X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ НЕИСПРАВНОСТЕЙ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ РАБОТЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Рассмотрим несколько причин, возникающих при работе насосного оборудования, встречающиеся в нашем регионе и затрудняющие эксплуатацию центробежных насосов.
Одна из причин, выводящих оборудование из строя - вибрация. Вибрация - это механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил. Основными характеристиками вибрации являются амплитуда смещения, скорость и ускорение. Вибрация, имея колебательные свойства, вредит работе насоса и соединенного с ним оборудования, то есть деталям насоса, сварочным швам трубопровода.
Первый случай, когда из-за высокой вибрации произошла аварийная ситуация. При работе насоса сошлись полумуфты, что привело к следующим последствиям: сошлись диски разгрузки, повреждено уплотнительное кольцо и подшипник качания. Все это привело к остановке насоса и замены всех поврежденных деталей. Проведя анализ повреждений данного оборудования, выявлена причина - два болта крепившие насос к станине были раскручены.
Второй случай привел к разрушению выкидного трубопровода по сварному соединению. Как известно, сварные швы хорошо выдерживают растяжение, но повышенная вибрация может разрушить сварное соединение в местах, где при сварке могли образоваться пустоты. Как и в первом случае, к аварийной ситуации привела плохо отрегулированная удерживающая стойка трубы. Так же были зафиксированы случаи раскручивания пальцев муфты. Для предотвращения данных аварийных ситуаций следует проводить технический осмотр оборудования, а также общее состояния всех крепежных соединений, использовать подкладки между насосом и станиной, применять более упругие и вязкие материалы. А также следить за правильной центровкой агрегата. В настоящее время разрабатываются более легкие детали и конструкции насоса.
Важная причина, приводящая к выводу оборудования из строя - гидравли́ческий уда́р(гидроудар). При этом происходит скачок давления в какой-либо системе, заполненной жидкостью, вызванный быстрым изменением скорости потока этой жидкости. Может возникать вследствие резкого закрытия или открытия задвижки. В нашем случае гидроудар происходит при отказе обратного клапана. При остановке насоса требуется вначале закрыть выкидную задвижку, что является первой ступенью защиты. Но в дренажных системах, задвижка должна быть открытой, для этого устанавливается обратный клапан как вторая ступень защиты. Так, например, при остановке насоса произошло заклинивание обратного клапана, и перекачиваемая жидкость пошла в обратном направлении в насос, вызывая его обратный ход, приводящий к заклиниванию вала, нагреву деталей и выхода их из строя. Для уменьшения аварийных ситуаций необходимо периодически проверять обратный клапан путем остановки насоса при не закрытой выкидной задвижке. Если все же клапан не сработал его нужно снять и провести осмотр, либо заменить новым.
Поддержание пластового давления путем закачки пресных и сточных вод приводит к осложнениям в добыче нефти, которые вызваны образованием твердых отложений в виде неорганических солей. Соли часто полностью выводят из строя дорогостоящее оборудование, нарушают режим работы скважин, приводят к трудоемким подземным капитальным ремонтам, а в результате, к значительным потерям в добыче нефти. В Сибири чаще всего встречается соли вида кальцит СаСОз. Рис(1) Он образуется благодаря взаимодействию основного и кислотного оксидов САО+СО2 . В данный момент проводятся исследования этой проблемы и изучения образования всех возможных солей и способов борьбы с ними. Применяются два способа борьбы с солевыми отложениями - механический и химический.
Механический метод удаления отложения заключается в проведении очисток скважин путем разбуривания мощных солевых пробок, или путем проработки колонны расширителями, скребками с последующим шаблонированием. Положительный эффект достигается в том случае, если интервал перфорации не перекрыт солевыми осадками. Это достаточно дорогостоящий процесс.
Химический метод удаления отложения солей заключается в проведении обработок скважин реагентами, эффективно растворяющими неорганические соли. Например, для нашего вида солей используют соляную кислоту (2HCL).
CaCO 3+ 2 HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2.
Образовавшийся в результате этих реакций хлористый кальций хорошо растворим в воде. Применение соляной кислоты направлено на активное воздействие только на минеральную часть отложения, в то время как осадок содержит и углеводороды. Углеводородные соединения, обволакивая кристаллы гипса и заполняя пустоты между ними, мешают его взаимодействию с растворяющим реагентом. При этом, значительно уменьшается площадь реагирования а следовательно, эффективность процесса растворения отложений.
Рисунок 1 – Отложение соли в виде кальцита
При перекачки нефти мы имеем замкнутую систему трубопроводов. При движении нефтяной эмульсии из нее выделяется газ, который начинает заполнять пространство трубы, уменьшая ее объем внутри. Впоследствии добавления различных реагентов в виде диэмульгаторов, происходит нагрев, приводящий к выделению газа из нефти. И за того, что газ легок, он скапливается в так называемых карманах, переходов трубопровода. Через некоторое время, газ заполняет почти всю рабочую область трубы. Может произойти, что эта газовая подушка пойдет в насос и создаваемый вакуум теряется, все рабочее пространство насоса будет наполнено этой газовой подушкой. Насос может отключиться, либо работать сам на себя. В обоих случаях это опасно, мы получим либо гидроудар, либо насос начнет перегреваться и произойдет заклинивание рабочих деталей вследствие расширения металла и его деформации от нагрева. Данная проблема решается путем установки на трубопроводе кранов для разгазовки, особенно в местах переходов сгибов трубопровода и тщательной нефтегазосепарации нефти и нефтяной эмульсии.
Следующая проблема - кавитация. Кавитация возникает, когда давление жидкости в некоторых участках потока понижается и достигает критического значения. При этом, образуются пузырьки воздуха. При попадании в зону высокого давления они могут исчезнуть бесследно, но иногда могут образовать большой пузырь-карман, влияющий на работу насоса – подачу, напор, кпд. Самой большой проблемой считается кавитационная эрозия. Она сопровождается врезанием пузырьков на большой скорости в механические части насосного оборудования и выводит его из строя Рис (2). Для уменьшения возникновения кавитации нужно следить за давлением в насосе. Давление на приеме насоса должно быть больше чем критическое.
Рис 2. - Кавитационная эрозия рабочего колеса
Таким образом, мы рассмотрели основные виды неисправностей, возникающие при работе центробежных насосов, а также проблемы, связанные с работой насосного оборудования и методы их решения в Ханты-Мансийском округе.
Список литературы
1 И.А. Погребная, Д.Е. Тихонов Гидравлический удар в инженерных системах. Статья. Опыт, актуальные проблемы и перспективы развития нефтегазопромыслового комплекса. Материалы 5 региональной научно-практической конференции обучающихся ВО, аспирантов и ученых. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. – с. 364-368.
2. И.А. Погребная, А.Х. Мустафаев Проблема кавитации в нефтегазопромысловом оборудовании. Статья Опыт, актуальные проблемы и перспективы развития нефтегазопромыслового комплекса. Материалы 5 региональной научно-практической конференции обучающихся ВО, аспирантов и ученых. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. – с. 368-372.
3. И.А. Погребная, С.В. Михайлова К вопросу применения альтернативных материалов для трубопроводов на месторождениях Западной Сибири. Статья. В мире научных открытий. Материалы Международной конференции «Научное творчество ХХ1 века» № 6-2 (39) – Красноярск, Научно-Инновационный центр, 2016. – с.136-140.
4.http://www.hydro-pnevmo.ru/topic.php?ID=10