книги / Нефтегазовое дело. Полный курс

шей и з-за плохой подачи м асла и загрязнения. П ри плохом качестве смазки подшипников скольж ения возникаю т большие силы трения м еж ­ ду поверхностями подш ипника и ш ейки вала. В результате контакта несмазанных поверхностей п оявляется «скрип» и скачкообразное дви ­ жение ш ейки вала. Упорные подш ипники воспринимаю т осевое давле­ ние ротора во врем я работы нагнетателя.

П овреж дения лабиринтны х уплотнений вы зы ваю т следую щ ие ф ак ­ торы: осевой сдвиг, сильная вибрация ротора, слабая запрессовка греб­ ней в пазы обоймы, скопления отложений.

Технологический реж им работы запорной арм атуры с указанием максимального рабочего давления, диапазона перепада давления, обя­ зательности местного и дистанционного управления устанавливается на основании проектной документации. Неработоспособность арм ату ­ ры определяется критер иям и отказов (потеря герметичности и др.) и предельных состояний (потеря плотности сварного ш ва и др.).

А рм атура считается работоспособной в случаях, когда:

• обеспечивается прочность и плотность м атериалов деталей и свар ­ ных швов, работаю щ их под давлением;

• обеспечивается герметичность сальниковы х уплотнений, ф ланце­ вы х соединений и затвора;

• обеспечивается плавное перем ещ ение всех подвиж ны х частей а р ­ м атуры без ры вков и заеданий, а такж е отклю чение электропри ­ вода при достиж ении затвором крайних положений.

При невыполнении любого из этих условий арм атура вы водится из эксплуатации.

При достиж ении назначенного срока служ бы зап орн ая арм атура подвергается переосвидетельствованию с целью определения ее тех ­ нического состояния и возмож ности продления сроков эксплуатации.

Контроль работоспособности центробеж ны х нагнетателей осущ еств­ ляется при проведении диагностического контроля (оперативного, пла­ нового и непланового) по парам етрическим и виброакустическим кр и ­ териям.

К о н тр о л ь насосов по ви б роакусти ч ески м п а р а м е т р а м . После мон­ таж а нового насоса или проведения его ремонта, после зам ены м уф ты или установки рабочего колеса другого типоразм ера проводятся изм е­ рения и ф иксирую тся базовые значения вибрации, тем пературы и шума. Агрегат допускается к эксплуатации при интенсивности вибрации на подшипниковых узлах не более 4,5 м м /с, на головках ф ундам ентны х блоков (лапах корпуса) — не более 1,0 м м /с. В противном случае насос считается неисправным.

Невозможно обеспечить идеальную центровку валов агрегата — все­ гда остается какое-то смещение. М уф ты подвижного соединения валов обеспечивают нормальную работу при расцентровке до 0,3 мм. Вихре­ вые гидродинамические процессы в проточной части насоса даю т сплош­ ной спектр вибрации в пределах 800— 1000 Гц. Кавитационные процессы даю т сплошной спектр вибрации на частотах от 20 до 25 000 Гц.

Подшипники качения такж е представляют собой сложную колебатель­ ную систему и з-за волнистости дорож ек и отклонения тел качения от кру­ говой формы. Частоты возбуждаемы х ими колебаний — 500— 3000 Гц.

Н еравном ерность воздуш ны х зазоров м еж ду полю сами ротора и статора электродви гателя создает несбалансированны е радиальные электром агнитны е силы.

Необходимо устанавливать причины вибрации и устранять их. Для этих целей используется виброаппаратура с возможностью измерения спектральны х составляю щ их вибрации и ш умомеры . Контроль вибра­ ции позволяет своевременно обнаруж ить д еф екты составны х частей оборудования и предотвратить аварийны е отказы .

Все агрегаты оснащ аю тся контрольно-сигнальной виброаппарату­ рой с автоматической предупредительной сигнализацией и автомати­ ческим отклю чением при предельны х зн ачен и ях вибрации. Датчики вертикальной вибрации обязательно устанавливаю тся на каждой под­ ш ипниковой опоре и элем ентах крепления насосов к фундаменту.

В качестве изм еряем ого и нормируемого парам етра вибрации уста­ н авли вается среднее квадратичн ое зн ачен ие (СКЗ) виброскорости в рабочей полосе частот 10— 1000 Гц.

При определении ш умовых характеристик изм еряется уровень зву­ кового давления (дБ) в октавны х полосах частот (от 31,5 до 8000 Гц)в контрольны х точках.

По р езультатам изм ерения вибрации в контролируемой точке стро­ ится граф ик (тренд) изм енения С К З виброскорости в зависимости от наработки. Л иния тренда, построенная после достиж ения уровня виб­ рации 6,0 м м /с, позволяет прогнозировать определить врем я наступ­ ления предельно допустимого значения вибрации.

Норма вибрации насосов:

•при среднем квадратичном значении виброскорости до 4,5 мм/с вибросостояние насоса норм альное, и он м ож ет длительно эксп­ луатироваться;

•при 4,5— 11.2 м м /с состояние насоса удовлетворительное, но необ­ ходимо улучш ение;

•свы ш е 11,2 м м /с эксп луатац ия насоса недопустима.

По р езультатам диагностического контроля (ДК) приним ается ре* ш ение о выводе насосов в ремонт или его дальнейш ей эксплуатации.

О перативны й ДК агрегатов о су щ ествл яется оператором каж д ы е 2 часа визуально по показаниям КИА: вибрация, тем пература, давле­ ние, подача, утечки, сила тока и т. д.

Плановый ДК м агистральны х насосов осущ ествляется без их оста­ новки через каж ды е 2000 ч наработки: оп ределяется значение виброс­ корости на всех подш ипниковых опорах и на лапах корпуса насоса; оп­ ределяю тся КПД и напор.

Неплановый ДК осущ ествляется при резком изм енении парам етри ­ ческих характери стик агрегата: при интенсивности вибрации подш ип­ никовых опор более 6 м м /с, а на лапах корпуса — более 1,8 м м /с; при изменении уровня ш ум а на 6 дБ относительно базового значения; при изменении тем пературы подш ипников на 10 "С.

Основные причины повыш енной вибрации насосных агрегатов обус­ ловлены механическими, гидравлическим и и электромагнитны ми я в ­ лениями: дисбаланс вращ аю щ ихся элементов; ослабление посадки д е ­ талей ротора; несоосность валов; повреж дение подш ипников качения; биение в подш ипниках скольж ения; неравномерны й зазор «ротор— ста­ тор» электродвигателя; гидравлический небаланс рабочего колеса; ка­ витационные явления в насосе; неисправность зубчатой муфты .

Несовпадение осей валов порож дает вибрации не только в радиаль­ ном, но и в аксиальном направлении. М агнитные силы в электродвига­ телях характери зую тся вибрацией на частоте питаю щ ей сети.

В ибрации гидродинам ического происхож ден ия возникаю т, когда рабочее колесо изготовлено неточно — лопасти различаю тся по шагу, толщ ине и углам установки. П ри этом не уравновеш иваю тся силы, д ей ­ ствую щ ие на отдельны е лопасти рабочего колеса.

К о н т р о л ь насосов по п а р а м е тр и ч е ск и м к р и т е р и я м . П осле монта­ жа и пуска в эксплуатацию насосного агрегата необходимо определить рабочие парам етры и сравнить их с паспортными данными. При откло­ нении напора в сторону ум еньш ения на 4 %, а КПД на 3 % необходимо провести обследование агрегата, арм атуры и вспомогательных систем.

Насос мож ет развивать меньш ий напор, меньшую мощность и мень­ ший КПД за счет многих причин: увеличенной ш ероховатости проточ­ ной части корпуса; грубой поверхности м еж лопаточны х каналов рабоче­ го колеса; деф ектов подш ипниковых узлов; прогиба вала; недостаточно­ го подпора на входе в насос; кавитации; деф ектов подш ипниковых узлов; больших утечек через уплотнения рабочего колеса, вала и торцевые уп­ лотнения; уменьшенного или увеличенного диаметра рабочего колеса.

Основным критерием удовлетворительной работы торцевы х уплот­ нений явл яется величина утечек, зам еряем ая объемным способом — нормальное значение утечек через уплотнения 0,3 л /ч .

В обоих торцевы х уплотнениях и зм еряется тем пература на задней стенке невращ аю щ егося контактного кольца. При достиж ении темпе­ ратурой предельного значения вы дается сигнал на остановку агрегата. Если на одном уплотнении тем пература постоянна во времени, а во вто­ ром растет, значит, здесь ухудш илась см азка и появилось сухое тре­ ние. Если тем пература повы ш ается на обоих уплотнениях, то нерабо­ тоспособна система охлаж дения в целом.

Н аиболее распространенной причиной ухудш ения характеристик насосов в процессе эксплуатации явл яется износ деталей щ елевого уп­ лотнения рабочего колеса. П ри сниж ении по этой причине напора насо­ са горизонтального исполнения от базовы х значений на 5 % и выше аг­ регат необходимо вы водить в ремонт. Д ля вертикальны х подпорных насосов эта циф ра немного вы ш е — 7 %.

Допустимое значение сниж ения КПД насосов типа НМ — от 2 до 4 %. Насос вы водится в ремонт, когда перерасход электроэнергии и з-за сни­ ж ен и я КПД вы ш е стоимости ремонта.

Д иагностирование состояния НА по парам етрическим критериям допускается проводить с применением образцовы х средств измерений давления, подачи, мощности, частоты вращ ения ротора насоса, плот­ ности вязкости перекачиваем ой нефти.

Д авление и зм еряется ш татны м и преобразователям и давления или образцовыми манометрами. Подача определяется по узлу учета, по из­ менению объема неф ти в р езервуаре или переносны ми ультразвуко­ выми расходомерами. П отребляем ая мощность и зм еряется штатными преобразователям и мощности или по счетчику потребляемой электро­ энергии.

З ам ер п арам етров проводится при устан ови вш ем ся реж им е пе­ р екач ки при бескавитационном реж и м е работы . В ли ян ие вязкости неф ти на напорную х ар ак тер и сти к у необходимо у ч и ты вать при вяз­ кости более 10“4 м2/с д л я НМ с подачей до 2500 м*/ч\ при вязкости более 2 ■ИГ4 м2/с — для остальны х насосов.

О ценку текущ их парам етров необходимо производить по среднему значению трех замеров.

Р езу л ьтаты деф ектоскопии и диагностирования ф иксирую тся ак­ тами.

М ехано-гехнологическое оборудование перекачиваю щ их станций подлеж ит освидетельствованию на предм ет определения возможности

его дальнейш ей эксплуатации . Срок служ бы оборудования, после ко­ торого оно подлеж ит освидетельствованию : н еф тян ы е насосы ч ерез 30 лет; ф ильтры -грязеулови тели — 25 лет; стаканы подпорных насо­ сов — 25 лет и т. д.

При вы явлении недопустимы х деф ектов оборудование должно быть выведено из эксплуатации или восстановлено. О борудование, не под­ леж ащ ее восстановлению , долж но быть списано.

15.3. ТЕХНИЧЕСКОЕ О БС Л У Ж И В А Н И Е

ИРЕМ ОНТ Ц Е Н ТРО БЕЖ Н Ы Х НАГНЕТАТЕЛЕЙ

Эксплуатация и обслуж ивание агрегатов и оборудования —

это совокупность м ероприятий по их поддерж анию в работоспособном состоянии.

Система техобслуж ивания и ремонта (ТОР) по техническому состо­ янию основы вается на проведении проф илактических, восстановитель­ ных и диагностических работ через определенны е интервалы времени (наработки).

Возможны е причины изменений характеристик насоса:

• работа насоса в реж им е кавитации — от этого сниж ается напор и КПД, а мощность остается преж ней;

•частота вращ ения ниж е номинальной — сниж ается напор и мощ ­ ность. КПД преж ний;

•чрезм ерны е перетоки через уплотнения; пропускает обратный кла­

пан — напор и КПД ниже, мощ ность — вы ш е паспортных данных. Насосные агрегаты необходимо вы водить в ремонт при сниж ении

напора от норматива на 5— 7 %t а КПД на 2— 4 %.

ТО Р вспомогательных систем производится в случаях, когда:

•упало давление в масляной линии (ниже 1,2 атм.) — неправильно отрегулирован перепускной клапан или засорились маслофильтры;

•повы силась тем пература на входе в подш ипники (более 55 °С) — неисправность в агрегатах охлаж дения или недостаточное поступ­ ление масла к подш ипникам;

•прои зош ел п ерегрев обмоток статора эл ек тр о д ви гател я — н е ­ исправен водяной насос или засори ли сь трубки в систем е о х л аж ­ дения;

•наблю дается повы ш енная вибрация и шум вентиляционны х уста­ новок — дисбаланс ротора агрегата, ослабление крепления болтов ф ундам ента.

Техническое обслуж ивание (ухо^ и мелкий ремонт) осущ ествляет­ ся в проф илактических целях. Техническое обслуж ивание (ТО) осуще­ ствляется в плановом порядке и вклю чает в себя: наблю дение за состо­ янием агрегатов, арм атуры и трубопроводов; систем смазки, охлажде­ ния и уплотнений; надзор за контрольно-изм ерительны м и приборами (КИП) и системами автоматики; п одтяж ку болтовых соединений.

Система планово-предупредительного ремонта (ППР) — это сово­ купность м ероприятий по надзору, обслуж иванию и ремонту агрегатов по составленному плану. П лановы е виды работ д елятся на текущий, средний и капитальны й ремонты.

Т екущ ий ремонт — это устранение м елких деф ектов и регулирова­ ние узлов и механизмов. Средний ремонт — это разборка насоса, капи­ тальны й ремонт отдельны х узлов, зам ена изнош енны х деталей.

К апитальны й ремонт — полная Разборка агрегата, зам ена всех из­ носивш ихся деталей . В резу л ьтате Работоспособность маш ины должна быть полностью восстановлена.

ТО центробеж ны х нагнетателей «осуществляется эксплуатационно­ ремонтным персоналом перекачиваю щ ей станции. П ри техническом обслуж ивании насосов проводятся Проверки состояния фланцевы х и резьбовы х соединений; затяж к и ф ундам ентны х болтов; уровня масла в маслобаках; герметичности маслопроводов и торцевы х уплотнений; за­ мена см азки; за тя ж к и болтовы х соед Инений м уф ты ; герметичности уплотнений в разделительной стенку насосной и запорной арматуры.

П ри т е к у щ е м р е м о н т е проводятся все операции ТО, проверка со­ стояния подш ипников, торцевы х уплотнений, зубчатой и пластинчатой муфт, изм ерение зазоров во вклады щ ах подш ипников, разборка и де­ ф ек т а ц и я то р ц ев ы х уп лотн ен и й , П роверка герм ети чн ости стыков кры ш ки с корпусом горизонтальны х и стаканом вертикальны х насосов, проверка центровки и изм ерение парам етров агрегата под нагрузкой.

Я ри среднем р е м о н т е проводятся все операции текущ его ремонта, а такж е разборка насоса, очистка, прю мывка и осмотр узлов и деталей; проверка состояния и стопорения втулоквала? радиально-упорны х под­ ш ипников, контроль разм еров поса^ОЧНЬ1Х и резьбовы х поверхностей вала, лопаток и дисков рабочего колеса, деф ектоскопия вала, измере­ ние зазоров в щ елевы х уплотнениях рабочего колеса (рис. 15.2). В сред­ нем щ елевы е зазоры имею т р а зм е р у от 0,10 до 0,40 мм.

В случае необходимости за м е н я е тс я уплотнительны е кольца и вос­ станавливаю тся разм еры элементов щелевого уплотнения. В зависимо­ сти от технического состояния провцдИТСЯ зам ена подш ипников, заме­

на или ремонт ротора. У станавливаемы й ротор долж ен быть динами­ чески отбалансирован.

Рис. 15.2. Контролируемые зазоры в щелевых уплотнениях роторов насосов

Все резиновы е кольца зам еняю тся на новые. Зам еняю тся проклад­ ки м еж ду кры ш кой и корпусом насоса. П роводится сборка насоса, цен­ тровка и опробование под нагрузкой. П роверяется избыточное давле­ ние в воздуш ной кам ере промеж уточного вала (не менее 20 мм водяного столба).

П ри к а п и т а л ь н о м р е м о н т е осущ ествляю тся все операции средне­ го ремонта, а так ж е дем онтаж насосов. П роверяется состояние корпуса и патрубков, в стальны х д етал ях обнаруж енны е деф екты устраняю тся сваркой. Чугунные детали с трещ инам и зам еняю тся на новые детали. После м онтаж а и центровки агрегата проводится его опробование под нагрузкой в течение 72 часов при работе на нефтепроводе.

При капитальном ремонте агрегат полностью разбираю т. Корпус агрегата очищ аю т от загрязнений и рж авчины и вы являю т наличие тр е ­ щин. Вы работка ш еек валов не долж на превы ш ать 0,025 мм, а осевой разбег вала долж ен бы ть в пределах 0,15— 0,35 мм. С помощью индика­ торов проводят проверку на биение в нескольких точках. В ы являю т наличие ф реттинг-коррозии . Сработанны е и вы крош енны е лабиринт­ ные уплотнения зам еняю т новыми.

Проверку зазоров в уплотнениях поверяю т свинцовой проволокой. После подъема кры ш ки зам еряю т свинцовые оттиски.

Сегодня считается наиболее эф ф ективной система ТО Р, опираю щ а­ яся на результаты контроля и оценки ф актического технического со­ стояния оборудования НПС. А грегат или его часть ремонтирую т по по­ требности. Эта система обеспечивает полное использование ресурса элементов (до отказа).

Ввиду вы соких требований к безотказности агрегатов НПС межре­ монтный ресурс долж ен назначаться таким , чтобы их узлы и детали отработали с вероятностью безотказной работы не м енее 95 %.

В недрение метода зам ены элем ентов по техническом у состоянию увеличивает средню ю наработку деталей и узлов до двух раз. Однако, данная стратегия требует использования методов и средств диагности­ рования, обладаю щ их большой информативностью . Д ля этого необхо­ димо непреры вно и зм ерять такие парам етры : вибрация, температура, напор, КПД, кавитационны й запас, сила тока и т. д. Система автомати­ зации, телем еханики и АСУ долж ны обеспечивать надеж ны й контроль и регистрацию парам етров перекачки и эксплуатационны х параметров оборудования.

15.4. О РГА Н И ЗА Ц И Я ЭКСПЛУАТАЦИИ О БО РУ ДО В А Н И Я ПЕРЕКА ЧИВАЮ Щ И Х СТАНЦИЙ

НПС, базы прием а и отгрузки неф ти, станции смешения, пункты подогрева неф ти долж ны приним аться в эксплуатацию после заверш ения всех строительно-м онтаж ны х и пуско-наладочны х работ.

Работоспособность оборудования, сооруж ений, систем и агрегатов НПС проверяется комплексны м опробованием.

До начала опробования все объекты МТ долж ны быть укомплекто­ ваны обученным персоналом, рабочие места обеспечены инструкция­ ми, технической и оперативной документацией, оснащ ены инструмен­ там и и средствам и индивидуальной защ иты .

Комплексной приемке долж ны предш ествовать опробование и ре­ гулировка всех вспомогательны х систем, защ ит, индивидуальное оп­ робование каж дого агрегата с оф ормлением соответствую щ их актов.

Комплексное опробование оборудования НПС считается проведен­ ным при условии отсутствия неисправностей и непрерывной работе под нагрузкой в течение 72 часов.

Средства автом атизации МН вы полняю т ф ункции контроля, защи­ ты и управления объектам и МН из операторной НПС и диспетчерских пунктов всех уровней. Система автом атики обеспечивает поддержание заданного реж им а перекачки углеводородов и его изм енение по коман­ де оператора. Она ж е реш ает задачи мониторинга технологических па­ раметров, а такж е парам етров состояния оборудования в реальном мас­ ш табе времени.

О бщ естан ц и он н ая з а щ и т а долж на отклю чать оборудование НПС по следую щ им парам етрам :

•минимальное давление на приеме НПС;

•максимальное давление в коллекторе НПС до узла регулирования и на вы ходе НПС после узла регулирования давления;

•минимальное давление в системе маслоснабж ения;

•достиж ение аварийного уровня неф ти в резервуаре — сборнике утечек;

•превы ш ение допустимого уровня загазованности и пож ар во взры ­ воопасных помещ ениях.

А гр егатн ая з а щ и т а долж на отклю чать м агистральны е насосы по следующим параметрам :

• минимальное давление масла и м аксим альная тем пература под­ ш ипников и корпуса насоса;

• повы ш енная утечка неф ти через уплотнения;

• м аксим альная вибрация.

Р яд защ итны х ф ункций вы полняется с помощью автоматики, напри­ мер, отклю чение работаю щ их насосны х агрегатов. В зависим ости от параметра защ и та долж на поочередно отклю чать все работаю щ ие аг­ регаты, начиная с первого по потоку нефти.

Д ля защ иты МН и насосов по давлению на приеме НПС и на выходе НПС прим еняю тся две защ иты : по аварийном у и по предельном у дав­ лению.

Защ ита по аварийны м давлениям одновременно отклю чает все р а ­ ботающ ие м агистральны е насосы. Защ ита по предельны м давлениям отклю чает только один агрегат.

С рабаты вание защ иты по давлению на приеме НПС долж но осущ е­ ствляться с вы держ кой времени до 15 с. Это необходимо д ля исклю че­ ния срабаты вания датчиков защ иты при прохож дении воздуш ны х про­ бок, запуске и отклю чении агрегатов на соседних станциях.

У правление перекачиваю щ им и станциями м ож ет осущ ествляться из операторной, местного и районного диспетчерского пункта.

У правление насосами м ож ет осущ ествляться в автоматическом р е ­ жиме по программе после получения команды «Пуск» или «Останов­ ка», а такж е в резервном , кнопочном и испы тательном реж им ах.

П уск м агистральны х насосов м ож ет осущ ествляться на открытую , закры тую и откры ваю щ ую ся задвиж ку.

Программа пуска «на открытую задвиж ку» является предпочтитель­ ной, так как обеспечивает наименьш ие динамические нагрузки в обвязке агрегата и наименьш ие хлопки обратны х клапанов.

Программа пуска «на закры тую задвиж ку» прим еняется, если элек­ трооборудование не м ож ет обеспечить пуск на откры тую задвижку.

Программа пуска «на откры ваю щ ую ся задвиж ку» применяется, ког­ да задвиж ки не могут быть откры ты при большом перепаде давления, создаваемом насосом.

При разм ещ ении насоса и привода в разн ы х пом ещ ениях кнопки

отклю чения устанавливаю т в каж дом и з них.

Систем а автом ати зац и и вспом огательны х сооруж ений включает автом атизацию систем водоснабж ения, канализации, теплоснабжения

идизельны х электростанций.

Систем ы вентиляции, служ ащ ие д л я создания подпора в помеще­ ниях, кам ерах или оборудовании, и системы приточной вентиляции для взры воопасны х помещ ений долж ны вклю чаться перед пуском насос­ ных агрегатов. П ри длительном сохранении предельной концентрации отклю чаю тся все работаю щ ие насосные агрегаты .

О ткачка утечек и з резервуаров-сборников магистральны х, подпор­ ных насосных и резервуарн ы х парков осущ ествляется автоматически.

На всех НПС предусм атривается автом атическое пожаротушение помещ ений со взры воопасны ми зонами. С истемы пож аротуш ения вы­ полняю т ф ункции автом атической пож арной сигнализации.

А втом атическая защ ита по пож ару обеспечивает отклю чение насос­

ных агрегатов, закры тие зад ви ж ек их подклю чения к нефтепроводу и к резервуарам , отклю чение систем вентиляции и вклю чение аварий­ ной сигнализации при срабаты вании газоанализаторов. Запуск систе­ мы пож аротуш ения осущ ествляется при срабаты вании двух датчиков пож арной сигнализации.

З ад ач и у п р авл ен и я, регу л и р о ван и я, и зм ер ен и я и сигнализации обычно реш аю тся на уровне операторной или местного диспетчерского пункта.

О бъекты управления: м агистральны е и подпорные насосные агре­ гаты; подготовка насосной; система пож аротуш ения; задвиж ки узла учета и резервуарного парка; авари й ная остановка насосной и др.

О бъекты регулирования: давление на приеме и вы ходе из насосной.

Объекты изм ерения: давление на входе в резервуарн ы й парк; на приеме и вы ходе насосной; парам етры качества нефти; уровень в ре­ зервуарах и др.

Объекты сигнализации: насосные агрегаты (включен, готов к запус­ ку, авария, в резерве); подготовка насосной (включено); задвиж ки (от­ кры то, закры то); скребок (принят, пущ ен); пож ар; загазованность; за­