Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 [ 103 ] 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155

нимальный уровень вибрации и шума был на подаче, близкой к номинальной (Q = 2700 м3/ч). В этом случае резкое увеличение вибрации и шума наблюдалось при достижении критического кавитационного запаса, когда давление снижается до критического давления кавитации.

При подачах, отличных от номинальной (1850 и 3000 м3/ч), плавное наростание вибрации и шума происходит при Аh > > АЛдоп вплоть до начала паровой кавитации, когда шум и кавитация нарастает резко. Ухудшение работы насосов на нерасчетных режимах объясняется тем, что в этом случае нарушается соответствие формы элементов проточной части корпуса насоса характеристике потока при входе и выходе их лопастного колеса. В связи с отклонением углов атаки от оптимальных возникают противотоки так, что часть жидкости, вышедшей из колеса, вновь входит в него обратно; при входе же в колесо, наоборот, часть жидкости выбрасывается обратно в область всасывания. Одновременно на выходе из колеса создается неравномерность распределения давлений и возникает радиальная составляющая сил, увеличивающая нагрузку на вал и опоры и ухудшающая вибрационное состояние насоса. Механизм возникновения вибрации за колесом срабатывает и при наличии в потоке препятствия в виде языка спирального отвода. Все перечисленные выше факторы, проявляющиеся на нерасчетных режимах и в большей степени у насосов большим nS, способствуют дополнительному повышению шума и вибрации насосов.

Близкие результаты получены при испытании насосов большой мощности - НМ 10 000-210 с роторами 1,0 Qном (nS = = 235) и 1,25 Qном (nS = 260) при работе в широком диапазоне подач Q = 8000+14 000 м3/ч. При начальной стадии кавитации (приблизительно, при 3%-ном падении напора) отмечается повышение виброскорости на 0,5-1,0 мм/с, которая при дальнейшем снижении кавитационного запаса (на 5Ah = 3 м) начинает интенсивно расти (до 2,5 мм/с и более).

Аналогичная картина наблюдается и при исследовании вертикальных подпорных насосов НПВ 3600-90 и НПВ 5000-120, где также до наступления кавитационного режима не происходит увеличения вибрации, и только с наступлением падения напора наблюдалось повышение виброскорости на 12-20 % по сравнению с начальной, интенсивно увеличиваясь при срыв-ной стадии кавитации.

Таким образом, на основании проведенных промышленных исследований центробежных насосов, используемых на магистральных нефтепроводах, можно сделать следующие выводы: 314

1. В центробежных насосах с ns > 110 нри работе на нефти в режимах, близких к оптимальному, начало повышения шума и вибрации практически совпадает с моментом падения напора на частной кавитационной характеристики. Это, но видимому, связано с тем, что вязкость препятствует ускорению жидкости при схлопывании кавитационного пузырька, что, в конечном итоге, определяет демпфирующее влияние на виброакустические свойства систем. Поэтому за критическое значение кавита-ционного запаса следует принимать величину, определяемую общепринятым способом без поправочных коэффициентов.

2. Ухудшение шумовых и вибрационных характеристик в большой степени связано с эксплуатацией насосов в режимах, отличных от рабочих(оптимальных), что необходимо учитывать нри задании предельной нормы вибрации для виброконтроли-рующей аппаратуры.

12.5. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ВАЛОВ НЕФТЯН1Х НАСОСОВ

12.5.1. ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ВАЛОВ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ

Одним из наиболее серьезных отказов нефтяных насосов является поломка валов.

Разрушение вала при эксплуатации может привести к выходу из строя всего насоса, восстановление которого будет невозможным или экономически нецелесообразным. Кроме того, возможны другие последствия вплоть до возгорания нефти и пожара на нефтеперекачивающей станции.

Как показывают исследования, причинами разрушения валов являются: наличие дефектов металлургического характера; растягивающие остаточные напряжения; высокие локальные напряжения в отдельных участках вала; неонтимальность радиусного перехода между стенками и дном шпоночной канавки; дефекты, возникающие при ремонте валов и пр. Этому способствуют дополнительные нагрузки на вал при расцентровках, от гидравлических сил в проточной части насоса, особенно при изменении режима работы, от неравномерности теплового расширения и нр.

Зарождающиеся и неконтролируемые дефекты во время экснлуатации без принятия соответствующих мер существенно снижают межремонтный период работы насоса.

Дефекты или поломки валов имеют место в районе галтели при переходе конусной части вала в цилиндрическую, на резьбовой части валов, в месте крепления гайками радиально-упорных подшипников.

Многие дефекты возникают по причине образования усталостных микротрещин в районе шпоночных пазов, развития микротрещин в области внутренних пор, имеющихся в материале вала флокенов или поверхностных трещин.

Анализ дефектов валов показывает заметную однотипность их в пределах одного управления магистральными нефтепроводами, что можно объяснять определенной настройкой средств дефектоскопии и принятой на данном предприятии какой-то одной отработанной технологии дефектоскопии валов.

Валы насосных агрегатов изготавливаются из стали 40Х ГОСТ 4543-71. Заготовки могут быть горячекатаные или кованые диаметром или толщиной до 250 мм. Данные прутки могут иметь следующие дефекты:

трещины - поверхностные и внутренние разрывы, которые появляются из-за значительных напряжений в металле при деформации, а также вследствие термических напряжений, возникающих при изготовлении прутков;

волосовины - мелкие внутренние или выходящие на поверхность трещины, образовавшиеся из газовых пузырей или неметаллических включений при прокатке или ковке, направленные вдоль волокон металла; эти дефекты имеют вид тонких прямых линий длиной от нескольких долей миллиметра до нескольких сантиметров и расположены на поверхности и в подповерхностном слое;

закаты, возникающие при избытке металла в валках в виде заусенцев или от остатков усадочных раковин слитков, они похожи на продольные трещины;

расслоения - внутренние нарушения сплошности, ориентированные по направлению волокна, возникают при наличии таких дефектов слитков, как глубокие усадочные раковины, усадочная пористость, скопление пузырей или неметаллических включений;

флокены, представляющие собой волосные трещины, образующиеся внутри толстого проката или поковок (диаметром более 20 мм) из среднеуглеродистых и среднелегированных сталей, содержащих хром, при повышенном содержании в них водорода; это очень опасные дефекты, которые могут привести к разрушению готовых изделий.

При изготовлении валов могут возникнуть такие дефекты, как шлифовочные и термические трещины, обусловленные на-