С каждым годом к насосам нефтехимических производств предъявляются все более высокие требования по безопасности и надежности. Однако на многих предприятиях отрасли еще находится большое количество насосов консольного типа, ресурс которых давно выработан, которые неоднократно подвергалось ремонту подшипниковых узлов, но вместе с этим имеют еще работоспособную проточную часть. В этой ситуации НПЦ «АНОД» предлагает модернизировать данные насосы, дать им фактически «вторую жизнь» при относительно невысоких материальных затратах.
Рис.1. Схема нефтяного консольного насоса НК
Модернизации могут быть подвержены практически любые консольные нефтяные насосы (рисунок 1), поскольку от исходного насоса остаются лишь спиральный отвод, который демонтировать с рамы и отсоединять от технологических трубопроводов вовсе не обязательно, крышка насоса и рабочее колесо.
В зависимости от условий эксплуатации, химического состава и свойств перекачиваемой жидкости НПЦ «АНОД» разработал несколько конструктивных схем модернизации насосов. В основе всех схем лежит один принцип. Вместо подшипников качения, широко использующихся в насосостроении, применяются подшипники скольжения, долговечность и надежность которых значительно превосходит подшипники качения. Первая схема, изображенная на рисунке 2, наиболее простая – для насосов, перекачивающих чистые неагрессивные нефтепродукты с температурой, не превышающей 120ºС, имеющие хорошие смазывающие свойства, такие как бензины, минеральные масла, дизельное топливо.
Рис. 2. Схема модернизированного консольного нефтяного насоса НК
Как видно из рисунка, опоры скольжения и упорный подшипник находятся в перекачиваемой среде. Приводной конец вала герметизируется двойным торцевым уплотнением или торцевым уплотнением тандем. В данном случае это серийные торцевые уплотнения НПЦ «АНОД» — уплотнения для нефтяных насосов УТД и УТТ соответственно.
Упорный подшипник, воспринимающий осевую нагрузку находится между значительно разнесенными опорными подшипниками. Расстояние между опорами (база вала) при такой схеме увеличивается практически вдвое по сравнению с традиционной конструкцией на подшипниках качения. Передний подшипник находится непосредственно около рабочего колеса, уменьшая консольный участок вала. Отношение длины консольного участка вала к величине базы при этом значительно уменьшается. Изгибающие усилия, действующие при работе насосе на вал снижаются.
В зависимости от конструкции насоса такая модернизация может потребовать доработки крышки насоса.
Рис. 3. Схема модернизации консольного нефтяного насоса НК
Вторая схема модернизации, изображенная на рисунке 3, применяется в тех случаях, когда перекачиваемая жидкость содержит большой объем механических частиц и нет возможности доработать крышку насоса.
Расположение опорных и упорных подшипников здесь такое же, главное отличие – компоновка торцевого уплотнения. Здесь не применяется классическое двойное торцевое уплотнение, имеющее две уплотнительные ступени, между которыми подается затворная жидкость под давлением, превышающим давление перекачиваемой жидкости. В нашем случае роль ступеней двойного торцевого уплотнения играют два одинарных торцевых уплотнения, герметизирующих подшипниковый блок с двух сторон. Подшипники размешены в камере образованной уплотнениями и корпусом, в которую и подается затворная жидкость. Такая схема обеспечивает стабильную работу подшипников скольжения на чистой среде.
Эта схема имеет и свой недостаток – увеличенную консоль (по сравнению с первой схемой), однако, она все же меньше, чем до модернизации.
Рис. 4. Схема модернизации консольного нефтяного насоса НК для высоких рабочих температур
Следующая схема (рисунок 4) применима к насосам, перекачивающим жидкости с температурой 200…450ºС. Отличие её от второй схемы лишь в том, что в сальниковую камеру насоса устанавливается теплообменник такой же конструкции, что и в двойных торцевых уплотнениях типа УТТХ и УТДХ. Данный теплообменник обладает достаточной эффективностью, чтобы снизить температуру в районе подшипникового блока до 70…80ºС. Такая температура уже приемлема для материала втулок подшипников, и резиновых колец.
Подшипники скольжения, разработанные в НПЦ «АНОД» имеют как традиционные, так и оригинальные элементы. Конструкция упорного подшипника позволяет ему воспринимать значительные усилия. Невращающаяся ступень упорного подшипника состоит из нескольких колодок опирающихся на металлическое основание. Колодки укладываются в сепаратор, обеспечивающий незначительное их свободное перемещение. Конструкция вспомогательной ступени, работающая лишь при пуске – остановке, значительно упрощенна. Вращающиеся элементы подшипника состоят из металлических дисков, установленных на ступице, которая крепится на валу насоса.
Опорный подшипник состоит из вращающейся и неподвижной втулки. Вращающаяся втулка закреплена на валу, а невращающаяся запрессована в корпусе подшипника. Корпус подшипника имеет кольцевой поясок для самоустановки.
Материалы, используемые в подшипниковом блоке, позволяют модернизировать насосы, перекачиваемые слабоагрессивные жидкости. Корпусные элементы подшипникового блока изготовлены из стали 20Х13, вращающиеся втулки подшипников и диски упорного подшипника из стали 95Х18. Ответные втулки опорных подшипников, вкладыши и накладки упорного подшипника изготовлены из композиционного графито — фторопластового материала.
Одним из пунктов модернизации насосов является создание вспомогательных систем. В первой схеме подшипники работают на перекачиваемой среде, в состав обслуживающей системы входят: фильтр и теплообменник. Конечно, можно значительно упростить систему и исключить эти элементы, но это возможно лишь в случае, когда перекачиваемая жидкость имеет температуру ниже 70ºС и содержание механических примесей меньше 1%.
Насосы, модернизированные по второй и третьей схеме, имеют обвязку двойного торцового уплотнения. Разница лишь в том, что затворная жидкость подается к каждому подшипнику отдельно, что позволяет обеспечить более эффективный отвод тепла от подшипниковых поверхностей и контроль их температурного состояния. В «горячих» асосах дополнительно установлена система охлаждения сальниковой камеры.
В заключение стоит отметить, что насосные агрегаты, оборудованные подшипниками скольжения, несомненно, имеют ряд преимуществ перед традиционными конструкциями. Это простота обслуживания, высокая надежность, повышенный ресурс. К тому же, такая модернизация – один из путей обновления парка насосного оборудования.
Установленный в ООО «Лукойл – Нижегороднефтеоргсинтез» модернизированный насос НК 65/35-70 на перекачке бензина имеет очень низкие значения виброскорости (в 3 раза меньше традиционных), низкий шум и температуру затворной жидкости на выходе из блока агрегата не более 40ºС, что позволяет долго и безупречно работать подшипниковым уздам и торцевым уплотнениям.
Обращаем внимание, что ООО НПЦ «АНОД» не только модернизирует старые насосы, но и выпускает новые консольные насосные агрегаты серии 5-АНГК с блоками подшипниковыми уплотнительными (БПУ), с проточными частями как отечественного, так и зарубежного производства.