Нефть - главное богатство
России

Насосные станции


Насосные станции по своему устройству и характеру работы делятся на стационарные и передвижные.

К стационарным насосным станциям относятся насосные станции нефтепромыслов и нефтебаз. Стационарные насосные станции бывают наземными и заглубленными. Наземные насосные станции, имеющие небольшое заглубление в грунт, размещаются в зданиях обычного типа. Подземные насосные станции при высоком стоянии уровня грунтовых вод выполняются из железобетона, защищенного с внешней стороны гидроизоляцией в целях водонепроницаемости. Величина заглубления насосных станций при проектировании тщательно обосновывается, так как заглубление резко увеличивает стоимость сооружения. Стационарные насосные станции рекомендуется размещать на нефтебазах в наиболее низких точках системы трубопроводов для обеспечения необходимой высоты всасывания насосов.

Насосная станция (трехпролетная) для перекачки нефти производительностью 45460 л3/ч: I - отделение для обслуживания железнодорожных фронтов слива; II—моторное отделение; III—отделение основных насосов. 1 -центробежный насос 20Д-6а производительностью 1750 м3/ч; 2 - электродвигатель А-1 3-46-6; 3 - центробежный насос производительностью 1620 м3/ч;  4 - поршневой насос производительностью 85 м3/ч; б-вакуум-насос производительностью 3,6 м3/ч; 6- задвижка электроприводная; 7 – монорельс с  талью.

 

Заглубленная насосная станция для перекачки нефти и светлых нефтепродуктов производительностью 10000 м3/час с однорядным расположением насосов и установкой электродвигателей в моторном отделении.  1- насос центробежный типа 14НДсН производительностью 1620 м3/ч; 2 - электродвигатель открытого типа мощностью 500 кВт; 3 - насос поршневой типа Л-85 производительностью 85 м3/ч для зачистки трубопроводов; 4 - электродвигатель мощностью 82 кВт во взрывобезопасном исполнении; 5 - задвижка с электроприводом; 6 - клапан обратный; 7 - сальниковое устройство диаметром 90 мм для пропуска соединительного вала через стену.

Насосные станции должны иметь приточно-вытяжную вентиляцию с кратностью воздухообмена до 10-15, а при операциях с сернистыми продуктами до 20-25.

Открытые насосные станции

В отдельных случаях осуществляется строительство открытых насосных станций, оборудование которых размещается на открытой площадке и только пульт управления находится в помещении. Электродвигатели применяются закрытого типа, защищенные от дождя и снега.

Трубопроводы насосной станции проложены в земле, за исключением небольших участков и задвижек.

Преимуществами открытых станций являются большая безопасность в отношении взрыва и отравления, а также экономия на капитальных затратах и эксплуатационных расходах.

Насосные станции на причалах

К числу стационарных относятся также насосные станции, сооружаемые на причалах, как показано ниже. При небольшом колебании уровня воды у причала (до 2-3 м) насосные станции располагают на поверхности причала. При колебаниях уровня воды более 3 м, доходящих иногда в реках до 12-16 м, насосные станции размещаются в причале (выполняемом в виде пустотелого массива) ниже наивысшего горизонта воды в реке на 10-12 м.

Насосная станция для темных нефтепродуктов на причале.1 - приводной поршневой насос производительностью 63 м3/ч; 2 и 3 - электродвигатели; 4 - приводной поршневой насос ГН-1 производительностью 300 м3/ч; 5 - приемные патрубки; 6 - приемный коллектор; 7 - нагнетательный трубопровод; 8 - мост для сообщения с берегом.

Передвижные насосные станции

К передвижным насосным станциям относятся плавучие и установленные на автомашинах и прицепах.

Плавучие насосные станции представляют собой судно, баржу или понтон, на которых смонтирована насосная установка из одного или нескольких насосов. Такие насосные станции получили широкое распространение для приема нефтепродуктов из нефтеналивных судов при значительных колебаниях уровня воды в реках, где стационарные насосные станции не обеспечивают выкачку из-за ограниченной высоты всасывания насосов.

Плавучая насосная станция устанавливается между нефтеналивным судном и берегом и соединяется рукавами с грузовой системой судна и береговыми трубопроводами для перекачки нефтепродукта в резервуары нефтебазы.

Речные плавучие насосные станции часто бывают оборудованы котельными установками для подачи пара поршневым насосам и для разогрева вязких нефтепродуктов в нефтеналивных баржах.

Передвижные насосные установки на автомашинах и прицепах получили широкое распространение на временных складах, на аэродромах, для ликвидации аварий на трубопроводах и т. п.

Оборудование насосных станций

Состоит из нефтемеханического, энергетического, грузоподъемного и санитарно-технического.

К нефтемеханическому оборудованию относятся насосы, подразделяющиеся на главные, зачистные и вспомогательные, служащие для пуска главных насосов (вакуум-насосы) и для обслуживания энергетического оборудования (топливные и масляные насосы), а также контрольно-измерительная аппаратура (счетчики, манометры, вакуумметры, термометры), арматура (задвижки, вентили, фильтры, клапаны-регуляторы и др.) и трубопроводы.

В состав энергетического оборудования входят двигатели для привода в действие насосов, пусковая аппаратура двигателей, генераторы для освещения насосных станций в случаях, где это необходимо, и генераторы или выпрямители, обслуживающие автоматическое управление насосной станцией.

К грузоподъемному оборудованию относятся мостовые подъемные краны, монорельсы с тельферами, подъемные блоки и др., используемые для обслуживания агрегатов во время ремонта.

Санитарно-техническое оборудование состоит из отопительных и вентиляционных установок.

Двигатели для насосных станций могут применяться паровые, внутреннего сгорания и электрические. В качестве паровых двигателей применяются паровые машины, соединенные непосредственно с поршневыми насосами (прямодействующие насосы) и паровые турбины для привода центробежных насосов. Привод от паровой турбины представляет большие удобства, так как дает возможность регулировать число оборотов в широких пределах.

Двигатели внутреннего сгорания применяются для привода поршневых и центробежных насосов на нефтебазах, не имеющих в достаточном объеме парового хозяйства и электроэнергии. При соединении с быстроходными насосами они требуют установки редуктора для изменения передаточного числа привода.

насосных станциях для перекачки нефти и нефтепродуктов с температурой вспышки паров 45° С и ниже двигатели внутреннего сгорания устанавливаются в отдельном помещении. Вал, соединяющий двигатель с насосом, пропускается через специальный сальник, заделанный в стену, разделяющую машинное и насосное отделения.

Электродвигатели малой и средней мощности применяются главным образом асинхронные, с короткозамкнутым ротором и с контактными кольцами. Пуск их отличается простотой; он может производиться на расстоянии при помощи кнопок, магнитных и других пускателей.

Синхронные электродвигатели находят применение в насосных станциях большой мощности, так как они работают устойчивее асинхронных и имеют лучший коэффициент мощности, не зависящий от номинального числа оборотов электродвигателя.

Электродвигатели не выдерживают длительной перегрузки, которая может возникать от различных причин; поэтому они должны обладать некоторым запасом мощности. При подборе электродвигателей коэффициент запаса мощности принимают:

При электродвигателях мощностью:

  • до 2 л. с, к = 2
  • 2-10 л. с., к =1,5 -г 1,2
  • более 10 л. с, к = 1,1 н-1,05

При авариях в насосных станциях, как, например, разрыве трубопроводов, прорыве сальников и т. п., концентрация паров углеводородов может резко повыситься и достигнуть взрывной. Поэтому электродвигатели и пусковая аппаратура (а также внутреннее освещение) устанавливаются взрывобезопасные.

При выборе электродвигателей для привода насосов необходимо учитывать, что в зависимости от категории взрывчатой смеси и группы ее воспламенения взрывозащищенные (взрывобезопасные) электродвигатели изготовляются трех исполнений: В1А, В2Б, ВЗГ. Классификация взрывчатых смесей приведена в таблице.

Распределение взрывоопасных смесей по категориям и группам

Категория смеси

Группа по воспламенению смеси

А

Б

Г

Д

1

Метан, аммиак

Изопрен, бутиловый спирт

Уайт-спирит

-

2

Бензин, бутан, доменный газ, этан, спирт, толуол, ксилол, бензол

Пентан, бутан, гексан, пропилен

Ацетальдегид, гексан

-

3

Этилен, светильный газ, коксовый газ (содержащий 40% метана и 60% водорода)

Окиси этилена и пропилена

Эфир

-

4

Водяной газ, водород

Ацетилен

Сероводород

Сероуглерод

Для нефтяной промышленности взрывозащищенные электродвигатели, способные работать в среде паров углеводородов, изготовляются в исполнении В2Б. Это значит: В - взрывозащищенный; 2 - категория смеси; Б - группа по воспламенению смеси.

Расположение насосных агрегатов в здании насосной станции определяется их количеством. При небольшом количестве насосов агрегаты размещаются обычно в один ряд, вдоль одной из стен, и при большом их числе в два ряда. При этом оставляется между рядами проход шириной в два метра. Проходы между стенами и агрегатами и между самими агрегатами должны быть не менее 1 м.

Расположение насосных агрегатов в один ряд с установкой электродвигателей за стеной, в моторном отделении, показано на изображении ниже.

Насосная станция с однорядным расположением агрегатов.

Расположение трубопроводов и арматуры в насосных станциях должно быть удобным для осмотра и обслуживания; трубопроводы прокладываются в каналах в полу насосной, перекрываемых сверху съемными крышками из стали, покрытой резиновыми ковриками.

Технологические схемы трубопроводов насосных станций должны обеспечивать:

  1. проведение операций по перекачке нефти и нефтепродуктов в заданных направлениях и с заданной производительностью;
  2. одновременную работу нужного количества насосов и их взаимозаменяемость;
  3. возможность выключения любого насоса на случай ремонта без перерыва работы насосной станции;
  4. удобство и быстроту управления задвижками;
  5. необходимую специализацию трубопроводов и насосов по сортам или группам перекачиваемых нефтепродуктов.

Насосные станции, как правило, производят следующие операции с нефтепродуктами:

  1. слив (налив) вагонов-цистерн;
  2. налив в нефтеналивные суда;
  3. перекачку в резервуары;
  4. перекачку из резервуара в резервуар;
  5. зачистку железнодорожных цистерн, коллекторов и трубопроводов нефтебазы;
  6. откачку подтоварной воды из резервуаров.

Управление задвижками производится в насосной станции только при условии не более пяти установленных насосов. При большем количестве насосов узлы задвижек выносят из насосных станций, в специальные помещения, называемые узлами управления, как показано на изображении.

Помещение управления задвижками: внизу - план; вверху - разрез. 1- задвижка с электроприводом; 2 - коллекторы; 3 -кран-балка; 4 -трубопровод для зачистки остатков; 5 -линзовый конденсатор; 6 - вентиляционная камера; 7 - помещение для приборов контроля и автоматики.

 Коммуникации трубопроводов в узлах управления строятся по коллекторному принципу. Сущность его заключается в том, что вдоль здания укладываются основные трубопроводы-коллекторы, число которых должно соответствовать количеству одновременно проводимых операций, с учетом специализации нефтепродуктов по сортам, а к коллекторам присоединяются всасывающие и нагнетательные линии насосов, идущие из насосной станции. Количество присоединений к коллекторам определяется задачами, выполняемыми насосной станцией.

Иногда при насосной станции сооружаются два узла управления, по одному с каждой стороны, в зависимости от расположения насосной станции по отношению к обслуживаемым ею объектам.

В качестве примера далее приведена технологическая схема насосной станции для перекачки светлых нефтепродуктов.

Схема трубопроводов насосной станции для перекачки светлых нефтепродуктов. 1 - насосная станция; 2 - насосы основные центробежные; 3 - насосы поршневые раздаточного блока; 4 -насосы поршневые вспомогательные; 5 -помещение управления задвижками; 6 -задвижки; 7 - поплавковые воздушные камеры; 8 - обратные клапаны; 9 - вакуум-насосы.

Насосная станция предназначена для проведения операций со светлыми нефтепродуктами по сливу и наливу железнодорожных маршрутов, наливу нефтеналивных судов и внутрискладских перекачек.

В насосной установлено 6 центробежных насосов производительностью по 800 м3/ч каждый, 4 поршневых насоса производительностью по 50 м3/ч, 4 центробежных насоса производительностью по 40 м3/ч и 2 вакуум-насоса.

Показанная технологическая схема типична для центрального размещения насосной станции. По этой схеме все насосы и запорная арматура сосредоточены в одном пункте (насосная станция и помещение управления задвижками), откуда и производится управление всеми операциями по перекачке нефтепродуктов.

В насосной станции размещены основные задвижки у насосов, а задвижки, необходимые для управления перекачками, вынесены в помещение управления задвижками, куда сведены все трубопроводы нефтебазы.

Основные грузовые насосы и трубопроводы разделены на две специализированные группы, закрепленные за перекачкой трех сортов нефтепродуктов каждая. Два насоса в каждой группе производят перекачки 

основных сортов, а третий насос, являясь резервным к первым двум, одновременно может служить для перекачек других сортов. Схема позволяет также вести перекачку одновременно трех сортов в группе (тремя насосами).

В помещении управления задвижками вдоль здания прокладываются 12 коллекторов диаметром 400 мм по 6 с каждой стороны здания, подходящих от заглубленных резервуарных парков. Здесь же прокладываются 6 коллекторов диаметром 500 мм по 3 с каждой стороны здания, выходящих в сторону причала.

Коллекторы в помещении управления задвижками специализируются по сортам, поэтому опасность смешения нефтепродуктов различных групп исключается.

Кроме дистанционного управления, задвижки имеют дублирующее ручное, посредством механических редукторов с выводами управления на площадку. Задвижки на зачистных трубах оборудуются ручными приводами, выведенными также на площадку.

Фундаменты под насосы и двигатели

Должны обеспечивать устойчивое положение агрегатов, не допуская чрезмерных вибраций, приводящих к разрушению самих машин, а в случае резонанса колебаний - и зданий насосных станций. Устойчивость машин достигается соответствующим весом фундамента и его размерами.

Расчет фундаментов под поршневые насосы производится по условиям статического равновесия, т. е. по достаточности веса фундамента и его размеров против опрокидывания, передвижки и отрыва.

Кроме соблюдения статического равновесия фундамента, необходимо производить проверку его динамической устойчивости, сводящейся к определению частоты собственных колебаний и сопоставлению их с частотой вынужденных колебаний.

При расчетах коэффициент упругого сжатия грунта принимают:

  • для песка плотного крупного с = 6 кГ/см3;
  • для песка среднего и мелкого с = 3 кГ/см3;
  • для глины слабо влажной с = 2,5 кГ/см3.

Во избежание резонанса число собственных колебаний фундамента должно отличаться от числа оборотов насоса n от двойного, числа оборотов 2n на ± 20%.

Фундаменты под центробежные насосы рассчитываются только по величине колебаний.