Производственно-технический нефтегазовый журнал
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru

Повышение энергоэффективности насосного оборудования

Выпускаемые предприятиями АО «Группа ГМС» насосы типа ЦНС различных модификаций успешно эксплуатируются на месторождениях России и других стран. Данный вид насосного оборудования отвечает самым современным требованиям компаний-заказчиков и не уступает продукции известных мировых брендов. Мощности предприятий Группы позволяют проводить параметрические испытания насосов на номинальных параметрах для подтверждения заявленных характеристик.

В настоящей статье рассматриваются особенности конструкции и новые разработки предприятий АО «Группа ГМС» в области производства насосного оборудования для систем ППД и ППН, а также возможности входящих в холдинг компаний по модернизации и повышению энергетической эффективности насосов на объектах их эксплуатации.

03.03.2016 Инженерная практика №03/2016
Роденко Олег Владимирович Директор программы Филиала АО «ГМС Ливгидромаш» в г. Москве (АО «Группа ГМС»)
Соколов Сергей Алексеевич Заместитель директора программы Филиала АО «ГМС Ливгидромаш» в г. Москве (АО «Группа ГМС»)

Высоконапорные насосы типа ЦНС разработаны для применения в различных отраслях промышленности. В первую очередь, это системы поддержания пластового давления (ППД). На сегодняшний день предприятия АО «Группа ГМС» выпускают типоразмерный ряд насосов ЦНС с номинальной подачей от 10 до 720 м3/ч и напором до 2300 м, что превышает все потребности предприятий нефтедобывающей промышленности в данной области.

Конструкция насоса ЦНС на сегодняшний день достаточно хорошо отработана: практически достигнуты максимальные КПД и коэффициент быстроходности. Дальнейшие усилия конструкторского и инженерного состава компании направлены на увеличение надежности и срока службы этих насосов.

В настоящее время предприятия АО «Группа ГМС» выпускают насосы нескольких конструктивных схем. Первая из них – широко известная конструкция насоса серии ЦНС, отличающаяся следующими особенностями: наличие саморегулируемого гидравлического разгрузочного устройства (гидропяты); оптимальное соотношение лопастей рабочего колеса и канавок направляющих аппаратов, свойственное всем насосам производства АО «Группа ГМС» для систем ППД; а также наличие опорных подшипников скольжения с принудительной либо картерной смазкой.

Все насосы с номинальной подачей 45–240 м3/ч выпускаются унифицированными по габаритно-присоединительным размерам, что немаловажно в условиях изменения требуемой подачи БКНС.

Следующий тип оборудования – это насос третьей серии (ЦНС-3), который отличается от вышеописанного ЦНС наличием встроенных опорных подшипников скольжения, работающих на перекачиваемой среде. Данное решение позволяет отказаться от маслостанции и применять вместо двух одно концевое уплотнение торцового типа. К недостаткам такой конструкции  можно отнести повышенные требования к качеству перекачиваемой среды, что зачастую становится препятствием на пути к широкому применению подобных насосов.

Как отмечалось выше, насосы ЦНС обладают одной конструктивной особенностью – наличием гидропяты. Эта особенность при эксплуатации в режиме частых пусков-остановов сокращает срок службы насоса. Поэтому насос серии ЦНСз был разработан специально с целью решения проблемы износа гидропяты. Его конструкция включает пусковой подшипник с принудительной либо картерной смазкой. Пусковой подшипник обеспечивает наличие зазора в гидропяте при пуске и останове насоса и тем самым позволяет уберечь ее от износа.

ОППОЗИТНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Чтобы исключить из конструкции насоса гидропяту и разгрузить ротор от осевой силы, величина которой в насосах ЦНС классической конструктивной схемы достигает значительных величин, был разработан новый насос с оппозитной схемой расположения рабочих колес на валу. Насосы серии ЦНСп выполняются по оппозитной схеме «спина к спине», что позволяет практически полностью уравновесить осевую силу. Для компенсации остаточных осевых сил в насосе применен упорный подшипник. Кроме того, в конструкцию включена центральная дроссельная втулка, которая улучшает динамику ротора, особенно при большом количестве ступеней и высоких оборотах.

К настоящему времени получен положительный опыт эксплуатации насосов ЦНСп на предприятиях нефтедобывающей промышленности. По результатам эксплуатации подтверждена высокая эффективность указанного насоса. Проведенная модернизация позволила увеличить производительность БКНС при сохранении проектных габаритов насосного и электрооборудования, а также снизить величину удельного энергопотребления.

КАРТРИДЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

И еще один тип производимых компанией насосов для ППД – это насос серии ЦНСДп, разработанный для поставок как на внутренний, так и на внешние рынки. Оборудование полностью соответствует стандарту ГОСТ32601-2013 (API 610), который широко используется в нефтедобывающей отрасли. Это двухкорпусной насос, разработанный по картриджной схеме (рис. 1). Использование такой конструкции позволяет уменьшить время простоя при техническом обслуживании и не требует демонтажа наружного корпуса насоса. Наружный корпус насоса, включая зону всасывания, рассчитан на максимально возможное рабочее давление, а наличие только одного радиального разъема обеспечивает высокую безопасность эксплуатации, в том числе при перекачивании опасных и агрессивных сред.

Рис. 1. Насосный агрегат АЦНСДп 240-1422 (BB5 по стандарту API 610)
Рис. 1. Насосный агрегат АЦНСДп 240-1422 (BB5 по стандарту API 610)

МАТЕРИАЛЬНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ

Широкая номенклатура материальных исполнений насосов типа ЦНС – от простых углеродистых до супердуплексных сталей – позволяет применять насосы практически в любых условиях для перекачки различных видов сред. Для дуплексного и супердуплексного исполнений применяются сменные кольца щелевых уплотнений рабочих колес с нанесением спецпокрытий. Это гарантирует повышенную стойкость к размыву и износу, а также удешевляет ремонт насоса. При необходимости достаточно заменить кольца уплотнений вместо полной замены рабочих колес.

На сегодняшний день насосы типа ЦНС различных модификаций успешно эксплуатируются на месторождениях России и других стран мира. Эти насосы отвечают самым последним требованиям потребителей и не уступают продукции известных мировых брендов.

НАСОСЫ ДЛЯ СИСТЕМ ППН

Помимо насосов ППД, специалисты АО «Группа ГМС» ведут разработки в области производства насосного оборудования для транспорта нефти.

В настоящее время номенклатура нефтяных насосов включает несколько видов оборудования, которое применяется на различных объектах нефтяной промышленности и хорошо известно специалистам эксплуатирующих организаций.

Одна из последних разработок – насосы типа НМ для систем подготовки и перекачки нефти, отличительной особенностью которых является повышенная надежность и высокий КПД – порядка 81%, что на 7–10% выше КПД аналогичных насосов, применяемых ранее. Следующий вид оборудования – насосы типа НМ для магистральных нефтепроводов – выпускаются различных типоразмеров в однокорпусном и двухкорпусном исполнении и также относятся к  категории энергоэффективного насосного оборудования.

НАСОСЫ ДВУСТОРОННЕГО ВХОДА

Насосы Delium («Делиум») – это относительно новая разработка АО «Группа ГМС» – следующее поколение широко распространенных насосов типа «Д», которые используются во многих отраслях промышленности. Насосы предназначены для перекачивания как воды и аналогичных ей сред, так и химически активных жидкостей, а также нефти и нефтепродуктов. Предусмотрены различные исполнения корпуса и рабочего колеса: из чугуна, бронзы, углеродистой, нержавеющей и дуплексной стали.

Поле рабочих характеристик позволяет подобрать насос практически под любые требования заказчика. Насосы отличаются модернизированной гидравликой, уменьшенным расстоянием между подшипниковыми узлами. Также предусмотрено исполнение со сменными кольцами щелевых уплотнений. Возможна установка как сальниковых, так и торцовых уплотнений, узлы которых выполнены по стандарту API 682. Это позволяет использовать уплотнения практически любых отечественных и мировых производителей. Патрубки насоса выполнены по схеме in-line. Предусмотрено изготовление насосов с присоединительными фланцами в соответствии с основными мировыми стандартами, что позволяет применять Delium для замены отечественных и импортных насосов других производителей.

ОБСЛЕДОВАНИЕ И МОДЕРНИЗАЦИЯ НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Высокий КПД насоса не может считаться достаточным условием его эффективной эксплуатации. Не менее важен правильный подбор насоса под условия эксплуатации. Эффективно работать будет только тот насос, который соответствует параметрам сети. Кроме того, важна организация правильной эксплуатации. Насос должен эксплуатироваться в пределах рабочей области, с максимальным КПД, без применения энергозатратных способов регулирования. Зачастую получить информацию о том, в каком режиме работает насос, можно, только проведя обследование насосного оборудования. Результаты обследования позволяют принять своевременные меры по модернизации и снижению энергопотребления.

АО «Группа ГМС» активно занимается обследованием насосных станций в различных отраслях промышленности, в том числе и в нефтедобыче. Очень часто фактический режим работы насоса далек от оптимального. Это происходит по нескольким причинам. Как правило, со временем характеристики сети изменяются и не соответствуют проектным значениям, либо изменяется требуемый режим работы. Особенно это характерно для систем ППД, где одни скважины консервируются, другие вводятся в эксплуатацию. Таким образом, вся система изменяется, ее характеристика «плывет» и зачастую установленные насосы оказываются малоэффективными. Требуется модернизация. Для примера приведем результаты модернизации насосов ЦНС (рис. 2). Как уже отмечалось, насосы ЦНС составляют значительную часть парка насосного оборудования систем ППД нефтедобывающих компаний. Целью модернизации стало снижение энергопотребления, повышение надежности и расширение диапазона подачи. Добиться этого можно установкой энергоэффективных проточных частей и, если требуется, изменением номинальной подачи насоса для обеспечения других объемов закачки – например, методом установки в насос ЦНС180 сменных проточных частей с диапазоном подач 45–240 м3/ч.

Рис. 2. Усредненные значения КПД по результатам модернизации более 140 насосов типа ЦНС
Рис. 2. Усредненные значения КПД по результатам модернизации более 140 насосов типа ЦНС

Любые мероприятия по модернизации необходимо начинать с обследования насосной станции. Обследование позволяет определить техническое состояние насосных агрегатов и фактические режимы их работы. При проведении обследования определяется фактическое (так называемое базовое) энергопотребление оборудования, от которого в дальнейшем отсчитывается размер экономии. Кроме того, обследование позволяет определить, какие режимы работы действительно нужны на данной насосной станции.

По результатам обследования разрабатывается план повышения энергоэффективности, проводится технико-экономическое обоснование для определения самого подходящего варианта модернизации по размеру экономии, стоимости и срокам окупаемости.

Зачастую при проведении модернизации приходится решать противоречивые задачи. Необходимо снизить энергопотребление насосов и в то же время повысить закачку. Очень часто этого удается достичь.

ПЛАНИРОВАНИЕ

Важный аспект, на который хотелось бы обратить внимание, – учет планов изменения производительности насосных станций на ближайшие годы. Такой учет позволяет провести экономическое обоснование и составить график проведения модернизации с тем, чтобы обеспечить минимальные для данной сети затраты электроэнергии. Если в нашем распоряжении будет такой график на ближайшие 5–10 лет, то, зная характеристики сети, мы сможем прогнозировать рабочие точки насосов на эти годы (рис. 3). В таких случаях часто оказывается, что типоразмер установленного на объекте насоса в ближайшее время окажется избыточным для требуемых напора и подачи.

Рис. 3. Учет планов изменения объемов перекачки при подборе насосов
Рис. 3. Учет планов изменения объемов перекачки при подборе насосов

С учетом плана изменения перекачки могут потребоваться установка другого насоса или снижение его номинальной подачи, а также поэтапное снижение номинального напора путем уменьшения числа ступеней. Без планирования насос будет эффективен только первые один-два года.

В целом максимального эффекта от реализации плана повышения энергоэффективности можно достичь при переходе от разовых мероприятий к комплексной программе, рассчитанной на 5–10 лет или более длительный период.

Комментарии

Эту публикацию еще никто не прокомментировал. Станьте первым, поделитесь своим мнением.

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Расшивка системы высоконапорных водоводов на Пермяковском месторождении ПАО «Варьеганнефтегаз»
Оптимизация внутренних составляющих технологических аппаратов системы подготовки нефти, газа и воды
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №10/2017

Инженерная практика

Выпуск №10/2017

Промысловый трубопроводный транспорт
Актуализация нормативно-технической базы трубопроводного транспортаРезультаты испытаний новых марок сталей, защитных покрытий и химреагентовТрубопроводный транспорт высоковязкой нефтиОценка способов защиты стыков сварных соединенийДиагностика и эксплуатация неметаллических трубопроводных системОсобенности углекислотной коррозии и антикоррозионной защиты газопроводов
Ближайшее совещание
Механизированная добыча, Разработка месторождений
ОРЭ — 2017
Производственно-технический семинар-совещание

ОРЭ '2017. Практика применения технологий ОРД и ОРЗ, проектирования и интеллектуализации разработки многопластовых месторождений

19 декабря 2017 г., г. Москва
Обсуждение в кругу руководителей и специалистов в области разработки месторождении и эксплуатации механизированного фонда скважин результатов новых ОПИ и эксплуатации скважинных компоновок для ОРЭ, геофизического оборудования для раздельного учета и методик мониторинга параметров добычи, систем управления для ОРЭ и перспектив развития данного направления.
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис — ноябрь 2017
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

20-24 ноября 2017 г., г. Пермь
ООО «Инженерная практика» проводит набор группы специалистов для прохождения производственно-технического тренинга по программе «Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах». Пятидневный тренинг - курс будет проводиться в г. Перми («АМАКС Премьер-отель») в рамках авторского курса С. Балянова.