Тема: Автоматизация в нефтяной промышленности. Нефтеперекачивающие насосы.
Выполнил: Студент АмГУ группа 541 об. Качур Андрей.
Нефтеперекачивающие насосные станции предназначены для откачки товарной нефти с промысла потребителю. Целью автоматизации перекачивающих станций является обеспечение их безопасной и безавариной эксплуатации, сокращение простоев насосных агрегатов, поддержание оптимальных режимов перекачки, а также обеспечение работы без обслуживающего персонала непосредственно в насосной.
В настоящее время на нефтяных промыслах используются автоматизированные блочные насосные станции БННС-10000-30, разработанные ВНИИСПТнефтью. На этих установках кроме откачивающих насосов установлены подпорные насосы, обеспечивающие работу станции учета нефти. Общий вид установки БННС-10000-30 показан на рис. 19.6. Установка состоит из блока управления 1, блочной комплектной трансформаторной подстанции 2 типа 2КТП-400/6 KB, блока распределительных устройств 3 мощностью 6 кВ, трех блоков основного насоса 4, станции учета нефти 5 и двух блоков подпорного насоса 6.
Блок основного насоса смонтирован в помещении, изготовленном из стальной "Варной конструкции, обшитой стальными листами с утеплительной прослойкой, установленном на металлическом сварном основании. Оборудование блока состоит из насосного агрегата, включающего центробежный насос НД9ХЗ, электродвигателя ВАО-132-2, электроприводной задвижки КЛПЭ-40-150, установленной на выкидной линии, и двух электроприводных задвижек КЛПЭ-16-50 на линии системы охлаждения насосов, обратного клапана КОП-150-40 на выкидной линии и вентилятора.
В состав блока подпорного насоса входят: насосный агрегат, включающий электродвигатель В АО-102-4 и центробежный насос
НДВ, электропроводная задвижка КЛПЭ-16-250 на всасывающей линии насоса, обратный клапан КОП-150-40 на выкиде насоса, емкость для сбора нефти, вытекающей вследствие неплотного соединения сальников основных и подпорных насосов, и насосный агрегат, предназначенный для откачки утечек.
Как и основной насосный блок, блок подпорного насоса размещен в утепленном помещении и смонтирован на раме-санях.
В блоке управления установлены блоки управления основными и подпорными насосами и общий блок управления. Помещение блока управления обогревается электрическими отопителями, позиционное регулирование которых осуществляется датчиком температуры ДТКБ-53.
Работа установки БННС-10000-30 осуществляется следующим образом. Нефть из резервуара 6 (рис. 19.7) поступает на прием подпорного насоса 2. Второй подпорный насос 10 -- резервный. После насоса 2нефть под давлением. 0,66 МПа через вентиль 9 направляется в установку 22 учета количества и качества нефти. Если нефть окажется некондиционной, то она автоматически возвращается на установку подготовки нефти.
Кондиционная нефть после установки учета попадает на прием перекачивающих насосов 21 и 16. Насос 15 в это время является резервным. В помещении подпорных насосов установлены емкости 8 и // для сбора нефти, пропускаемой сальниковыми уплотнениями основных и подпорных насосов. Собранная нефть откачивается насосами 4 или 7.
Автоматический пуск насосной станции осуществляется по электрическому сигналу датчиков предельного уровня 5 типа ДПУ-1 по достижении заданного уровня нефти в резервуаре 6. При этом с блока управления 14 подается импульс на электропривод задвижки 3, установленной на всасывающей линии насоса 2. Когда задвижка полностью откроется, замкнется контакт установленного на ней концевого выключателя КВО, при этом установленное в блоке управления подпорным насосами реле времени включает электродвигатель 1подпорного насоса. Одновременно замыкается второй контакт реле времени и на блоке управления появляется сигнал о том, что задвижка 3 открыта.
В реле времени имеется третий контакт, замыкание которого подготавливает цепь аварийных блокировок подпорного насоса 2.
Для включения в работу перекачивающих рабочих насосов 21 и 16 необходимо, чтобы контактор станции управления рабочим подпорным насосом 2 при запуске последнего одновременно включал цепи питания реле времени в блоках управления перекачивающих насосов. Эти реле имеют по три контакта. При срабатывании первых контактов с блоком управления перекачивающими насосами подаются импульсы на электроприводы задвижек 20 и 17, установленных на линиях системы охлаждения насосов. Указанные задвижки снабжены контактными устройствами, позволяющими определять положение задвижек (открыто-закрыто). При замыкании вторых контактов реле времени, если задвижки 20 и 17 открыты, включаются магнитные пускатели электродвигателей задвижек 12 и 13 на выкидных линиях насосов 21 и 16. Замыкание третьих контактов реле времени приведет к включению магнитных пускателей электродвигателей основных насосов 21 и 26. Одновременно на табло блока управления загораются лампочки, сигнализирующие о том, что основные рабочие насосы функционируют и задвижки на их выкидных линиях открыты.
В случае аварийных ситуаций схемой управления предусмотрено автоматическое отключение перекачивающих насосных агрегатов. При снижении или превышении давления сверх допустимых пределов от злектроконтактных манометров 18 и 19, установленных на всасывающих и выкидных линиях насосов, поступают электрические импульсы в блок управления насосами. При этом реле в блоке управления обесточивается и соответствующий насосный агрегат отключится. Одновременно с отключением насосного агрегата, находящегося в аварийном состоянии, включается резервный насосный агрегат.
Точно так же в случае остановки подпорного насоса автоматически отключается перекачивающий насосный агрегат, но резервный при этом не включается.
Температура подшипников насосного агрегата контролируется аппаратурой температурной защиты АТВ-229. При перегреве датчик выдает сигнал в блок управления и насос отключится. При угрозе затопления помещения насосного блока датчик предельного уровня ДПУ-1, установленный в специально заглубленной емкости, пошлет аварийный сигнал в блок управления и насосный агрегат будет остановлен.
Противопожарная защита осуществляется с помощью датчиков пожарной сигнализации ДПС-038, которые во время резкого повышения температуры в помещении блока насосной посылают сигнал через промежуточный исполнительный орган ПИО-017 в блок управления. При этом отключается горящий насосный агрегат и блокируется вся насосная станция.
Если насосный агрегат после запуска не начал работать или при работе не развивает необходимое давление, установленный на выкидной линии электроконтактный манометр подаст в блок управления сигнал на отключение подпорного насоса. Одновременно закроется задвижка на всасывающей линии насоса. В случае порыва нефтепровода на приеме или выкиде насосной станции по сигналу электроконтактных манометров, установленных на приемных и выкидных линиях всех насосов, произойдет общее аварийное отключение насосной станции. Вся насосная станция отключается также в случае прекращения подачи электроэнергии.
В помещении каждого из насосных блоков установлено по два вентилятора, один из которых является резервным. Основной вентилятор включается сразу же при включении насосного агрегата. Резервный включается при температуре в помещении выше установленного предела или при достижении концентрации паров в помещении насосной, равной 20% от взрывоопасной.
Для контроля и регулирования температуры в помещении блока насосных применяют датчики температуры ТДП-231у. Концентрация взрывоопасных газов контролируется датчиком-сигнализатором горючих газов СГТ-2. При достижении установленной предельной концентрации паров по сигналу от СГГ-2 блок управления включит резервный вентилятор, одновременно обесточив сигнализатор. Через 2--3 мин резервный вентилятор отключится и на сигнализатор горючих газов будет подано питание. Этот цикл автоматически повторяется до тех пор, пока концентрация взрывоопасных паров не снизится до допустимых пределов. Поддержание установленной температуры в помещении насосного блока регулируется датчиком ДТКБ-52, управляющим включением и отключением электрического отопителя.
В блочной насосной станции предусмотрена сигнализация: состояния насосных агрегатов (работает-не работает); положения задвижек на всасывающих и выкидных линиях насосов, а также на линиях охлаждения основных насосов (открыто-закрыто); перегрева подшипников насосных агрегатов; возникновения пожара. При пожаре автоматически включается сирена.
Производительность блочной насосной станции БННС-10000-30 10000 т/су т; давление 3 МПа.
2. Дилатометрические термометры
Простейший принцип измерения температуры использует удлинение металлического стержня. Термометры этого типа, несмотря на ряд достоинств (простота устройства, высокая чувствительность) для измерения температуры используются сравнительно редко. Они находят приме- нение главным образом в качестве первичных измерительных преобразователей в системах автоматического регулирования температуры.
На рис. представлена схема устройства дилатометрического термометра. Он состоит из металлической трубы (чувствительного элемента) 1, внутри которой находится стержень 2. Труба имеет коэффициент линейного расширения больше, чем стержень. Верхний конец трубы закреплен в штуцере 3. В головке 4 находится электроконтактное устройство, состоящее из рычага 5, сочлененного со стержнем и контактами (на схеме показан один контакт), нормально замкнутой контактной группы. Нижняя часть термометра полностью погружается в среду, температура которой измеряется. При повышении температуры среды труба удлиняется больше, чем стержень, вследствие чего стержень перемещается вниз. При перемещении стержня одновременно приводится в движение рычаг, который при заданной температуре размыкает контакты, а вместе с тем и электрическую цепь регулирующего устройства. Для получения необходимой чувствительности дилатометрического термометра трубу обычно изготовляют из материала с большим коэффициентом линейного расширения (например, латуни марки Л62 или стали марки Х17Н13М2Т и ХН60В), а стержень из материала, коэффициент линейного расширения которого близок к нулю, например из инвара (см. табл. 2.1). Используемое перемещение - разность расширений обоих стержней - очень мало, поскольку длину стержня с учетом возможности его установки нельзя принимать слишком большой. Механические рычажные и редукторные передаточные устройства увеличивают отклонение, но при этом приходится мириться с механическими неточностями (трением, люфтами, погрешностями в шаге секторов зубчатых колес и т. п.). Диапазон измерений составляет примерно 0- 1000 °С. Большая длина чувствительных элементов таких термометров не позволяет определять с их помощью температуру в отдельных точках; они показывают температуру, усредненную по всей длине. Здесь следует учитывать и влияние отвода тепла. При тщательной установке дилатометрических термометров можно добиться точности измерений от ±1 до ±3 % в зависимости от их исполнения. Дилатометрические термометры часто используют там, где требуются большие усилия в исполнительном механизме, например в регуляторах температуры прямого действия, поскольку для компенсации температурного расширения стержня его упругим сжатием согласно закону Гука требуется весьма большое усилие. По такому же принципу можно использовать вместо растягиваемого стержня натянутые проволоки (проволочную «арфу») и измерять их удлинение при измерении температуры. Преимуществом такого несколько более дорогостоящего метода является очень малая постоянная времени чувствительного элемента, что имеет значение в устройствах для передачи температуры в технике кондиционирования воздуха, когда условия теплопередачи от неподвижного или медленно движущегося воздуха очень плохи. Такими устройствами можно измерять температуру от -30 до +150 °С.
Виды автоматических насосов
В автономных водопроводах используется один из двух типов помп:
1. поверхностные устройства - располагаются на удаленном расстоянии от колодца, воду из которого поднимают при помощи подключенного шланга. Они обеспечивают большой напор воды и, кроме того, просты в монтаже и обслуживании. Их недостатком является недостаточная мощность, из-за которой они могут поднимать воду с глубины не более 9 метров;
2. погружные аппараты - размещаются внутри колодца в толще воды. Автоматический погружной насос для колодца способен работать на большой глубине. Вдобавок, у него простая и надежная конструкция, обеспечивающая длительный срок службы.
Из названных двух видов приборов рекомендуем вам выбрать второй тип, поскольку помимо названных преимуществ он имеет следующие достоинства:
• он лучше подходит для работы в зимних условиях;
• имеет более высокий КПД;
• обеспечивает более стабильную работу водопроводной системы;
• создает низкий уровень шума.
Популярные марки автоматических насосов для колодца
Выбирая автоматическую помпу для своего колодца, нужно в первую очередь присмотреться к тем торговым маркам, которые пользуются наибольшей популярностью у покупателей. Давайте рассмотрим их.
Погружные насосы
Среди погружных колодезных насосов, применяемых для автоматизированных сетей водоснабжения, наиболее популярными являются следующие марки:
• «Малыш» -- работая в составе гидропневматической системы, устройства под этим названием могут стабильно обеспечивать водой небольшой загородный дом или земельный участок. Благодаря тому, что их цена является вполне доступной, они пользуются особым успехом у дачников;
• «Ручеек» -- еще одна популярная у владельцев приусадебных участков марка. Так же, как и в предыдущем случае, она используются как элемент гидропневматической водопроводной системы. Имеет наилучшее соотношение цены и качества выпускаемой продукции. Отличается безотказностью в работе;
• «Водолей» -- аппараты, выпускаемые под этим брендом, имеют простую и надежную конструкцию. Вдобавок, они изготавливаются из высококачественных и устойчивых к коррозии материалов;
• «Джилекс» -- такой погружной насос для колодца с автоматикой оборудуется специальным блоком управления. В зависимости от давления в системе он запускает или останавливает помпу. К преимуществам данной марки следует отнести хорошее качество и надежность ее приборов;
• «Grundfos» -- выпускает модели, хорошо приспособленные для работы как в чистой, так и в загрязненной воде, имеющей примесь песка. Отличительными чертами таких помп является их компактность и износостойкость;
• «Dab» -- под этой маркой выпускаются устройства, специально предназначенные для работы в колодце в автоматическом режиме. Эти аппараты имеют встроенные датчики потока и давления. Помимо этого, они оборудованы электромеханическим управлением.
Поверхностные насосы
Поверхностные аппараты просты в установке и в обслуживании. Их можно подключить своими руками. Поэтому, выбирая помпу для своего колодца, можно присмотреться и к такому варианту.
При этом прежде всего стоит обратить внимание на аппараты, предлагаемые известными фирмами. Среди популярных производителей, выпускающих поверхностные насосы для колодцев, присутствуют уже упомянутые выше «Джилекс» и «Grundfos».
Первый из них пользуется большей популярностью по сравнению со вторым, поскольку имеет меньшую цену и лучше адаптирован для российских условий эксплуатации.
Помимо этих двух марок, успехом у покупателей пользуются следующие фирмы:
• Al-co - известный немецкий производитель, выпускающий насосные станции. Они имеют напор до 60 метров и способны подавать до 6000 литров воды в час;
• Wilo - старейший насосный изготовитель в Европе. Выпускаемые им помпы являются компактными по размеру и бесшумными в работе. Благодаря установленной автоматике, они способны обеспечить бесперебойным водоснабжением как дачу, так и загородный дом;
• Awelco - итальянская компания, более 20 лет выпускающая устройства для водоснабжения. Предлагаемые покупателю аппараты этой марки имеют высокую мощность и отличное качество сборки. Вдобавок к тому, их стоимость является вполне доступной для среднестатистического российского покупателя.
