Завод изготовитель разрабатывает PI&D схемы насосов, которые затем перечерчиваются на технологической схеме объекта и в результате получается общая сквозная технологическая схема, вписывающая схему насоса в схему объекта.

Схемы разрабатываются и рассчитываются в специализированных программах для технологических расчетов, по результатам расчетов выполняется графическая часть разработки схемы PI&D.

Насос на схеме показывается в виде, соответствующим реальному насосу для предоставления наиболее полной информации. Вариант изображения насоса в виде условного изображения является худшим по сравнению с первым способом.

Приведем пример привязки насоса в технологии

Исходными данными для выбора насоса являются [2]:

– напор во всасывающей и нагнетательной линиях трубопровода,

– расход и температура перекачиваемого потока,

– вязкость и плотности жидкости.

Разница между напорами во всасывающей и нагнетательной линиях трубопровода (дифференциальный напор) является тем напором, который требуется обеспечить работой насоса. Под этот напор проектируется проточная часть насоса и оптимизируется под максимальный КПД.

Напор насоса, рассчитанный, по приведенной выше формуле Эйлера:

представляет собой разницу между напором

во всасывающей

и нагнетательной линиях

Технологические схемы обвязки насосов

Для комплектации отечественного насосного оборудования рекомендуется использовать торцовые уплотнения и системы их обвязки российских фирм-производителей Анод и Герметика. Отметим, что специалистами Герметики была выпущена монография «Уплотнения и уплотнительная техника».

Проектирование теплообменного аппарата необходимо заказать у конструктора статического оборудования, а для разработки технологической схемы привлечь технолога проектного института.

Описание работ по проектированию блоков нефтяных аппаратов на современном уровне подробно изложено в работе [1].

Проектирование объектов нефтепереработки в целом приведено в работе [2].

Монтажная компоновка может быть выполнена с привлечением специалиста по монтажной компоновке (трассировка труб, ориентация арматуры и КИПиА и др.) или конструкторами по насосам. Для этого необходимо знать нормы проектирования технологических трубопроводов и требования к компоновке технологических объектов нефтеперерабатывающих заводов.

Схемы обвязки современных торцовых уплотнений разрабатывают на основании приведенных данных в переведенном на русский язык стандарте ГОСТ 32600 (оригинальный стандарт API 610).

Технологическая схема обвязки насоса и насосного агрегата проектируется по нормам и правилам, по которым проектируются технологические схемы для нефтеперерабатывающих установок. Разработка схемы может быть выполнена вручную или, возможно, с использованием специальных программ, например, HYSYS, используемой для расчета технологических схем нефтепереработки (в этом случае насосный агрегат проектируется как блочная установка).

Технологическая схема должна выполняться отдельным документом и прикладываться в комплект документации к системе обвязки торцового уплотнения (со схемой автоматизации).

Одинарные торцовые уплотнения не комплектуются системой обвязки как таковой. В сальниковую камеру торцового уплотнения из нагнетательного патрубка насоса по трубопроводу подается жидкость для поддержания давления по плану 21, и с обеспечением циркуляции импеллером по схемам планов из ГОСТ 32600:

Защитная жидкость может подаваться на одинарное уплотнение с внешней линии:

– план 52

– план 53

Схема автоматизации системы обвязки уплотнения определяется применяемым планом и теплообменным аппаратом с его комплектацией.

Теплообменные аппараты являются статическим технологически оборудованием в составе насосного агрегата. В этом случае насосный агрегат можно рассматривать как насосную установку в блочном исполнении – на общей раме с монтажом насоса, электродвигателя, технологических трубопроводов. Трубопроводы необходимо проектировать (трассировка и конструкция) в соответствии с нормами на технологические трубопроводы вне зависимости от того, указаны трубопроводы насосных агрегатов в ГОСТ на технологические трубопроводы или нет так как это формальная проблема.

Теплообменные аппараты могут быть различных конструктивных исполнений в зависимости от применяемого плана.

Теплообменник является кожехотрубным аппаратом, вариант конструктивного исполнения может быть со спиральным внутренним змеевиком.

Теплообменник проектируется по нормам на аппараты до 21МПа и поставляется с полным комплектом документации по ГОСТ. Чертеж на теплообменный аппарата должен быть выполнен так же, как принято выполнять и оформлять чертежи на теплообменные аппараты нефтепереработки с указанием главного вида, всех видов, разрезов, сечений, таблицы технической характеристики, таблицы штуцеров. К теплообменнику может быть приложен теплогидравличекий расчет, выполненный методом конечных элементов в специальном программном пакете или другим способом (вручную).

КИПиА измеряют отклонение параметров циркулирующей жидкости в непрерывном режиме, при необходимости выдается сигнализация и задержка отключения для перехода на резервный агрегат. Интерфейс – RS-485.

Для систем обвязки существует широкий перечень выбора арматуры, выбираемой конкретизировано для индивидуальной схемы обвязки.

Выполняется 3D-компоновка трубной обвязки насоса в соответствии с материалом работ [22], [23]. Затем должна выполняется выборка трубопроводных линий, как это принято в строительстве технологических установок. На каждую линию выпускается отдельный чертеж с припусками по трем осям координат для обеспечения сборки. В строительстве принято выпускать изометрические проекции трубопроводов по ВСН. В машиностроении следует выпускать документацию по требованиям ЕСКД в виде ортогональных проекций с указанием размеров и конфигурации. В строительстве изометрические схемы получают автоматически из 3D-программ таких как PDMS. В нефтяном машиностроении применяют 3D-программы Компас 3D, SolidWorks, и др. в которых из 3D трубопроводная линия может быть открыта отдельно и разработан в 2D чертеж в ортогональных проекциях с глубокой конструкторской и технологической проработкой.

Монтажная компоновка (размещение системы обвязки на раме в пространстве) выполняется по исходным данным в виде чертежа насоса, электропривода, технологической схемы обвязки. Технологическая схема обвязки уплотнения используется при чтении чертежа системы обвязки для облечения.

Выполнение обвязки трубопроводами по внутризаводской инструкции больше похоже на подход, применяемый в строительстве с использованием изометрических чертежей и сборкой сваркой элементов линии по месту. Сборка по специально разработанным чертежам для серийной продукции является более корректным и технически грамотным решением.

Система КИПиА насоса

Безопасность и корректность работы насосного агрегата обеспечивается установкой средства КИПиА.

Производительность насоса регулируют дросселированием на линии нагнетательного трубопровода с помощью задвижки или клапана.

При технологической необходимости регулировния в зонах низкого КПД, выполняется перепуск по байпасу на всасывающий патрубок с регулирующим клапаном на байпасе.

Насосный агрегат в общем случае комплектуется средствами КИПиА:

– сигнализатора уровня в верхней части насоса для остановки агрегата при снижении уровня ниже допустимого,

– при недопустимости установки сигнализатора уровня производят визуальный контроль со смотровым фонарем перед пуском, регулятор уровня устанавливают на приемном резервуаре или емкостном аппарате,

– в случае отсутствия смотрового фонаря, используют воздушник, по которому контролируют заполнение насоса, для неопасных жидкостей схема может быть упрощена до визуального контроля,

– термометр устанавливают на подшипники электродвигателя,

– электродвигатели комплектуются термисторной защитой,

– может использоваться электроконтактный манометр, установленный к полости статора,

– на напорном трубопроводе может быть установлен электроконтактный маномер для отключения насоса при снижении давления Рвс+(0,8)Рном.

– отбор давления блокировки на линии отбора жидкости после фильтра и направляемой обратно в зазор между ротором и статором.

Расчет характеристик насосов

Сравнительное рассмотрение теорий методов расчета проточной части и построение характеристик методом конечных элементов приведены в работе [6]. На современном уровне развития техники проводить экспериментальное определение точек и выполнять построение характеристик необязательно. Достаточно точные результаты можно получить расчетом в программном пакете ANSYS методом конечных объемов. Методом конечных объемов решаются задачи вычислительной гидродинамики.