа. Вспомогательные системы перекачивающих станций включа­

ют в себя:

1)систему водоснабжения объектов НС и КС;

2)систему водоотведения;

347

3)систему теплоснабжения;

4)систему вентиляции;

5)систему энергоснабжения.

Как и любая классификация, вышеприведенное подразделе­ ние систем условно. Это означает, что в реальных условиях иногда трудно разграничить функции данной системы — агрегатная (це­ ховая) ли она или станционная. Это замечание будем всегда иметь в виду, рассматривая станционные вспомогательные системы.

5.1.ВОДОСНАБЖЕНИЕ

5.1.1.Основные сведения по системам водоснабжения

На предприятиях транспорта, хранения и распределения нефти, нефтепродуктов и газа воду в общем случае используют на хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные нужды. Соответственно этому устраивают следующие системы водоснабжения (водопроводы):

хозяйственно-питьевые; производственные; противопожарные.

Систему водоснабжения разрабатывают в соответствии с гла­ вами строительных норм и правил по проектированию наружных сетей и сооружений и внутреннего водопровода, складов нефти

инефтепродуктов, а также другими нормативными документами.

Взависимости от качества и требований к воде, необходимых напоров и расходов устраивают следующие системы:

1)отдельные (производственные, хозяйственно-питьевые

ипротивопожарные);

2)комбинированные, когда некоторые из водопроводов, име­ ющие различное назначение, совмещаются в один (производ­ ственно-противопожарные, производственно-хозяйственно-пить­

евые); 3) объединенные (производственно-хозяйственно-противопо­

жарные).

Если качество воды источника водоснабжения не удовлетво­ ряет санитарным требованиям, предъявляемым к питьевой воде, необходима ее очистка или устройство раздельных систем водо­

348

провода (при этом для системы хозяйственно-питьевого водопро­ вода предусматривают очистку воды).

Строительство раздельных систем обходится дорого, и они сложнее в эксплуатации, поэтому следует стремиться к использо­ ванию источников водоснабжения, обеспечивающих необходи­ мое количество воды без очистки или только при наличии дезин­ фекции.

На площадках компрессорных станций магистральных газо­ проводов следует проектировать объединенный водопровод (как правило, высокого давления).

На головных перекачивающих станциях магистральных неф­ тепроводов противопожарные водопроводы устраивают отдель­ ными.

На площадках групповых пунктов очистки, осушки и замера газа производственные и хозяйственно-питьевой водопроводы не предусматривают. Противопожарное водоснабжение допускается из водоемов или резервуаров.

Производственные системы водоснабжения могут быть прямоточные, с повторным использованием воды и оборотные. В прямоточных системах использованную воду сбрасывают не­ посредственно в естественные водотоки и водоемы. Если исполь­ зованную один раз в цикле производства воду можно направлять на другой вид ее использования, то организуют систему водоснаб­ жения с повторным использованием воды. Примером оборотного водоснабжения, позволяющего экономить воду и уменьшить за­ грязнение окружающей среды, являются системы охлаждения КС, НПС нефтепроводов и нефтепродуктопроводов, в которых воду, поступающую от нагретых узлов, охлаждают в специальных устройствах и вновь направляют на охлаждение агрегатов.

На НПС и КС магистральных газонефтепроводов, почти все­ гда находящихся вдали от городов и промышленных центров, до­ вольно часто приходится проектировать систему водоснабжения для промышленного объекта и жилого поселка, расположенного рядом с ним.

Для подачи воды из наружной сети водопровода до точек раз­ бора воды в производственных, вспомогательных, административнохозяйственных и жилых зданиях служит внутренний водопровод.

В данном учебнике преобладающее внимание уделено наруж­ ным сетям и сооружениям.

349

Вобщем случае система водоснабжения включает в себя раз­ личные по назначению объекты (рис. 5.1):

водоприемные сооружения 1; насосные станции первого и второго подъема 2, 5; очистные сооружения 3; резервуары 4\ водонапорные башни 7; водоводы 6\ водопроводные сети 8.

Вряде систем водоснабжения некоторые сооружения могут отсутствовать в зависимости от местных условий.

Водоприемное сооружение (или водозабор) 1 предназначено для забора воды из наземного или подземного источника природ­ ной воды. Насосная станция 1-го подъема 2, которая может быть совмещена с водозабором, служит для перекачки воды от водоза­ бора до очистных сооружений 3 природной воды и далее в резер­ вуар 4 чистой воды. Насосная станция 2-го подъема 5 забирает воду из резервуара и перекачивает ее по водоводу 6 в водопровод­ ную распределительную сеть 8. Водонапорная башня 7 является одним из видов напорно-регулирующих устройств, позволяющих компенсировать суточную неравномерность потребления воды.

Напорно-регулирующее устройство имеет резервуар, в кото­ рый воду запасают в те часы суток, когда водопотребление мень­ ше, чем расход воды, подаваемой в систему водяным насосом. На­ оборот, когда водопотребление превышает подачу водяного насо­ са, то в эти периоды времени производят подпитку распредели­ тельной сети из резервуара. Обеспечение требуемого напора, под которым воду будут подавать потребителям, осуществляют либо за

350