Магистральные насосы

Структура насосного оборудования НПС: основные и подпорные насосы

На нефтеперекачивающей станции работают два вида насосов с принципиально разными задачами. Основные насосы — серия НМ — создают основной напор для транспортировки нефти по магистральному трубопроводу. Подпорные насосы — серии НПВ и НПГ — обеспечивают давление на входе основных насосов, необходимое для бескавитационной работы последних.

Без подпорных насосов основные агрегаты типа НМ работать не могут: кавитационный запас спиральных насосов НМ достигает 25–65 м, тогда как давление нефти в резервуарах НПС обеспечивает лишь 2–5 м допустимого кавитационного запаса. Подпорные насосы серии НПВ с допустимым кавитационным запасом 2–5 м устанавливаются перед основными агрегатами и поднимают давление до уровня, при котором НМ работает в безкавитационной зоне. Именно поэтому на каждой НПС есть обе группы насосов — и отказ любой из них останавливает перекачку.

Современная классификация по ГОСТ Р 53675-2009 делит магистральные насосы на НМПП (полнопоточные, допускающие последовательное соединение нескольких агрегатов) и НМПН (полнонапорные, не допускающие такого соединения). На большинстве действующих станций системы «Транснефть» эксплуатируются насосы серии НМ, разработанные ещё по ГОСТ 12124-87, — они продолжают выпускаться и по сей день как наиболее отработанные конструкции.

Типы магистральных насосов: НМ, НПВ, НПГ и их конструктивные особенности

Конструктивно магистральные насосы делятся на две большие группы по устройству проточной части. Секционные насосы НМ — несколько рабочих колёс на одном валу, сравнительно низкая подача при высоком напоре. Спиральные насосы НМ — одно рабочее колесо с двухсторонним входом жидкости, высокая подача при умеренном напоре. Ниже — карточки с параметрами каждого типа.

НМ спиральный (одноступенчатый)

Основной тип для крупных магистральных нефтепроводов диаметром от 530 мм. Рабочее колесо с двухсторонним входом — высокая подача, умеренный напор. Три агрегата в последовательной схеме закрывают потребность большинства ПНПС.

• Подача: 1 250–10 000 м³/ч
• Напор: 210–260 м на один агрегат
• КПД: до 88%

Запросить КП

НМ секционный (многоступенчатый)

Несколько рабочих колёс на одном валу — для трубопроводов диаметром до 530 мм с высоким требуемым напором. Применяются на нефтепроводах с большим перепадом высот или на первых этапах освоения месторождений.

• Подача: 125–710 м³/ч
• Напор: до 550 м
• Последовательная работа 1–3 агрегатов

Запросить КП

НПВ (подпорный вертикальный)

Вертикальный подпорный насос с малым кавитационным запасом (2–5 м) — обеспечивает давление на всасывании основных насосов НМ. Устанавливается непосредственно у резервуарного парка без специальной насосной, что сокращает капзатраты.

• Подача: 150–5 000 м³/ч
• Напор: 60–120 м
• NPSHr: 2–5 м

Запросить КП

BB1 по API 610 (экспортные и современные НПС)

Горизонтальные насосы класса BB1 с осевым разъёмом корпуса и двухсторонним входом. Применяются на новых НПС, проектируемых под международные стандарты, а также на экспортных нефтепроводах. Конструкция идентична спиральному НМ, но с документацией по API 610.

• Подача: до 10 000 м³/ч
• Сменные роторы в одном корпусе
• Документация FAT, data sheet, API 682

Запросить КП

Технические требования: торцевые уплотнения, сменные роторы и виброзащита

Магистральные насосы работают в непрерывном режиме — плановый межремонтный пробег по требованиям «Транснефти» составляет не менее 8 000 часов для основных насосов и не менее 10 000 часов для подпорных. Любой незапланированный останов — это не просто потеря производительности, а нарушение договорных обязательств по прокачке нефти. Отсюда жёсткие требования к надёжности каждого узла.

Торцевые уплотнения магистральных насосов НМ — двойные, с принудительной системой промывки и охлаждения. Горизонтальные насосы НМ снабжены системой разгрузки торцевых уплотнений с отводом утечек в специальный коллектор. Утечки через уплотнение нормируются: не более 10 см³/ч на каждое уплотнение при рабочем давлении. Превышение нормы — сигнал к замене торца без ожидания планового ТО.

Сменные роторы — конструктивная особенность спиральных насосов НМ с подачей от 1 250 м³/ч. В одном корпусе допускается установка роторов на подачу 0,5; 0,7 и 1,25 от номинальной без замены корпусных деталей. Это позволяет оперативно подстраивать производительность НПС под фактический грузооборот нефтепровода, не закупая новый насос. Допустимая обточка рабочего колеса — не более 10% по наружному диаметру, при этом снижение КПД не должно превышать 3%.

Система смазки насосов НМ — централизованная принудительная, с маслостанцией, маслоохладителем и фильтрами тонкой очистки. Давление масла в системе смазки подшипников — не менее 0,08 МПа. Падение давления ниже этого значения вызывает автоматическую защитную остановку агрегата.

Как выбрать магистральный насос для НПС

Подбор насоса для нефтеперекачивающей станции — многопараметрическая задача, в которой гидравлика маршрута, пропускная способность нефтепровода и тип НПС (головная или промежуточная) определяют требования к насосному оборудованию ещё на стадии проектирования. Ниже — пять параметров, без которых корректный выбор невозможен.

1. Расчётная подача и напор: определяются гидравлическим расчётом участка нефтепровода с учётом рельефа местности, диаметра трубы, вязкости нефти и допустимого рабочего давления. Это не выбор из каталога — это инженерный расчёт, без которого типоразмер насоса выбрать невозможно.
2. Тип НПС и схема подключения: на головной НПС (ГНПС) насосы работают с резервуарным парком — требуется развитая подпорная система. На промежуточной НПС (ПНПС) нефть поступает напрямую из трубопровода — схема «из трубы в трубу» без промежуточного резервуара, что меняет требования к кавитационному запасу основных насосов.
3. Сменные роторы и диапазон регулирования: если грузооборот нефтепровода будет изменяться в процессе эксплуатации (например, поэтапное освоение месторождения), насос подбирается с возможностью установки сменных роторов на 0,5; 0,7 и 1,25 от номинальной подачи. Это дешевле, чем замена агрегата при изменении режима работы.
4. Климатическое исполнение: для объектов с температурой окружающего воздуха ниже −29 °С (Западная Сибирь, Якутия) требуется исполнение УХЛ категории 1 с нижней рабочей температурой до −50 °С для насосов НПВ и −60 °С для НПВ-М.
5. Применимый стандарт: для объектов системы «Транснефть» — ГОСТ 12124-87 и ОТТ-75.180.00КТН. Для новых НПС под международные лицензиарные проекты или экспортных нефтепроводов — API 610 (класс BB1) с полным пакетом документации: FAT, data sheet, материальные сертификаты EN 10204 3.1/3.2.

Техническое задание на подбор магистрального насоса согласовывается с эксплуатирующей организацией и отделом главного механика до выдачи заявки поставщику. Поставщик обязан подтвердить рабочую точку на кривой Q-H и предоставить кривые при номинальном роторе и всех сменных вариантах.