Исследование насосов типа ЦНС

Содержание

1. Техническое задание…………………………………………..….2
2. Общие сведения о системе…………………………………….…3
3. Анализ аналогов…………………………………….………….....5
4. Патентный поиск……………………………………………….... 9
5. Выбор конкретного оборудования……………………………..12
6. Заключение…………………………………………………….…22
7. Список литературы……………………………………………....23
8. Приложение 1………………………………………………….…24
9. Приложение 2…………………………………………………….25
10. Приложение 3……………………………………………………25
11. Приложение 4……………………………………………………26
12. Приложение 5……………………………………………………26
13. Приложение 6……………………………………………………27
14. Приложение 7……………………………………………………27
15. Приложение 8……………………………………………………25

1. Техническое задание

Целью данного курсового  проектирование является рассмотрения основных параметров ЦНС, а также  подбор конкретного оборудования, имея начальные условия.

2. Общие сведения

Устройство БКНС

БКНС выполнена в виде отдельных блок-боксов транспортного габарита, монтируемых на месте эксплуатации в единое здание и функционально связанных между собой технологическими, электрическими линиями. Блоки имеют законченный внутренний электромонтаж приборов и оборудования. В качестве стеновых и кровельных ограждений блок-боксов использованы трехслойные металлические панели с утеплителем. Условно БКНС делится на машзал (насосные блоки) и энергозал (блоки энергообеспечения). Блоки насосные выполняют функцию повышения давления технологической воды до уровня, обеспечивающего нагнетание воды в скважины системы поддержания пластового давления (заводнения). Энергоблоки служат для автоматического управления работ насосных агрегатов, контроля параметров и сигнализации состояния технологического оборудования, защиты технологического оборудования при изменении параметров технологического процесса сверх допустимых пределов, автоматического отключения насосного агрегата и включения резервного. Применение устройств плавного пуска позволяет снизить значение пускового тока и устраняет значительные скачки напряжения в сети, характерные для прямого пуска мощных электроаппаратов, что повышает надежность работы системы электроснабжения, продлевает срок эксплуатации оборудования. [1]

Блочная кустовая насосная станция БКНС предназначена:

• Для поддержания пластового давления в продуктивных пластах нефтяных месторождений методом закачивания пресной, пластовой и сточной воды (полимеров) в пласт;
• Для перекачивания нефтепродуктов (после газовой сепарации);
• Для перекачивания жидкостей (загрязненной воды, нефтяных эмульсий и др.)

БКНС состоит из:

• Машинный зал – насосные блоки, блоки маслосистемы, блок коллекторов, блок дренажных насосов.
• Блок управления
• Энергозал
• Блок операторный
• Станция очистки воды
• Емкость подземная дренажная
• Емкость для отработанного масла
• Площадки обслуживания
• Межблочные кабельные связи
• Система автоматики

БКНС оборудована системой контроля и автоматизации работы технологического оборудования, предусматривающей:

• Работу станции без постоянного обслуживающего персонала
• Ручное местное управление насосами, вентиляторами, энергообогревателями, задвижками
• Автоматический контроль технологических параметров насосов, электродвигателей, системы смазки, водяного тракта
• Автоматическое срабатывание электрических защит и аварийной сигнализации

Система автоматики обеспечивает автоматический учет, контроль и передачу на диспетчерский пункт следующих  параметров:

• давление воды на входе и выходе каждого насоса;
• температуру воды;
• давление масла в маслосистеме каждого насоса;
• температуру масла;
• учет потребляемой электроэнергии;
• состояние задвижек на входе /откр.- закр./;
• состояние задвижек на выходе /откр.-закр./; 
• состояние всех электродвигателей /вкл. - выкл./; 
• состояние основных и резервных насосных агрегатов /вкл. -выкл./;
• положение входных дверей /откр.-закр./;
• температуру воздуха в помещении;
• сигнал перемещения допустимого уровня загазованности;
• вибрации насосного агрегата;
• осевой сдвиг ротора насоса;
• утечку воды через сальниковые уплотнители;
• расход воды;
• температуру подшипников насосного агрегата; 
• температуру гидропяты насоса; 
• уровень масел в насосах; 
• температуру обмоток электродвигателя.

Далее показана типовая технологическая схема БКНС (приложение 1)

Насос ЦНС

Назначение и конструкция:

В многоступенчатых насосах  поток перекачиваемой жидкости перемещается последовательно несколькими рабочими колесами, смонтированными на одном  валу, в одном корпусе. 
Корпус многоступенчатого секционного насоса состоит из отдельных секций, число которых равно числу рабочих колес минус один, так как одно колесо расположено в передней крышке. Секционная конструкция корпуса насоса позволяет увеличить или уменьшить напор, не изменяя подачи. Напор будет равен сумме напоров, создаваемых каждым рабочим колесом. 
Используются в гидросистемах для создания большого давления. Допускается изготовление с торцовым уплотнением.  [2]

Перекачиваемая  жидкость:

Насосы ЦНС предназначены  для перекачивания воды с водородным показателем pH 7-8,5, с масовой долей механических примесей не более 0,1% и размером твердых частиц не более 0,1мм и температурой от 1 до 45°С. Допускается изготовления насоса с торцовым уплотнением. (приложение 2)

Техническая характеристика: 
1. Подача, м3/ч 180; 
2. Напор, м 1185; 
3. Температура перекачиваемой жидкости, С°: 8°-40°; 
4. Число секции 4; 
5. Частота вращения, мин-1 3000.

3. Анализ аналогов

Рассмотрим на примере  сравнения насоса ЦНС и ЦНС  типа Д.

ЦНС

Основными конструктивными  блоками насоса являются корпус и ротор.  
К корпусу относятся крышки линий всасывания и нагнетания, направляющие аппараты, передний и задний кронштейны. Корпуса направляющих аппаратов, крышки всасывания и нагнетания стягиваются стяжными болтами.  
Направляющий аппарат, кольцо (с уплотняющими кольцами) и рабочее колесо образуют секцию насоса. Стыки корпусов направляющих аппаратов уплотняются резиновыми кольцами, выполненными из маслобензостойкой резины. Благодаря тому, что корпус насоса состоит из отдельных секций, имеется возможность, не меняя подачи, менять напор путем установки нужного числа рабочих колес и направляющих аппаратов с корпусами. При этом меняется только длина вала и стяжных шпилек.  
Опорные кронштейны насоса выполнены из чугуна, направляющий аппарат, кольцо и корпус направляющего аппарата, втулка сальника - из прессматериала АГ-4В, остальные детали - из хромоникелевой стали.  
Ротор насоса состоит из вала, на котором установлены рабочие колеса, кольцо, рубашка вала, дистанционная втулка, регулировочные кольца и диск разгрузки. Все детали на валу стягиваются гайкой ротора.  
Опорами ротора служат два радиальных сферических подшипника, установленные в переднем и заднем кронштейнах по скользящей посадке, позволяющей ротору перемещаться в осевом направлении на величину "разбега" ротора. Подшипниковые камеры уплотняются манжетами, установленными в крышках подшипников.   
Кронштейн с наружной стороны закрыт крышкой, в которой смонтировано устройство контроля смещения ротора.   
Места выхода вала из корпуса подшипников и камер уплотняются сальником.

ПРИНЦИП РАБОТЫ НАСОСА типа ЦНС

Работа насоса основана на взаимодействии лопаток вращающегося рабочегоколеса и перекачиваемой жидкости.  Вращаясь, рабочее колесо сообщает круговое движение жидкости, находящейся между лопатками. Вследствие возникающей центробежной силы жидкость от центра колеса перемещается к внешнему выходу, а освободившееся пространство вновь заполняется жидкостью, поступающей из всасывающей трубы под действием создаваемого разрежения.   
Выйдя из рабочего колеса первой секции, жидкость поступает в каналы направляющего аппарата и затем во второе рабочее колесо с давлением, созданным в первой секции, откуда - в третье рабочее колесо с увеличенным давлением, созданным во второй секции и т.д.   
Вышедшая из последнего рабочего колеса жидкость через направляющий аппарат поступает в крышку нагнетания и из нее в нагнетательный трубопровод.   
Во время работы насоса, вследствие давления воды на неравные по площади боковые поверхности рабочих колес, возникает осевое усилие, которое стремится сместить ротор насоса в сторону всасывания.   
Для уравновешивания осевого усилия в насосе предусмотрено разгрузочное устройство, состоящее из диска разгрузки, кольца и втулки разгрузки и дистанционной втулки.   
Жидкость из последней ступени проходит через кольцевой зазор между втулкой разгрузки и дистанционной втулкой и давит на диск рагрузки с усилием, равным сумме усилий, действующих на рабочие колеса, но направленным в сторону нагнетания. Ротор насоса оказывается уравновешенным, равенство усилий устанавливается автоматически.   
Выходящая из разгрузочной камеры жидкость охлаждает сальник со стороны нагнетания.   
Сальник со стороны всасывания омывается жидкостью, поступающей под давлением из всасывающего трубопровода. Жидкость, проходя по рубашке вала через сальниковую набивку, предупреждает засасывание воздуха в насос и одновременно охлаждает сальник. Большая часть жидкости проходит через зазор между рубашкой вала и втулкой гидрозатвора в полость всасывания, часть проходит между рубашкой вала и сальником со стороны всасывания, охлаждая его, остальная часть выходит наружу через штуцер.   
Затяжка сальника должна обеспечивать возможность просачивания перекачиваемой жидкости между валом и сальниковой набивкой наружу в количестве 5-15 л/ч. Меньшее количество свидетельствует об излишнем затягивании сальника, что увеличивает потери на трение и ускоряет износ рубашки вала и гайки ротора.   
Ротор насоса приводится во вращение электродвигателем, присоединенным к насосу через упругую втулочно-пальцевую муфту, состоящую из двух полумуфт (насоса и электродвигателя) и пальцев с резиновыми втулками.   
Направление вращения ротора насоса по часовой стрелке, если смотреть со стороны электродвигателя.   
Насос и электродвигатель устанавливаются на общей фундаментной плите так, чтобы между полумуфтами оставался зазор 10 мм при роторе насоса, сдвинутом до отказа в сторону всасывания.   
Монтаж электрооборудования осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.0-75.   
Перед эксплуатацией электродвигатель агрегата должен быть заземлен.

ЦНС типа Д

Особенности конструкции  и назначение:

Центробежные, горизонтальные, одноступенчатые  насосы типа Д, 1Д и 2Д имеют двусторонний полуспиральный подвод жидкости к рабочему колесу и спиральный отвод. 
Корпус насоса имеет разъем в горизонтальной плоскости. Расположение всасывающего и напорного патрубка в нижней части корпуса насоса позволяет проводить ремонт без отсоединения труб и демонтажа двигателя. Двигатель приводит в действие ротор насоса через упругую втулочно-пальцевую муфту. Опорами ротора являются радиальные или  радиально-упорные подшипники. Рабочее колесо двустороннего входа, что обеспечивает равновесие осевых сил. 
Двойные сальниковые уплотнения надежно предотвращают протечки по валу.

Насосы типа Д предназначены для перекачивания чистой воды температурой до 85°С. Применяются на насосных станциях первого и второго подъемов городского, сельского и промышленного водоснабжения, а также для орошения и осушения полей. Материал основных деталей: корпуса, крышки и рабочего колеса — чугун СЧ 18-36; вала — сталь 45.

Устройство  и принцип работы насоса типа Д

На общей фундаментной раме электронасосного агрегата установлен непосредственно сам насос, соединенный упругой втулочно-пальцевой муфтой с приводным двигателем. Электронасос типа Д является центробежным, горизонтальным одноступенчатым с двусторонним полуспиральным подводом жидкости к рабочему колесу. Имеет спиральный отвод и сальниковое уплотнение вала. 
Крышка насоса типа Д и корпус выполнены из чугуна, в горизонтальной плоскости через ось ротора имеется разъем. Разборка насоса возможна без отсоединения трубопроводов и снятия двигателя, благодаря тому, что нагнетательный и всасывающий патрубки насоса расположены в нижней части корпуса. 
Для возможности присоединения вакуумного насоса или для выпуска воздуха при заполнении насоса самотеком в верхней части крышки корпуса предусмотрено отверстие М16х1,5. Протечку жидкости по валу предотвращает сальниковое уплотнение. Для насосов 1Д гидравлический затвор сальника выполняется посредством подвода жидкости к кольцу сальника по каналу в крышке насоса 
Корпус и крышку корпуса от износа защищают уплотняющие кольца, что также уменьшает протечки жидкости из напорной полости во всасывающую. В горизонтальном насосе типа Д установлено рабочее колесо двустороннего входа, что обеспечивает надежную работу насоса,

Что перекачивает насос:

Вода и другие жидкости аналогичные  по химической активности, температурой до 85°С, вязкостью до 36сСт. Допускается содержание твердых включений не более 0,05% по массе, размером до 0,2мм и микротвердостью не более 6,5 гПа (650 кгс/мм²). [3]